Extratelencephalic contributions to auditory categorization
端脑外对听觉分类的贡献
基本信息
- 批准号:10641922
- 负责人:
- 金额:$ 59万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-06-10 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Active ListeningAnatomyAnesthesia proceduresAnimal BehaviorAnimalsApicalAreaAuditoryAuditory areaAxonBehaviorBehavioralBrainBrain regionCalciumCategoriesCognitiveCorpus striatum structureDataDecision MakingDendritesFunctional disorderGeneticGoalsHeadImageIndividualInheritedKnowledgeLearningLifeMediatingMidbrain structureMonitorMorphologyMotorMusNeocortexNeuronsOutputParietal LobePathway interactionsPhysiologicalPilot ProjectsPlayPopulationPositioning AttributeProcessPropertyResearchRoleRouteSensoryShapesSignal TransductionSourceStimulusStructureSystemTechniquesTestingViralWorkassociation cortexauditory categorizationauditory pathwayawakebehavioral outcomebehavioral responsecell typedesignflexibilityin vivoinsightneocorticalneuralneural circuitnoveloptogeneticsresponsesensory cortexsensory stimulustransmission processtwo-photon
项目摘要
Project Summary
Auditory-guided behavior is ubiquitous in everyday life, whenever auditory information is used to guide the
decisions we make and the actions we take. One such behavior is auditory categorization, a process that reflects
the ability to transform bottom-up sensory stimuli into discrete perceptual categories and use these perceptual
categories to drive a subsequent action. Although this process is well-documented at the behavioral and
cognitive levels, surprisingly little is known about the explicit neural circuit mechanisms that underlie categorical
computation and how the result of this computation drives behavioral outcomes.
We believe that the transformation of auditory information into an appropriate behavioral response is necessarily
a brain-wide endeavor. The deep layers of the auditory cortex give rise to several massive projection systems
that exert influence over many downstream brain areas. Of these, extratelencephalic (ET) neurons within layer
5b have long been regarded as canonical “broadcast” neurons, pooling inputs from a variety of sources and
transmitting signals throughout the brain. These neurons are unique in that they provide the only direct
connection between the neocortex and various behaviorally relevant subcortical structures, placing them in a
privileged position where they can readily influence auditory-guided behavior.
To understand the role that ET neurons play in auditory-guided behavior necessitates in vivo, cell-type specific
recordings, in awake behaving animals. To this end, we have designed a novel auditory categorization task that
can be readily learned by head-fixed mice. Our preliminary data, both anatomical and physiological, posits that
ET neurons become selective to discrete perceptual categories across learning, and this selectivity is mediated
by top-down input from higher-order cortex. The goal of this proposal is to leverage cutting-edge techniques to
test three specific hypotheses: (1) ET neurons are necessary for auditory categorization, and this necessity is
both learning-dependent and specific to distinct axon collaterals (Aim 1), (2) ET response properties change
across learning to reflect discrete perceptual categories (Aim 2), and (3) ET learned categorical selectivity is
shaped via top-down inputs from higher-order cortex that act as a flexible, task-dependent filter (Aim 3).
Combined, this research will take an important first step towards understanding the role of descending circuits
in auditory-guided behavior will unveil the greater auditory pathway that lies beyond its classical terminus in
primary auditory cortex.
项目概要
听觉引导的行为在日常生活中无处不在,每当听觉信息被用来指导行为时
我们做出的决定和采取的行动就是听觉分类,这是一个反映的过程。
将自下而上的感官刺激转化为离散的知觉类别并使用这些知觉的能力
尽管这个过程在行为和行为方面都有详细记录。
令人惊讶的是,人们对认知水平背后的明确神经回路机制知之甚少。
计算以及计算结果如何驱动行为结果。
我们认为,将听觉信息转化为适当的行为反应是必然的
听觉皮层的深层产生了几个巨大的投射系统。
这种影响作用于许多下游大脑区域,其中层内的端脑外(ET)神经元。
5b 长期以来一直被认为是典型的“广播”神经元,汇集了来自各种来源的输入并
这些神经元的独特之处在于它们提供唯一的直接信号。
新皮质和各种行为相关的皮质下结构之间的连接,将它们置于一个
他们处于可以轻易影响听觉引导行为的特权地位。
要了解 ET 神经元在听觉引导行为中所起的作用,需要体内、细胞类型特异性
为此,我们设计了一种新颖的听觉分类任务。
我们的初步数据(包括解剖学和生理学)可以很容易地通过头部固定的小鼠来学习。
ET 神经元在学习过程中对离散感知类别具有选择性,并且这种选择性是介导的
通过来自高阶皮层的自上而下的输入该提案的目标是利用尖端技术来
测试三个具体假设:(1)ET 神经元对于听觉分类是必要的,这种必要性是
既依赖于学习又特定于不同的轴突侧支(目标 1),(2) ET 反应特性发生变化
跨学习来反映离散的感知类别(目标 2),并且(3)ET 学习的类别选择性是
通过来自高阶皮层的自上而下的输入来塑造,这些皮层充当灵活的、任务相关的过滤器(目标 3)。
综上所述,这项研究将为理解下降回路的作用迈出重要的第一步
听觉引导行为将揭示更大的听觉通路,超越其经典终点
初级听觉皮层。
项目成果
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专著数量(0)
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