The Unlearning of Stimulus-Outcome Associations through Intracortical Microstimulation

通过皮质内微刺激忘记刺激-结果关联

基本信息

  • 批准号:
    9262185
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-04-15 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Addiction is a disease of aberrant learning. Addictive substances, and the environmental cues that predict those substances, hijack normal reward circuitry in the brain and become overvalued relative to all else, leading to a catastrophic cycle of drug craving, seeking, and intake behaviors at the expense of healthy behaviors. These aberrant stimulus-outcome (SO) associations are manifested in frontolimbic (FL) networks that normally drive a wide range of behaviors vital for healthy function. In the addicted brain, these circuits become maladaptive, leading to compulsive behaviors, incapable of the flexibility the system originally possessed. Currently, two major avenues of treatment for addiction exist: behavioral and neuropsychiatric treatments. Behavioral treatments aim to manage maladaptive SO associations by breaking habitual drug taking behavior, though relapse rates are high. Neuropsychiatric treatments broadly target neurotransmitter systems as a whole without regard to specific SO associations, thereby impacting normal reward processing and learning. In the current grant, we aim to test an alternate approach to the treatment of addiction by the precise targeting and modification of SO associations at the systems level through a brain-machine interface (BMI) framework. We propose that by identifying the underlying neural representations of SO associations in FL networks and modifying them through electrical microstimulation, we can provide a means to unlearn addictive behaviors without unwanted side effects. Modifying SO associations for the treatment of addiction requires understanding how SO associations are formed in FL networks and how these formations can be manipulated through targeted electrical stimulation. To do so, large populations of neurons must be recorded and stimulated during SO learning. Recent advances in recording technology enable such experiments. For example, recent studies have manipulated sensory networks through electrical stimulation to affect learning, thus optimizing the control of BMI prostheses. We plan to adopt the same methods to manipulate value signals to alter SO associative learning in FL networks. Our experiments will focus on two major building blocks. First, we will determine optimal stimulation parameters and FL targets to modify SO associations. We will test this by determining the effects of a wide range of stimulation parameters and locations across the FL circuit on value-based learning and decision making (open loop). Second, we will use a BMI framework to decode value information about a given stimulus from large populations of FL neurons in real time as a control signal to preferentially apply targeted stimulation. This will enable closed-loop bidirectional control over SO associations. We will study how stimulation affects SO associations represented in the FL circuit across days in both open and closed-loop conditions.
 描述(由申请人提供):成瘾是一种异常学习的疾病,而预测这些物质的环境线索会劫持大脑中的正常奖励回路,并相对于其他所有回路变得被高估,从而导致药物渴望的灾难性循环。这些异常的刺激-结果(SO)关联表现在额叶(FL)网络中,这些网络通常会驱动对健康至关重要的各种行为。在成瘾的大脑中,这些回路变得适应不良,导致强迫行为,无法发挥系统最初拥有的灵活性。目前,存在两种主要的成瘾治疗途径:行为治疗和神经精神治疗,旨在管理适应不良的 SO 关联。通过打破习惯性吸毒行为,尽管神经精神治疗广泛针对整个神经递质系统,而不考虑特定的 SO 关联,从而影响正常的奖励处理和学习。目前的资助,我们的目标是通过脑机接口(BMI)框架在系统水平上精确定位和修改 SO 关联来测试治疗成瘾的替代方法。我们建议通过识别 SO 的潜在神经表征来实现。 FL 网络中的关联并通过电微刺激对其进行修改,我们可以提供一种方法来消除成瘾行为,而不会产生不必要的副作用。修改 SO 关联以治疗成瘾需要了解 SO 关联在 FL 网络中是如何形成的以及如何操纵这些形成。通过有针对性的电刺激。因此,在 SO 学习过程中必须记录和刺激大量神经元,例如,最近的研究已经通过电刺激来操纵感觉网络来影响学习,从而优化了 BMI 假体的控制。采用相同的方法来评估信号来改变 FL 网络中的 SO 关联学习。我们的实验将集中在两个主要构建块上。首先,我们将操纵最佳刺激参数和 FL 目标来修改 SO 关联。大范围刺激的影响其次,我们将使用 BMI 框架实时解码来自大量 FL 神经元的给定刺激的值信息,作为控制信号。我们将研究刺激如何在开环和闭环条件下影响 FL 回路中代表的 SO 关联。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Joni D Wallis其他文献

Joni D Wallis的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Joni D Wallis', 18)}}的其他基金

Neuronal mechanisms of model-based learning
基于模型的学习的神经机制
  • 批准号:
    10722261
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Hippocampal-orbitofrontal interactions and reward learning
海马-眶额相互作用和奖励学习
  • 批准号:
    10380534
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Hippocampal-orbitofrontal interactions and reward learning
海马-眶额相互作用和奖励学习
  • 批准号:
    10064645
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Hippocampal-orbitofrontal interactions and reward learning
海马-眶额相互作用和奖励学习
  • 批准号:
    10516049
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Hippocampal-orbitofrontal interactions and reward learning
海马-眶额相互作用和奖励学习
  • 批准号:
    10297842
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Hippocampal-orbitofrontal interactions and reward learning
海马-眶额相互作用和奖励学习
  • 批准号:
    10724154
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Frontostriatal Rhythms Underlying Reinforcement Learning.
强化学习背后的额纹状体节律。
  • 批准号:
    10401263
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Functional Architecture of Oribitofrontal Cortex
口额皮质的功能结构
  • 批准号:
    8696474
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
The role of dopamine in anterior cingulate prediction errors
多巴胺在前扣带回预测误差中的作用
  • 批准号:
    8638633
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Functional Architecture of Oribitofrontal Cortex
口额皮质的功能结构
  • 批准号:
    8829341
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:

相似国自然基金

血管内皮细胞通过E2F1/NF-kB/IL-6轴调控巨噬细胞活化在眼眶静脉畸形中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82301257
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
睡眠剥夺通过上调BMAL1/IL-17轴促进三级淋巴结构形成加重哮喘的研究
  • 批准号:
    82300039
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
S100A6通过调控ZNF750组蛋白甲基化促进糖尿病角质形成细胞分化障碍的机制研究
  • 批准号:
    82302802
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肿瘤相关成纤维细胞通过CCL5/CCR5轴促进神经内分泌前列腺癌顺铂耐药的机制研究
  • 批准号:
    82373358
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
鼻腔共生表皮葡萄球菌通过抗菌肽-moDC-CCL17通路抑制过敏性鼻炎的分子机制
  • 批准号:
    82302595
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Examining the effects of Global Budget Revenue Program on the Costs and Quality of Care Provided to Cancer Patients Undergoing Chemotherapy
检查全球预算收入计划对接受化疗的癌症患者提供的护理成本和质量的影响
  • 批准号:
    10734831
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Novel behavioral screening tool for therapeutics against organophosphorus agents
用于有机磷药物治疗的新型行为筛选工具
  • 批准号:
    10631009
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Teratogenicity assessment of new antiviral drugs using 3D morphogenesis models
使用 3D 形态发生模型评估新型抗病毒药物的致畸性
  • 批准号:
    10741474
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
New pathways to prevention from community TB screening in South Africa
南非社区结核病筛查预防的新途径
  • 批准号:
    10760095
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
Predicting and Preventing Adverse Maternal and Child Outcomes of Opioid Use Disorder in Pregnancy
预测和预防妊娠期阿片类药物使用障碍的不良母婴结局
  • 批准号:
    10683849
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 19.63万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了