CDI-Type I: New Information-theoretic Methods for Analysis of Neuronal Ensembles
CDI-I 型:用于分析神经元集成的新信息论方法
基本信息
- 批准号:0941343
- 负责人:
- 金额:$ 65万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2009
- 资助国家:美国
- 起止时间:2009-09-01 至 2013-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Information theory has been used as an organizing principle in neuroscience for several decades. Estimates of the mutual information between signals acquired in neurophysiological experiments are believed to yield insights into the structure of the underlying signal processing architectures. The experimental side of the field has undergone an impressive paradigmatic shift over the last few years, including simultaneous recordings from neuron populations and brain-machine interfaces (BMIs). However, on the theoretical side, only minor modifications to the theory were made. This project aims at transforming the theoretical backdrop of systems neuroscience in general and neural ensemble electrophysiology in particular. To this end, it levies three recent and emerging theoretical advances in the network sciences: (1) the tremendous recent progress concerning the behavior and information-theoretic performance limits of communication networks, fueled by the resounding success of wireless communication; (2) we have recently developed a new information theory of joint computation/communication, showing that for networks with interference, joint computation/communication can be executed much more efficiently - an exponential energy savings as a function of the number of agents involved in the computation - than separate computation and communication (as is classically done in communication systems). Our hypothesis is that such a significant gap must have repercussions in neural systems, and we develop new information measures to look for places where indeed joint computation/communication could be a crucial component of the neural signal processing. Finally, (3), we exploit a new information-theoretic end-to-end perspective on communication systems. All of these methods are applicable only thanks to new emerging data sets pertaining to chronic, simultaneous recordings from large populations of neurons across multiple brain regions. The further acquisition and development of these data sets is therefore an integral part of this research project.This project introduces a set of new information measures that are truly multivariate, and thus a perfect fit for the emerging multi-neuron data sets, and particularly for BMI. This involves both natural extensions of existing information and redundancy measures as well as a new computational information measure that assesses not just the quality of information transfer, but also the computational potential offered by a population of neurons. The project aims to develop a new set of theories, techniques, and methods for dealing with and understanding multi-neuron recordings across spatiotemporal dimensions. If successful, this will provide ideas for new experiments and sharpen our understanding of the connections between communication and computation.
几十年来,信息论一直被用作神经科学的组织原则。在神经生理学实验中获得的信号之间的互信息的估计被认为是产生对底层信号处理架构的结构的洞察。在过去的几年里,该领域的实验方面经历了令人印象深刻的范式转变,包括神经元群体和脑机接口(BMI)的同步记录。然而,在理论方面,只对理论进行了微小的修改。该项目旨在改变系统神经科学的理论背景,特别是神经集成电生理学。为此,它征收三个最近和新兴的理论进展,在网络科学:(1)巨大的最近进展有关的行为和信息理论的性能限制的通信网络,推动了响亮的成功,无线通信;(2)我们最近发展了一种新的联合计算/通信的信息理论,表明对于有干扰的网络,联合计算/通信可以比单独的计算和通信(如在通信系统中典型地进行的)更有效地执行-作为计算中所涉及的代理的数量的函数的指数能量节省。我们的假设是,这样一个显着的差距必须在神经系统的影响,我们开发新的信息措施,以寻找的地方,确实联合计算/通信可能是神经信号处理的一个重要组成部分。最后,(3),我们开拓了一个新的信息理论端到端的通信系统的角度。所有这些方法都是适用的,这要归功于新出现的数据集,这些数据集与来自多个大脑区域的大量神经元的慢性、同时记录有关。因此,这些数据集的进一步获取和开发是本研究项目的一个组成部分。本项目引入了一组真正多元的新信息度量,因此非常适合新兴的多神经元数据集,特别是BMI。这涉及现有信息和冗余措施的自然扩展,以及一个新的计算信息措施,不仅评估信息传输的质量,而且还提供了一个群体的神经元的计算潜力。该项目旨在开发一套新的理论,技术和方法,用于处理和理解跨时空维度的多神经元记录。如果成功,这将为新的实验提供思路,并加深我们对通信和计算之间联系的理解。
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 }}
Michael Gastpar其他文献
Characterising directed and undirected metrics of high-order interdependence
表征高阶相互依赖的有向和无向度量
- DOI:
- 发表时间:
2024 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
F. Rosas;P. Mediano;Michael Gastpar - 通讯作者:
Michael Gastpar
Robust Generalization via f−Mutual Information
通过 f−互信息进行鲁棒泛化
- DOI:
- 发表时间:
2020 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
A. Esposito;Michael Gastpar;Ibrahim Issa - 通讯作者:
Ibrahim Issa
Separation Theorems And Partial Orderings For Sensor Network Problems
传感器网络问题的分离定理和偏序
- DOI:
10.1109/acssc.2007.4487233 - 发表时间:
2007 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Michael Gastpar - 通讯作者:
Michael Gastpar
