NCS-FO: Active Listening and Attention in 3D Natural Scenes
NCS-FO:3D 自然场景中的主动聆听和注意力
基本信息
- 批准号:1734744
- 负责人:
- 金额:$ 94.81万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-01 至 2023-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
As humans and other animals move around, the distance and direction between their bodies and objects in their environment are constantly changing. Judging the position of objects, and readjusting body movements to steer around the objects, requires a constantly updated map of three-dimensional space in the brain. Generating this map, and keeping it updated during movement, requires dynamic interaction between visual or auditory cues, attention, and behavioral output. An understanding of how spatial perception is generated in the brain comes from decades of research using visual or auditory stimuli under restricted conditions. Far less is known about the dynamics of how natural scenes are represented in freely moving animals. This project will bridge this gap by studying how freely flying bats navigate through their environment using echolocation. Specifically, a team of engineers and neuroscientists will investigate how the bat brain processes information associated with flight navigation. The project team will provide education and training in engineering and science to public school, undergraduate and graduate students, and to postdoctoral researchers. This research will also contribute to a rich library of materials, including videos and a website, which will be available to educators and scientists working in both the private and public sectors.This project leverages innovative engineering tools, cutting-edge neuroscience methods and neuroethological modeling to pursue a multidisciplinary investigation of dynamic feedback between 3D scene representation, attention and action-selection in freely moving animals engaged in natural tasks. The echolocating bat, the subject of the project's research, actively produces the acoustic signals that it uses to represent natural scenes and therefore provides direct access to the sensory information that guides behavior. The specific goals of the project are to test the hypotheses that 1) natural scene representation operates through the interplay between sensory processing, adaptive motor behaviors, and attentional feedback, 2) spatio-temporal responses to sensory streams across ensembles of neurons sharpen when an animal adapts its behavior to attend to selected targets, and 3) spatio-temporal sharpening of neural responses enables figure-ground segregation in the natural environment. The project integrates 1) novel acoustic measurements and computational analyses to represent the sonar scene based on reconstructions of the bat's sonar transmitter and receiver characteristics, combined with a 3D acoustic model of the environment, 2) quantitative analysis of the echolocating bat's adaptive echolocation and flight behaviors as it negotiates complex environments, 3) multichannel neural telemetry recordings from the midbrain of the free-flying bat as it attends to targets, obstacles and other acoustic signals in its surroundings, and 4) computational modeling of auditory system architecture, attention and working memory mechanisms. Collectively, this research will deepen the understanding of behavioral modulation of natural scene representation. This project is funded by Integrative Strategies for Understanding Neural and Cognitive Systems (NSF-NCS), a multidisciplinary program jointly supported by the Directorates for Computer and Information Science and Engineering (CISE), Education and Human Resources (EHR), Engineering (ENG), and Social, Behavioral, and Economic Sciences (SBE).
