Adaptive population codes for flexible visually-guided behaviors

适应性群体代码,用于灵活的视觉引导行为

基本信息

  • 批准号:
    10320050
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2024-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Summary/Abstract Active vision requires encoding and remembering relevant information based on current task goals. Classic accounts posit that sensory encoding, attentional selection and working memory are mediated by persistent changes in the firing rates, or the gain, of visually responsive neurons that have a fixed tuning profile (termed “pure” or “fixed-selectivity” neurons). The focus on gain modulations in fixed-selectivity neurons has revealed a great deal about the basic mechanisms of attention and memory. However, it is becoming increasingly clear that dynamic changes in task demands may require more flexible coding schemes. For example, holding information in working memory in the same format as the stimulus-evoked response may lead to interference with new sensory inputs. Similarly, flexibly encoding sensory representations to complete one task – say a simple choice between two motor responses – might require a reconfiguration of the representation if another stimulus- response mapping suddenly becomes relevant. Finally, sensory codes must be flexible in the sense that early in processing they should form high-dimensional representations to represent as much information as possible about the current state of the world. Later in processing, when a decision or motor response needs to be made, the code should collapse to only represent the smaller subset of relevant choices. All of these computations are more naturally accomplished via the operation of neurons that have flexible tuning for both sensory features and for task demands (termed “mixed-selectivity” neurons). Based on these considerations, we hypothesize that flexible behaviors are supported by mixed-selectivity neurons that “rotate” high-dimensional neural codes to become robust to interference or to sub-serve other changes in task demands. We will use modelling, psychophysics, and functional magnetic resonance imaging (fMRI) to test predictions about how mixed-selectivity should modulate large-scale activation patterns that are measured non-invasively in human subjects. Collectively, this work will challenge traditional theories of sensory encoding, attention, and working memory that are based on the notion of fixed-selectivity, and will provide important constraints on models of visual information processing to support more targeted diagnoses and interventions in clinical settings.
摘要/摘要 主动视觉需要根据当前任务目标编码和记忆相关信息。 经典理论认为,感觉编码、注意选择和工作记忆都是由 具有固定调谐曲线的视觉响应神经元的放电率或增益的持续变化 (称为“纯”或“固定选择性”神经元)。对固定选择性神经元中增益调制的关注 揭示了很多关于注意力和记忆的基本机制。然而,它正变得越来越 显然,任务需求的动态变化可能需要更灵活的编码方案。例如保持 工作记忆中与刺激诱发反应相同格式的信息可能会导致干扰 新的感官输入。类似地,灵活地编码感官表征来完成一项任务--比如说一个简单的 两个运动反应之间的选择-如果另一个刺激- 反应映射突然变得相关。最后,感觉代码必须是灵活的, 在处理过程中,它们应该形成高维表示,以表示尽可能多的信息 关于世界现状。在处理的后期,当需要做出决定或运动反应时, 代码应该折叠以仅表示相关选择的较小子集。所有这些计算都是 更自然地通过神经元的操作来实现,神经元对感觉特征和 任务需求(称为“混合选择性”神经元)。 基于这些考虑,我们假设混合选择性支持灵活的行为 “旋转”高维神经代码以变得对干扰鲁棒或辅助其他神经元的神经元。 任务需求的变化。我们将使用建模,心理物理学,和功能磁共振成像 (功能磁共振成像)来测试关于混合选择性如何调节大规模激活模式的预测, 在人类受试者中非侵入性地测量。总的来说,这项工作将挑战传统的感官理论, 编码,注意力和工作记忆是基于固定选择性的概念,并将提供 视觉信息处理模型的重要限制,以支持更有针对性的诊断, 临床环境中的干预措施。

项目成果

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