Dynamic circuit motifs underlying multimodal interactions in primate auditory cortex

灵长类听觉皮层多模态相互作用的动态电路基序

基本信息

  • 批准号:
    10705822
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 68.26万
  • 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:
    2022-09-16 至 2027-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT There is a strong movement within the neuroscience community towards studying the brain under naturalistic conditions, in rich multisensory paradigms and in the context of behaviors observed in natural environments, such as free viewing. This requires transforming our traditional data collection and analysis pipelines, and their underlying theoretical frameworks. Instead of focusing on one specific system supporting a particular brain function, we must conduct multisite recordings targeting multiple, reciprocally connected circuits, which is the main motivation for our project. Fortunately, this is now technically feasible in both human and nonhuman primates. The overarching goal of our project is to define information transmitting (“driving”) vs. “modulatory” circuits of the auditory system. The rationale for this goal is that if only driving circuits existed in the brain, we would not have the ability to focus on behaviorally relevant aspects of our environment. From this perspective, modulatory circuits play as an important role in brain operations as information transmitting ones. Specifically, our project will explore the interaction of four domains of brain function and the distinctive, dynamic circuit motifs (circuits and their spectrotemporal neuronal activity patterns) that underlie them. These brain functions are auditory perception, multisensory interactions within the auditory system, motor sampling of the environment (eye movements), and memory recall. We will utilize electrophysiological recordings during behavioral experiments in non-human and human primates, with computational modeling to bridge the gap between different recording scales (single unit to EEG), and species (non-human primate vs. human). Computational models will also be used to suggest specific target nodes and patterns of the distinct circuits for neuromodulation. Using the spectrotemporal neuronal activity (a key feature of a dynamic circuit motif) and model prediction based intracranial electrical brain stimulation, we will verify each identified circuit’s causal role in producing its unique circuit motifs and in supporting different aspects of behavior.
抽象的 神经科学界正在掀起一股强烈的运动,致力于在以下情况下研究大脑: 自然条件、丰富的多感官范式以及在自然中观察到的行为背景 环境,例如免费观看,这需要改变我们传统的数据收集和分析。 管道及其基础理论框架,而不是专注于支持某个特定系统。 特定的大脑功能,我们必须针对多个相互连接的多站点进行记录 幸运的是,这在技术上对于人类来说都是可行的。 和非人类灵长类动物。 我们项目的总体目标是定义信息传输(“驱动”)与“调节” 这个目标的基本原理是,如果大脑中只存在驱动电路,我们就可以实现这一目标。 从这个角度来看,没有能力关注我们环境中与行为相关的方面。 调制电路作为信息传输电路在大脑操作中发挥着重要作用。 具体来说,我们的项目将探索大脑功能的四个领域和独特的、 它们背后的动态电路图案(电路及其频谱时间神经活动模式)。 大脑功能包括听觉感知、听觉系统内的多感官相互作用、运动采样 环境(眼球运动)和记忆回忆。 我们将在非人类和人类的行为实验中利用电生理记录 灵长类动物,通过计算模型来弥合不同记录尺度之间的差距(单个单元到 脑电图)和物种(非人类灵长类动物与人类)也将用于建议。 使用频谱时间神经调节的不同电路的特定目标节点和模式。 神经活动(动态电路基序的关键特征)和基于颅内电的模型预测 大脑刺激,我们将验证每个已识别的电路在产生其独特的电路图案和在 支持行为的不同方面。

项目成果

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