Prospective Coding and Memory Retrieval

前瞻性编码和记忆检索

基本信息

  • 批准号:
    10323036
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-02-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Memory evolved to predict outcomes, but the neural mechanisms that link outcomes and remembered episodes are unclear. Episodic memory requires the hippocampus (HPC), working flexibly with memory requires the prefrontal cortex (PFC), and both structures are needed for tracking outcomes that change over space or time. Spatial reversal learning entails learning to stop approaching a previously rewarded location and instead approaching a previously unrewarded one. The PFC and HPC are needed for spatial reversal learning, and each structure supports different functions. HPC inactivation impairs all spatial learning, whereas PFC inactivation spares discrimination but impair reversal learning. Different PFC circuits guide reversals depending on outcome history: medial prefrontal cortex (mPFC) supports switching between rapidly changing goals, orbitofrontal cortex (OFC) supports switching from one well-established goal to another. Neural representations in each structure predict choices that correspond with the inactivation effects: OFC predictions develop relatively slowly across episodes, while mPFC and HPC predictions develop quickly. The proposed experiments combine local circuit manipulations with high density unit recording in rats performing spatial reversals to test the extent to which coordinated HPC and PFC activity associates episodes and outcomes. Aim 1 will test how outcome history affects reversal strategies and functional interactions between PFC and CA1 by disrupting local circuits. Groups of rats will be trained in a HPC-dependent spatial task followed by reversals designed to require either OFC or mPFC while local OFC or mPFC circuits are temporarily inactivated. To investigate the required circuitry, mPFC and OFC will be infected with halorhodopsin (NpHR3.0) or channelrhodopsin (ChR2) containing viruses and PFC axon terminals will be modulated by light delivered to the n. reuniens, a thalamic relay between PFC and CA1. The results will determine if mPFC and OFC contribute independently or interactively to spatial outcome predictions, and test the extent to which these interactions require the n. reuniens. Aim 2 will investigate how outcome history affects PFC and CA1 coding interactions by recording simultaneously in the three regions or inactivating one while recording the other two as rats perform the tasks described in Aim 1. The results will identify neuronal signals and CA1 interactions with mPFC or OFC that predict outcome guided memory representations. Aim 3 will test PFC-HPC communication mechanisms by modulating the temporal coordination of PFC and HPC activity. Electrically stimulating the fimbria fornix synchronizes local field potentials in widespread cortical and subcortical networks and improves spatial learning and memory. “Pacemaker” stimulation of the medial septal area (MSA) and nucleus basalis modulate HPC and PFC synchrony independently. Enhancing or disrupting learning-related activity patterns recorded in Aim 2 will test if network synchrony is needed to link outcomes with memory.
记忆演变为预测结果,但是链接结果并记住的神经机制 情节不清楚。情节记忆需要海马(HPC),与内存灵活地工作 需要前额叶皮层(PFC),并且需要两个结构来跟踪变化的结果 空间或时间。空间逆转学习实体学习停止接近以前奖励的位置,并且 取而代之的是接​​近以前未回报的人。 PFC和HPC是空间逆转学习所需的, 每个结构都支持不同的功能。 HPC失活会损害所有空间学习,而PFC 灭活节省了歧视,但会损害逆转学习。不同的PFC电路指南取决于 关于结果历史:媒体前额叶皮层(MPFC)支持在迅速变化的目标之间切换, Orbitrontal Cortex(OFC)支持从一个公认的目标转换为另一个目标。神经表示 在每个结构中,预测与灭活效应相对应的选择:OFC预测发展 在跨情节中相关的相关性缓慢,而MPFC和HPC预测迅速发展。提议 实验将局部电路操作与表演空间的大鼠中的高密度单位记录相结合 逆转以测试协调HPC和PFC活动关联发作和结果的程度。 AIM 1将测试结果历史如何影响PFC与PFC之间的反向策略和功能相互作用 CA1通过破坏当地电路。一组大鼠将接受HPC依赖的空间任务训练 旨在需要OFC或MPFC的逆转,而本地OFC或MPFC电路是暂时的 灭活。为了调查所需的电路,MPFC和OFC将被卤代蛋白感染 (NPHR3.0)或含有病毒和PFC轴突末端的通道Rhopopsin(CHR2)将通过光调节 交付给n。团圆,PFC和CA1之间的丘脑继电器。结果将确定MPFC和 OFC对空间结果预测进行独立或互动贡献,并测试这些预测的程度 互动需要n。聚会。 AIM 2将研究结果历史如何影响PFC和CA1编码 通过仅在三个区域记录或灭活一个时,通过记录其他两个区域来进行互动 正如大鼠执行AIM 1中描述的任务一样。结果将确定神经元信号和CA1相互作用 使用MPFC或OFC预测结果指导的记忆表示。 AIM 3将测试PFC-HPC 通过调节PFC和HPC活动的临时协调来进行通信机制。电气 刺激Fimbria Fornix在宽度皮质和皮层下网络中同步局部场电位 并改善空间学习和记忆。内侧间隔区(MSA)和 Bassalis核独立调节HPC和PFC同步。增强或破坏与学习有关的 AIM 2中记录的活动模式将测试是否需要网络同步将结果与内存联系起来。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Time and again.
一次又一次。
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2014.02.034
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Shapiro,MatthewL
  • 通讯作者:
    Shapiro,MatthewL
Goal Choices Modify Frontotemporal Memory Representations.
目标选择会改变额颞叶记忆表征。
An in silico model for determining the influence of neuronal co-activity on rodent spatial behavior.
用于确定神经元协同活动对啮齿动物空间行为影响的计算机模型。
  • DOI:
    10.1016/j.jneumeth.2022.109627
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Srinivasan,Aditya;Srinivasan,Arvind;Riceberg,JustinS;Goodman,MichaelR;Guise,KevinG;Shapiro,MatthewL
  • 通讯作者:
    Shapiro,MatthewL
Hippocampal signals modify orbitofrontal representations to learn new paths.
海马信号修改眶额表征以学习新路径。
  • DOI:
    10.1016/j.cub.2022.06.010
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Riceberg,JustinS;Srinivasan,Aditya;Guise,KevinG;Shapiro,MatthewL
  • 通讯作者:
    Shapiro,MatthewL
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