Opponent control of action selection in the cortico-basal-ganglia-colliculus loop
皮质-基底节-丘环中动作选择的对手控制
基本信息
- 批准号:10633574
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 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:2023-04-01 至 2028-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AffectAnteriorAttention deficit hyperactivity disorderBasal GangliaBehaviorBrainBrain regionChoices and ControlComplexCorpus striatum structureDataDecision MakingDiseaseDrug AddictionExhibitsGangliaGoalsHomeKnowledgeLateralLeadLearningLiteratureMapsMediatingModelingMotorMotor CortexMotor PathwaysMotor SkillsMovementMusNeuronsNormal RangeObsessive-Compulsive DisorderOutcomeOutputPathway AnalysisPathway interactionsPopulationProcessRecoveryResearchSourceStandardizationSurveysSynapsesTechnologyTestingThalamic structureTimeWell in selfWorkcentral pattern generatorfrontal lobeinsightmaladaptive behaviormotor controlneural circuitneural networkneuronal circuitryneuropsychiatric disordernoveloptogeneticsrepetitive behaviorresponsesocialsuperior colliculus Corpora quadrigeminatheories
项目摘要
Abstract
Action selection computations are at the core of goal-directed behavior. Models of action selection suggest that
appropriate actions are selected through competition between potential choice options. Choice competition is
thought to occur across a multi-regional network that span frontal cortex, basal ganglia, and their downstream
circuits where neuronal population encoding potential choice options mutually inhibit each other to provide
opponent control of choice activity. Yet, how these brain regions interact to mediate this process and the loci of
choice competition remain unresolved. We recently identified a frontal cortico-basal-ganglia-superior colliculus
network responsible for action selection of directional licking during decision-making. Distinct neuronal
populations in this multi-regional network encode opposing choice options for lick direction and exhibit push-pull
dynamics prior to a licking movement, reflecting choice competition. Remarkably, activating or suppressing the
superior colliculus is sufficient to bidirectionally control the push-pull choice competition dynamics within the
network, implicating the superior colliculus as a key network node that can mediate choice competition. These
data suggest a working model in which circuits within frontal cortex and basal ganglia encode competition choice
options and they influence downstream superior colliculus in a topographically confined fashion to drive opponent
control of choice activity for specific actions. Leveraging a suite of recently developed technologies, this proposal
aims to precisely define a mesoscale cortico-basal-ganglia-colliculus network for action selection (Aim 1 and 2)
and directly probe the interactions of frontal cortex, basal ganglia, and superior colliculus to resolve the loci of
choice competition (Aim 3). The outcome will test longstanding theories of action selection and elucidate their
neural circuit implementations.
抽象的
动作选择计算是目标导向行为的核心。行动选择模型表明
通过潜在选择选项之间的竞争来选择适当的行动。选择竞争是
据认为发生在跨越额叶皮层、基底神经节及其下游的多区域网络中
编码潜在选择选项的神经元群相互抑制的电路,以提供
对手控制选择活动。然而,这些大脑区域如何相互作用来介导这一过程以及
选择竞争仍未解决。我们最近发现了额叶皮质-基底神经节-上丘
网络负责决策过程中定向舔的动作选择。独特的神经元
这个多区域网络中的种群编码了舔方向的相反选择选项并表现出推拉力
舔动作之前的动态,反映了选择竞争。值得注意的是,激活或抑制
上丘足以双向控制内部的推拉选择竞争动态
网络,暗示上丘作为可以调解选择竞争的关键网络节点。这些
数据表明了一种工作模型,其中额叶皮层和基底神经节内的电路编码竞争选择
选择,它们以地形限制的方式影响下游上丘以驱动对手
控制特定行动的选择活动。该提案利用了一系列最近开发的技术
旨在精确定义用于动作选择的中尺度皮质-基底节-丘网络(目标 1 和 2)
并直接探测额叶皮层、基底神经节和上丘的相互作用,以解决
选择竞赛(目标 3)。结果将检验长期存在的行动选择理论并阐明其理论
神经电路的实现。
项目成果
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