视觉-前庭觉整合与运动控制的一体化仿脑模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900709
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0914.认知模拟、计算与人工智能
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In the highly dynamic environment, the brain forms flexible and reliable perception by integrating information conveyed through multiple sensory modalities, e.g., vision, audition, vestibular senses, etc., and thereafter executes robust motion control that optimizes the survivorship of itself. Extensive behavior and neural electrophysiological studies show that the brain integrates multisensory signals in a near-optimal way that is predicted by Bayesian inference. However, the neural architecture and computational mechanism underlying this feat is largely unclear. This project will study visual-vestibular integration as an example of bimodal integration. We will first build a unified biological neural network models for the two scenarios based on a decentralized architecture supported by neural electrophysiological data. Furthermore, simulated sensory inputs (binocular optic flow and acceleration signals) will be generated on virtual robotics platforms. Combining brain-inspired decentralized network model and active efficient coding framework, we will build a data-driven network model that unifies the learning of sensory representation and motion control. The properties of the neurons in the network model trained with simulated data will be compared with the firing patterns of real neurons, providing insights about the interaction of multisensory information on different levels in the brain. This project integrates the frontiers in the brain science and robotics, and contributes to the theoretical foundation of the design of next-generation bio-inspired robots.
在复杂多变的环境中,大脑通过视觉、听觉、前庭觉等多种感觉提取信息,整合形成了灵活而又可靠的感知,为其做出最有利于生存的运动控制提供了基础。大量行为学以及神经电生理学研究显示,大脑的多感觉整合近似符合贝叶斯统计理论预测的最优。然而,其具体神经网络结构和神经计算机制仍然并不清晰。本研究将以视觉-前庭觉整合为例,基于解剖学和神经电生理数据,首先建立双感觉在时间和空间上整合的生物学神经网络模型。进一步的,借助虚拟机器人仿真平台生成多感觉信号(双眼光流以及加速度信号),将仿脑的分布式网络结构与主动有效编码的学习框架相结合,试图建立数据驱动的从原始多感觉信号的表征到运动控制的一体化网络学习模型。通过对比真实神经元数据与训练所得的神经网络特性,将深化理解多感觉信息在大脑不同层级的相互作用。本研究结合脑科学与机器人学的研究前沿,将为下一代仿生机器人的制造提供理论依据。

结项摘要

大量行为学以及神经电生理学研究显示,大脑的多感觉整合近似符合贝叶斯统计理论预测的最优。本研究以视觉-前庭觉整合为例,探索了多感觉整合的具体神经网络结构和神经计算机制。.首先,我们基于神经电生理和解剖学数据,建立了统一的生物学神经网络模型。其次,我们在仿真平台上验证了数据驱动的从原始多感觉信号的表征到运动控制的一体化网络学习模型。我们在机器人目标检测以及仿脑声源分离任务上,验证了该仿脑架构的优越性,并在物联网芯片上探索了产业化的可行性。本研究对揭示大脑的多感觉整合机制做出了一定贡献,同时有望为下一代仿生机器人的感知和控制系统提供理论依据。

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)

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其他文献

Tum5蛋白多克隆抗体的制备及纯化
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国现代医学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李迪;张更;武国军;刘飞;王禾;秦卫军;袁建林;于磊
  • 通讯作者:
    于磊
EZH2在前列腺癌中的表达及临床意义
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    现代肿瘤医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王倩云;秦卫军;温伟红;王禾
  • 通讯作者:
    王禾
抗前列腺特异抗原/抗CD3双特异性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    第四军医大学学报 2006;27(24):2245-7
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王栋;陈锦华;武国军;王禾;吴卫真
  • 通讯作者:
    吴卫真
人IgG3上游铰链区/p53四价功能域融合基因的构建及空间构象分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    细胞与分子免疫学杂志
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  • 作者:
    王栋;王禾;武国军
  • 通讯作者:
    武国军
内分泌治疗联合减瘤性前列腺切除术对前列腺癌寡量骨转移患者的疗效观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    肿瘤药学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周鑫;宋斌;王禾
  • 通讯作者:
    王禾

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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