当人类和其他动物四处移动时,他们的身体和环境中的物体之间的距离和方向不断变化。 判断物体的位置,重新调整身体动作以绕过物体,需要大脑中不断更新的三维空间地图。 生成这个地图,并在运动过程中保持更新,需要视觉或听觉线索,注意力和行为输出之间的动态交互。 对空间感知如何在大脑中产生的理解来自数十年来在限制条件下使用视觉或听觉刺激的研究。 关于自然景物如何在自由移动的动物身上表现的动态,人们知之甚少。 该项目将通过研究自由飞行的蝙蝠如何利用回声定位在环境中导航来弥合这一差距。 具体来说,一个由工程师和神经科学家组成的团队将研究蝙蝠大脑如何处理与飞行导航相关的信息。该项目小组将为公立学校、本科生和研究生以及博士后研究人员提供工程和科学方面的教育和培训。这项研究还将有助于丰富的材料库,包括视频和网站,这将提供给教育工作者和科学家在私营和公共部门的工作。该项目利用创新的工程工具,尖端的神经科学方法和神经行为学建模,追求3D场景表示,从事自然任务的自由移动动物的注意力和行动选择。回声定位蝙蝠是该项目的研究对象,它积极地产生声音信号,用于代表自然场景,因此提供了直接获得指导行为的感官信息的途径。该项目的具体目标是测试以下假设:1)自然场景表征通过感觉处理,适应性运动行为和注意力反馈之间的相互作用进行操作,2)当动物适应其行为以关注选定的目标时,对神经元集合的感觉流的时空反应变得尖锐,以及3)神经反应的时空锐化使得自然环境中的图形-背景分离成为可能。该项目集成了1)基于蝙蝠声纳发射器和接收器特性的重建,结合环境的3D声学模型,新颖的声学测量和计算分析来表示声纳场景,2)定量分析回声定位蝙蝠在复杂环境中的适应性回声定位和飞行行为,3)当自由飞行的蝙蝠关注其周围的目标、障碍物和其他声学信号时,来自其中脑的多通道神经遥测记录,以及4)听觉系统架构、注意力和工作记忆机制的计算建模。 总的来说,本研究将加深对自然场景表征的行为调制的理解。该项目由理解神经和认知系统的综合策略(NSF-NCS)资助,这是一个由计算机和信息科学与工程(CISE),教育和人力资源(EHR),工程(ENG)以及社会,行为和经济科学(SBE)董事会共同支持的多学科计划。
项目成果
期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Echo feedback mediates noise-induced vocal modifications in flying bats
- DOI:10.1007/s00359-022-01585-8
- 发表时间:2022-10
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Jinhong Luo;Manman Lu;Jie Luo;C. Moss
- 通讯作者:Jinhong Luo;Manman Lu;Jie Luo;C. Moss
Echo interval and not echo intensity drives bat flight behavior in structured corridors
回声间隔而不是回声强度驱动蝙蝠在结构化走廊中的飞行行为
- DOI:10.1242/jeb.191155
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:2.8
- 作者:Warnecke, M.;Macias, S.;Falk, B.;Moss, C.F.
- 通讯作者:Moss, C.F.
Natural echolocation sequences evoke echo-delay selectivity in the auditory midbrain of the FM bat, Eptesicus fuscus
- DOI:10.1152/jn.00160.2018
- 发表时间:2018-09-01
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Macias, Silvio;Luo, Jinhong;Moss, Cynthia F.
- 通讯作者:Moss, Cynthia F.
Neural coding of 3D spatial location, orientation, and action selection in echolocating bats
回声定位蝙蝠 3D 空间位置、方向和动作选择的神经编码
- DOI:10.1016/j.tins.2022.09.008
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:15.9
- 作者:Salles, Angeles;Wohlgemuth, Melville J.;Moss, Cynthia F.
- 通讯作者:Moss, Cynthia F.
Active head rolls enhance sonar-based auditory localization performance.