Software in the natural world: A computational approach to hierarchical emergence
自然世界中的软件:分层涌现的计算方法
- DOI:
- 发表时间:
2024 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
F. Rosas;Bernhard C. Geiger;A. Luppi;Anil K. Seth;Daniel Polani;Michael Gastpar;P. Mediano - 通讯作者:
P. Mediano
Sensor Networks under Regulatory Power Constraints
监管功率限制下的传感器网络
- DOI:
10.1109/acssc.2005.1599731 - 发表时间:
2005 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Michael Gastpar - 通讯作者:
Michael Gastpar
Michael Gastpar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('Michael Gastpar', 18)}}的其他基金
Computation Codes - A New Tool for Multi-user Communication
计算代码 - 多用户通信的新工具
- 批准号:
0830428 - 财政年份:2008
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
NeTS-ProWin: COLLABORATIVE RESEARCH: A new taxonomy for cooperative wireless networking
NetS-ProWin:协作研究:协作无线网络的新分类法
- 批准号:
0627024 - 财政年份:2006
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
Mathematics of Relaying and Cooperation in Communication Networks
通信网络中的中继与协作数学
- 批准号:
0541929 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Scaling Laws and Measure-Matching in Sensor Networks
职业:传感器网络中的缩放定律和测量匹配
- 批准号:
0347298 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
铋基邻近双金属位点Type B异质结光热催化合成氨机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:30.0 万元
- 项目类别:省市级项目
智能型Type-I光敏分子构效设计及其抗耐药性感染研究
- 批准号:22207024
- 批准年份:2022
- 资助金额:20 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
TypeⅠR-M系统在碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌流行中的作用机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:55 万元
- 项目类别:面上项目
替加环素耐药基因 tet(A) type 1 变异体在碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌中的流行、进化和传播
- 批准号:LY22H200001
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
面向手性α-氨基酰胺药物的新型不对称Ugi-type 反应开发
- 批准号:LY22B020003
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
BMP9/BMP type I receptors 通过激活 PPARα保护心肌梗死的机制研究
- 批准号:LQ22H020003
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
C2H2-type锌指蛋白在香菇采后组织软化进程中的作用机制研究
- 批准号:32102053
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
血管阻断型Type-I光敏剂合成及其三阴性乳腺癌光诊疗
- 批准号:62120106002
- 批准年份:2021
- 资助金额:255 万元
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
Chichibabin-type偶联反应在构建联氮杂芳烃中的应用
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:63 万元
- 项目类别:面上项目
茶尺蠖Type-II环氧性信息素合成酶关键基因的鉴定及功能研究
- 批准号:LQ21C140001
- 批准年份:2020
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
CDI Type-II: Collaborative Research: From Ion Channels to Blood Flow and Heart Sounds: A New Paradigm in Cyber-Enabled Multiphysical Analysis of Heart Function
CDI II 型:协作研究:从离子通道到血流和心音:网络支持的心脏功能多物理分析的新范式
- 批准号:
1124813 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI-Type II: GLOBE: Evolving New Global Workflows for Land Change Science
CDI-Type II:GLOBE:不断发展的土地变化科学全球新工作流程
- 批准号:
1125210 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI Type-II: Collaborative Research: From Ion Channels to Blood Flow and Heart Sounds: A New Paradigm in Cyber-Enabled Multiphysical Analysis of Heart Function
CDI II 型:协作研究:从离子通道到血流和心音:网络支持的心脏功能多物理分析的新范式
- 批准号:
1124804 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI-Type I: Using Machine Learning to Develop New Approaches to Semiempirical Quantum Chemistry
CDI-I 型:利用机器学习开发半经验量子化学的新方法
- 批准号:
1027985 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI-Type II: New Cyber Technologies to Enable Space Weather Forecasting
CDI-Type II:支持空间天气预报的新网络技术
- 批准号:
1027192 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI Type II/Collaborative Research: A New Approach to the Modeling of Clot Formation and Lysis in Arteries
CDI II 型/合作研究:动脉血栓形成和溶解建模的新方法
- 批准号:
1028112 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI Type II/Collaborative Research: A New Approach to the Modeling of Clot Formation and Lysis in Arteries
CDI II 型/合作研究:动脉血栓形成和溶解建模的新方法
- 批准号:
1028894 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI Type II: New cyber-enabled strategies to realize the promise of quantum chemistry as a far-reaching tool for engineering applications
CDI II 型:新的网络支持策略,以实现量子化学作为工程应用的深远工具的承诺
- 批准号:
1027963 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI-Type II: Collaborative Research: New knowledge from the Global Lake Ecological Observatory Network (GLEON)
CDI-Type II:协作研究:来自全球湖泊生态观测站网络(GLEON)的新知识
- 批准号:
0941573 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI-Type II: Collaborative Research: New knowledge from the Global Lake Ecological Observatory Network (GLEON)
CDI-Type II:协作研究:来自全球湖泊生态观测站网络(GLEON)的新知识
- 批准号:
0941510 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 65万 - 项目类别:
Standard Grant