前庭-视觉跨模态适应对认知影响的神经机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571121
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0907.认知心理学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Astronauts experience similar sensations of dizziness and disorientation during their first few days in the microgravity environment of space. Upon returning to Earth after prolonged exposure to microgravity, astronauts frequently have difficulty standing and walking upright, stabilizing their gaze, and walking or turning corners in a coordinated manner. An astronaut's sense of balance and body orientation takes time to re-adapt to Earth-normal conditions. While studies have identified the source of these changes to occur at the level of the central nervous system, the basic mechanisms underlying multisensory perceptual adaptation are currently unclear. To what extent does multisensory adaptation follow Bayesian-like (cue-reliability dependent) calibration? How does motivation/reward (reinforcement learning) influence multisensory adaptation? What is the neuronal substrate for multisensory adaptation? In this study I shall address these questions through psychophysics experiments and electrophysiological recording in non-human primates. The subject’s task will be to discriminate heading direction experienced during either single-cue or combined presentation of vestibular and visual (optic flow) input. During the trials, multisensory adaptation will be induced by introducing a discrepancy between the two (visual/vestibular) cues, and studied in the presence and absence of reinforcement. I hypothesize that dynamic adaptation of multisensory integration is driven by a combination of Bayesian theory and reinforcement learning, and intend to model it accordingly. Furthermore, I expect to find the neural correlate of Bayesian vs. reinforcement based adaptation in the cerebellum and basal ganglia, respectively. The dorsal medial superior temporal (MSTd) cortex, which has recently been associated with visual-vestibular integration, most likely integrates sub-cortical Bayesian and reinforcement-based adaptation, thereby manipulating the subject’s heading perception. The results of the proposed research will guide future investigations of sensorimotor changes in astronauts and assist their adaptation to life on earth.
宇航员进入太空之后会产生空间运动病,持续2~4天后症状可自动消失,而当宇航员从长期航天飞行环境回到地面后会发生前庭功能暂时紊乱,需要一段时间来重新适应地面生活所需要的平衡和空间定向能力。显然在这一过程中,来自前庭系统对重力变化的适应引发了其他系统(如视觉、体感等)产生相应的适应来抵消不同感觉之间冲突造成的不适。但是不同感觉之间适应是如何相互影响的神经机制尚不清楚。本项目通过在非人灵长类身上对前庭-视觉错觉适应的神经机制进行探索,将基于贝叶思理论的最优知觉行为整合理论和基于强化学习理论的奖励决策制定/行为选择结合起来,探索视觉、前庭觉及其相互作用影响认知加工的动态变化规律。这些研究将有助于对空间运动病及空间定向障碍中枢整合机制的了解,为探索新的航天员前庭功能训练方法提供理论依据。