- DOI:10.1371/journal.pcbi.1008973
- 发表时间:2021-05
- 期刊:
- 影响因子:4.3
- 作者:Wijesinghe LP;Wohlgemuth MJ;So RHY;Triesch J;Moss CF;Shi BE
- 通讯作者:Shi BE
{{
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 }}
Cynthia Moss其他文献
Cynthia Moss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('Cynthia Moss', 18)}}的其他基金
2020 International Congress for Neuroethology in Lisbon, Portugal from July 26-31, 2020
2020年国际神经行为学大会将于2020年7月26日至31日在葡萄牙里斯本举行
- 批准号:
1954743 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
CRCNS: Discovering how touch sensors in the bat’s “hand-wing” enable agile flight control
CRCNS:探索蝙蝠“手翼”中的触摸传感器如何实现敏捷的飞行控制
- 批准号:
2011619 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Continuing Grant
CRCNS: Adaptive perceptual-motor feedback for the analysis of complex scenes
CRCNS:用于分析复杂场景的自适应感知运动反馈
- 批准号:
1460149 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
Conference: ICN, University of Maryland 2012, August 5-10, 2012
会议:ICN,马里兰大学 2012,2012 年 8 月 5-10 日
- 批准号:
1226873 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
CRCNS: Adaptive perceptual-motor feedback for the analysis of complex scenes
CRCNS:用于分析复杂场景的自适应感知运动反馈
- 批准号:
1010193 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research in Computational Neuroscience (CRCNS) PI Meeting held on June 3-5, 2007 in College Park, Maryland
计算神经科学合作研究 (CRCNS) PI 会议于 2007 年 6 月 3 日至 5 日在马里兰州大学公园市举行
- 批准号:
0735167 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
Active Sensing for Three-Dimensional Auditory Localization
用于三维听觉定位的主动传感
- 批准号:
0111973 - 财政年份:2001
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
影像分型预测HAIC-FO优势肝癌人群及影
像基因组学的研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
ATP合酶Fo基团在酸性环境的生理活性及其作用机制
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:省市级项目
烟曲霉F1Fo-ATP合成酶β亚基在侵袭性曲霉病发生中的作用及机制研究
- 批准号:82304035
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
白念珠菌F1Fo-ATP合酶中创新药靶的识别与确认研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
GRACE-FO高精度姿态数据处理及其对时变重力场影响的研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
ATP合酶FO亚基参与调控弓形虫ATP合成的分子机制
- 批准号:32202832
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
顾及GRACE-FO极轨特性的高分辨率Mascon时变重力场建模理论与方法
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:59 万元
- 项目类别:面上项目
GRACE-FO微波测距系统原始数据处理、噪声分析与评估
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
利用GRACE-FO和中国重力卫星协同探测时变重力场和质量分布变化
- 批准号:42061134010
- 批准年份:2020
- 资助金额:万元
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
联合GRACE/GRACE-FO和GNSS形变数据反演连续精细的区域地表质量变化
- 批准号:41974015
- 批准年份:2019
- 资助金额:63.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
複数のFoトルク発生ユニットを持つATP合成酵素の創出
使用多个 Fo 扭矩产生单元创建 ATP 合酶
- 批准号:
24K01987 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
NCS-FO: Brain-Informed Goal-Oriented and Bidirectional Deep Emotion Inference
NCS-FO:大脑知情的目标导向双向深度情感推理
- 批准号:
2318984 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NCS-FO: Modified two-photon microscope with high-speed electrowetting array for imaging voltage transients in cerebellar molecular layer interneurons
合作研究:NCS-FO:带有高速电润湿阵列的改良双光子显微镜,用于对小脑分子层中间神经元的电压瞬变进行成像
- 批准号:
2319406 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: NCS-FO: Dynamic Brain Graph Mining
合作研究:NCS-FO:动态脑图挖掘
- 批准号:
2319450 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: NCS-FO: Dynamic Brain Graph Mining
合作研究:NCS-FO:动态脑图挖掘
- 批准号:
2319451 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
NCS-FO: Understanding the computations the brain performs during choice
NCS-FO:了解大脑在选择过程中执行的计算
- 批准号:
2319580 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NCS-FO: Dynamic Brain Graph Mining
合作研究:NCS-FO:动态脑图挖掘
- 批准号:
2319449 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
NCS-FO: Uncovering Dynamics of Neural Activity of Subjective Estimation of Time
NCS-FO:揭示主观时间估计的神经活动动态
- 批准号:
2319518 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: NCS-FO: A model-based approach to probe the role of spontaneous movements during decision-making
合作研究:NCS-FO:一种基于模型的方法,探讨自发运动在决策过程中的作用
- 批准号:
2350329 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant
NCS-FO: Functional and neural mechanisms of integrating multiple artificial somatosensory feedback signals in prosthesis control
NCS-FO:在假肢控制中集成多个人工体感反馈信号的功能和神经机制
- 批准号:
2327217 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 94.81万 - 项目类别:
Standard Grant