Circuit Mechanisms of Sound Processing and Detection in the Auditory Pathway

听觉通路中声音处理和检测的电路机制

基本信息

  • 批准号:
    10643852
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-04-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

CIRCUIT MECHANISMS OF SOUND PROCESSING AND DETECTION IN THE AUDITORY PATHWAY Auditory perception relies on predicting statistics of incoming signals, be it identifying the speech of a conversation partner in a crowded room or recognizing the sound of a bubbling brook in a forest. The human brain detects statistical regularities in sounds as a fundamental aspect of prediction, evidenced by reduced responses to repeated sound patterns and enhanced responses to unexpected sounds. Multiple studies demonstrate that the neuronal responses to regular signals are reduced through adaptation, which can contribute to prediction. However, adaptation alone is not sufficient to account for prediction and studies at cellular and neuronal population level in animals thus far lend onto partial support to existing theories of predictive coding. As such, the circuit level mechanisms for the prediction of statistical regularities beyond tone frequency in sounds, and their role in behavior, remain unknown. Our goal is to close this gap in knowledge and to determine the circuits that predict signals and detect statistical regularity and its violation in auditory behavior. To identify feedforward and feedback components of prediction of statistical regularities in sounds in the auditory system, we combine optogenetic selective perturbation and large-scale imaging and electrophysiology with behavioral methods in awake mice. First, we test whether and how excitatory-inhibitory interactions within the auditory cortex (AC) establish predictive code for sound patterns, detect statistical regularities, and contribute to enhanced responses for unexpected sounds. Second, we test whether and how detection of statistical regularities at the neuronal level contributes to behavioral detection of change in sound regularity. Third, we test whether and how feedback from higher cortical areas provides information about regularity and violation. Our results will identify the neuronal circuits for encoding statistical regularity and its violation in sound and establish their role in auditory behavior.
听觉途径中的声音处理和检测的电路机制 听觉感知依赖于预测传入信号的统计数据,无论是确定语音 在拥挤的房间里对话伴侣或意识到在森林里冒泡的溪流的声音。人脑 将声音中的统计规律检测为预测的基本方面,这证明了对的反应减少 重复的声音模式和对意外声音的响应增强。多项研究表明神经元 通过适应可以减少对常规信号的响应,这可以导致预测。但是,适应 迄今 向现有的预测编码理论提供部分支持。因此,电路水平机制 统计规律超出音调频率及其在行为中的作用的预测仍然未知。我们的 目标是在知识上缩小这一差距,并确定预测信号并检测统计规律性的电路 它在听觉行为中的侵犯。确定统计预测的前馈和反馈成分 听觉系统中的声音规律性,我们结合了光遗传学选择性扰动和大规模成像和 用醒着小鼠的行为方法的电生理学。首先,我们测试是否以及如何抑制兴奋性 听觉皮层(AC)中的相互作用为声音模式建立预测代码,检测统计规律性和 有助于增强意外声音的响应。其次,我们测试统计的检测以及如何检测 神经元水平的规律性有助于声音规律性变化的行为检测。第三,我们测试是否 以及高层皮质区域的反馈如何提供有关规律性和违规行为的信息。我们的结果将确定 用于编码统计规律性及其在声音中的侵犯的神经元电路并确定其在听觉中的作用 行为。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dynamics of cortical contrast adaptation predict perception of signals in noise.
  • DOI:
    10.1038/s41467-023-40477-6
  • 发表时间:
    2023-08-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Angeloni, Christopher F.;Mlynarski, Wiktor;Piasini, Eugenio;Williams, Aaron M.;Wood, Katherine C.;Garami, Linda;Hermundstad, Ann M.;Geffen, Maria N.
  • 通讯作者:
    Geffen, Maria N.
Gain Control in the Auditory Cortex Evoked by Changing Temporal Correlation of Sounds.
通过改变声音的时间相关性来获得对听觉皮层的控制。
  • DOI:
    10.1093/cercor/bhw083
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Natan,RyanG;Carruthers,IsaacM;Mwilambwe-Tshilobo,Laetitia;Geffen,MariaN
  • 通讯作者:
    Geffen,MariaN
Stable encoding of sounds over a broad range of statistical parameters in the auditory cortex.
  • DOI:
    10.1111/ejn.13144
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Blackwell JM;Taillefumier TO;Natan RG;Carruthers IM;Magnasco MO;Geffen MN
  • 通讯作者:
    Geffen MN
Selective Impairment in Frequency Discrimination in a Mouse Model of Tinnitus.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0137749
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Mwilambwe-Tshilobo L;Davis AJ;Aizenberg M;Geffen MN
  • 通讯作者:
    Geffen MN
Corticofugal regulation of predictive coding.
  • DOI:
    10.7554/elife.73289
  • 发表时间:
    2022-03-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Lesicko AMH;Angeloni CF;Blackwell JM;De Biasi M;Geffen MN
  • 通讯作者:
    Geffen MN
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