结项摘要

“运动病”,也称为“晕动病”,即人们通常所说的晕船、晕车、晕空(乘飞机或高空作业头晕等)。目前广泛认可的发病机制是感觉冲突,尤其是视觉-前庭信息之间的冲突。为了探索视觉-前庭冲突的神经机制和两种信息的相互作用规律,我们对非人灵长类皮层视后裂区(VPS)在前庭、视觉以及不同视觉前庭组合下的神经元活动进行电生理记录分析,并对单个神经元放电以及群体神经元放电进行模型拟合,结果发现:1)与颞上内侧区(MSTd)相比,视后裂区(VPS)中的神经元放电以前庭为主,前庭和视觉一起作用时视觉反应被强烈抑制,而前庭反应有轻微的抑制,而MSTd中视觉前庭的相互作用呈现弱加性;2)对单模态的反应进行简单线性加和虽然能较好地预测MSTd中的多模态反应,但并不能很好地预测VPS中的多模态反应,部分原因是VPS中前庭反应在视觉刺激下会发生轻微的偏移;3)群体均一化模型可以比较好地同时解释MSTd和VPS中的视觉-前庭相互规律,当群体视觉和前庭反应相当时(如MSTd的视觉前庭反应)出现弱加性,而当两者差异较大时(如VPS的前庭视觉反应)则出现胜者全得(winner-take-all)的现象。通过这些研究,我们进一步理解了视觉和前庭信息在皮层相互作用的神经机制。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
猕猴顶岛前庭皮层对前庭刺激方向选择的聚类性研究
  • DOI:
    10.13294/j.aps.2018.0043
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵孟孟;张莹莹;陈爱华
  • 通讯作者:
    陈爱华
Decentralized Multisensory Information Integration in Neural Systems.
神经系统中的分散式多感官信息集成。
  • DOI:
    10.1523/jneurosci.0578-15.2016
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J Neurosci
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Wen-Hao;Chen Aihua;Rasch Malte J;Wu Si
  • 通讯作者:
    Wu Si
自身运动感知中视觉-前庭整合的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    庆祝中国生理学会《生理学报》创刊90周年专辑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张莹莹;蒋丹青;李莎莎;梁培基;陈爱华
  • 通讯作者:
    陈爱华
Diffusion Tensor Imaging Detects Microstructural Differences of Visual Pathway in Patients With Primary Open-Angle Glaucoma and Ocular Hypertension.
弥散张量成像检测原发性开角型青光眼和高眼压患者视觉通路的微观结构差异
  • DOI:
    10.3389/fnhum.2018.00426
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in human neuroscience
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Song XY;Puyang Z;Chen AH;Zhao J;Li XJ;Chen YY;Tang WJ;Zhang YY
  • 通讯作者:
    Zhang YY
An Open Resource for Non-human Primate Imaging.
非人类灵长类动物成像的开放资源
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2018.08.039
  • 发表时间:
    2018-10-10
  • 期刊:
    Neuron
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Milham MP;Ai L;Koo B;Xu T;Amiez C;Balezeau F;Baxter MG;Blezer ELA;Brochier T;Chen A;Croxson PL;Damatac CG;Dehaene S;Everling S;Fair DA;Fleysher L;Freiwald W;Froudist-Walsh S;Griffiths TD;Guedj C;Hadj-Bouziane F;Ben Hamed S;Harel N;Hiba B;Jarraya B;Jung B;Kastner S;Klink PC;Kwok SC;Laland KN;Leopold DA;Lindenfors P;Mars RB;Menon RS;Messinger A;Meunier M;Mok K;Morrison JH;Nacef J;Nagy J;Rios MO;Petkov CI;Pinsk M;Poirier C;Procyk E;Rajimehr R;Reader SM;Roelfsema PR;Rudko DA;Rushworth MFS;Russ BE;Sallet J;Schmid MC;Schwiedrzik CM;Seidlitz J;Sein J;Shmuel A;Sullivan EL;Ungerleider L;Thiele A;Todorov OS;Tsao D;Wang Z;Wilson CRE;Yacoub E;Ye FQ;Zarco W;Zhou YD;Margulies DS;Schroeder CE
  • 通讯作者:
    Schroeder CE

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其他文献

焊接参数对LY12铝合金FSW焊缝S曲线形成的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    焊接学报(EI全检)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢丽;柯黎明;刘鸽平;陈爱华
  • 通讯作者:
    陈爱华
双齿围沙蚕(Perinereis aibuhit
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    水产学报, 29(1):48-54,2005
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王玲;陈爱华;杨大佐;赵啸;王
  • 通讯作者:
南海北康盆地热流分布特征及其构造控制因素探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地质学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈爱华;徐行;罗贤虎;廖开训;彭登
  • 通讯作者:
    彭登
低信噪比神经元锋电位信号的分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    上海交通大学学报 38(5): 794-798, 2004。
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张溥明;吴金勇;梁培基;陈爱华
  • 通讯作者:
    陈爱华
Diagnostic value of neutrophil-lymphocyte ratio in preeclampsia A PRISMA-compliant systematic review and meta-analysis
中性粒细胞-淋巴细胞比值对先兆子痫的诊断价值 符合 PRISMA 标准的系统评价和荟萃分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Medicine
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    郑文斐;占景琼;陈爱华;马会改;杨怀洁;Rashmisha Maharjan
  • 通讯作者:
    Rashmisha Maharjan

其他文献

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陈爱华的其他基金

颞上多感觉区STP参与视觉与前庭信息整合与分离的神经机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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颞上多感觉区STP参与视觉与前庭信息整合与分离的神经机制
  • 批准号:
    32171034
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  • 项目类别:
    面上项目
灵长类自身运动感知中不同模态(视觉-前庭)相互校准的神经机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    200 万元
  • 项目类别:
记忆诱导序列眼动的皮层调控机制
  • 批准号:
    31871079
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
灵长类自身运动认知中视觉和前庭感觉信息整合的神经机制
  • 批准号:
    31371029
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    95.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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