Functions and thalamocortical interactions of macaque higher order thalamus in cognitive control
猕猴高阶丘脑在认知控制中的功能和丘脑皮质相互作用
基本信息
- 批准号:10633807
- 负责人:
- 金额:$ 48.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-04-03 至 2028-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AnatomyAnimalsAnteriorAreaAttentionBehaviorBehavioralCell NucleusCognitionCognitiveCollaborationsComplementComputer ModelsDataDecision MakingDiseaseEnvironmentGluesHumanIndividualInvestigationKnowledgeLearningLesionMacacaMapsMeasuresMedial Dorsal NucleusMemoryModelingMonkeysMusOutcomeOutputParietal LobePatternPerceptionPlayPopulationPrefrontal CortexPrimatesProcessPropertyPulvinar structureRoleSensoryShort-Term MemorySignal TransductionStimulusTestingThalamic NucleiThalamic structureTrainingTupaiidaeUncertaintyVisionVisual attentionWorkanalytical toolassociation cortexcingulate cortexcognitive controlcognitive functioncognitive processdata qualitydata structuredirected attentionexecutive functionexperienceexperimental studyfrontal eye fieldsinnovationlateral intraparietal areaneuralneuroimagingnonhuman primatenovel strategiesoperationresponsesensory gatingsensory inputtransmission process
项目摘要
PROJECT 2 SUMMARY
Project 2 (P2) will specifically contribute to Center hypothesis 1 and 3 by investigating cognitive control
functions of two higher order thalamic nuclei, the medio-dorsal pulvinar (mdPUL; a primate-specific part of the
pulvinar) and the MD along with their cortical networks. Lesion studies in humans and non-human primates
(NHP) indicate that particularly these nuclei, which are primarily interconnected with the vastly expanded
association cortices, play an important role in cognitive control functions including executive functioning,
attention, and working memory. Specifically, we will target a mdPul-fronto-parietal (frontal eye field, FEF; lateral
intraparietal area, LIP) network in the Center’s “Attention-under-perceptual-uncertainty” (APU) task and an MD-
PFC-ACC (dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC; anterior cingulate cortex, ACC) network in the Center’s
“Hierarchical Decision Making” (HDM) task. The former study will permit a direct comparison of sensory-related
parts of pulvinar probed in the same task in P1 at the large-scale, in P3 at the circuit level, and in P4 at the
network level with the primate-specific mdPul. The latter study will complement the circuit level (P3) and network
level (P4) investigation of the same HDM task. The results of all three animal projects are expected to provide a
mechanistic model for the indirect neural measures obtained with neuroimaging in healthy humans in P4 and
how they may be altered in disease (P5). The outcomes will inform the computational modeling approach taken
in Core B. Given the similar data structure of the NHP projects (P1, P2), the project leaders will closely
collaborate with Core C to establish common preprocessing routines and analytical strategies, as well as probe
and develop innovative novel strategies to characterize simultaneously acquired population recordings. In P2,
we propose to perform simultaneous recordings from thalamus and interconnected cortical areas to test key
hypotheses about the role of higher order thalamus in cognition. In Aim 1, we will investigate interactions of a
mdPul-LIP-FEF network in monkeys trained on our APU task. Our hypothesis is that pulvinar computes signals
that reflect decision uncertainty to control functional connectivity across cortical areas during attentional
allocation. In Aim 2, we will target dlPFC, ACC and their projection zones in MD in monkeys trained on our HDM
task. Our hypothesis is that MD represents rule mapping uncertainty and will modulate ACC-dlPFC interactions
based on such representation. In Aim 3, we will characterize differences and commonalities in thalamic
computations and thalamocortical interactions of the circuits investigated in aims 1 and 2 to identify possible
general functional organization principles that emerge regardless of the specific thalamocortical circuit that a
nucleus is part of or the cognitive operations supported by it. Collectively, the expected outcomes for P2 will
provide essential information towards a mechanistic and biologically plausible model for human thalamus
function.
项目 2 总结
项目 2 (P2) 将通过调查认知控制来具体促进中心假设 1 和 3
两个高级丘脑核团的功能,即内侧背丘核(mdPUL;灵长类动物特有的部分)
pulvinar)和 MD 及其在人类和非人类灵长类动物中的皮质网络研究。
(NHP)表明,特别是这些核,它们主要与大大扩展的
联合皮质在认知控制功能(包括执行功能)中发挥重要作用,
具体来说,我们将针对 mdPul-fronto-parietal(额叶视野,FEF;横向)。
该中心的“感知不确定性下的注意力”(APU)任务中的顶内区(LIP)网络和MD-
该中心的 PFC-ACC(背外侧前额皮质,dlPFC;前扣带皮层,ACC)网络
“分层决策”(HDM)任务将允许对感官相关的直接比较。
pulvinar 的部分在大规模的 P1、电路级的 P3 和电路级的 P4 中在同一任务中进行了探测。
网络层与灵长类动物特异性 mdPul 的结合,后者的研究将补充电路层(P3)和网络。
同一 HDM 任务的水平 (P4) 调查预计所有三个动物项目的结果将提供一个结果。
P4 和 P4 健康人通过神经影像学获得的间接神经测量的机制模型
它们在疾病中如何改变(P5)。结果将为所采取的计算建模方法提供信息。
核心 B 中。鉴于 NHP 项目(P1、P2)具有相似的数据结构,项目负责人将密切关注
与 Core C 合作建立通用的预处理例程和分析策略,以及探测
并开发创新的策略来表征同时获得的群体记录。
我们建议从丘脑和互连的皮质区域进行同步记录以测试关键
关于高阶丘脑在认知中的作用的假设 在目标 1 中,我们将研究 a 的相互作用。
在我们的 APU 任务上训练的猴子中的 mdPul-LIP-FEF 网络我们的假设是 pulvinar 计算信号。
反映了注意力过程中控制皮质区域功能连接的决策不确定性
在目标 2 中,我们将针对接受我们的 HDM 训练的猴子的 dlPFC、ACC 及其 MD 投影区。
我们的假设是 MD 代表规则映射的不确定性,并且会调节 ACC-dlPFC 相互作用。
基于这种表征,我们将在目标 3 中描述丘脑的差异和共性。
目标 1 和 2 中研究的电路的计算和丘脑皮质相互作用,以确定可能的
无论特定的丘脑皮质回路如何,都会出现一般的功能组织原则
核是其支持的认知操作的一部分,总的来说,P2 的预期结果将是。
为人类丘脑的机械和生物学模型提供必要的信息
功能。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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