Functions of the thalamus in attention and perception

丘脑在注意力和感知方面的功能

基本信息

  • 批准号:
    9899995
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-04-01 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The visual thalamus has been extensively studied in terms of its anatomical organization, connectivity patterns, and basic neural response properties. However, its role in perception and cognition has remained poorly understood. The present application is a competing renewal submission for our grant “Functions of the thalamus in perception and cognition” (RO1-EY017699). Work during the previous funding period has (i) characterized the topographic organization and functional response properties of the human pulvinar using high-resolution functional magnetic resonance imaging (fMRI) and (ii) defined a functional role of the macaque pulvinar in spatial selective attention using simultaneous multi-site recordings. The present application extends this work to investigate a causal role for the macaque pulvinar in attentional control. The pulvinar is the largest nucleus in the primate thalamus and is considered a higher-order thalamic nucleus, because it forms input- output loops almost exclusively with the cortex. From an anatomical perspective, the pulvinar is ideally positioned to regulate the transmission of information to the cortex and between cortical areas to influence perceptual and cognitive processes. Evidence from lesion studies in humans and monkeys demonstrate a critical involvement of the pulvinar in a number of fundamental cognitive functions, including orienting responses and the exploration of visual space, the filtering of unwanted information, and visually-guided behavior. Our studies during the last funding cycle have begun to establish neural correlates that may underlie some of these cognitive functions. We showed that the indirect pulvino-cortical connectivity appears to facilitate information transfer between areas in visual cortex. The proposed project will extend this work by probing the hypothesis that the pulvinar is an integral subcortical part of a large-scale attentional control network. Using a multi-modal methods approach that includes simultaneous multi-site recordings, neuroimaging, and reversible inactivation in monkeys trained on an Eriksen flanker task, we will pursue three specific aims. First, we will systematically characterize attentional modulation and functional interactions across pulvinar subdivisions by simultaneously recording from dozens of single- and multi-units using linear microelectrode arrays. Second, we will probe the idea that the pulvinar coordinates interactions within the fronto-parietal attention control network, thus acting as a temporal coordinator, by simultaneously recording from FEF, LIP and their interconnected projection zone in dorsal pulvinar. And third, we will probe a causal role for the pulvinar in attentional control. By reversibly inactivating dorsal pulvinar under MR-guidance and performing simultaneous recordings from FEF and LIP in our spatial attention task we will investigate local effects and interactions across the fronto- parietal network in relation to behavior. The significance of the proposed research is that it will further our understanding of the functions of thalamo-cortical interactions in perception and cognition using an innovative approach that combines cutting edge neuroimaging techniques with intracranial electrophysiology.
视觉丘脑在其解剖组织的连接模式,连接模式上已经广泛研究了 和基本的神经反应特性。但是,其在感知和认知中的作用仍然很差 理解。本申请是我们授予的“功能 丘脑在感知和认知中”(RO1-EY017699)。在上一个资金期间的工作(i) 表征了使用人类Pulvinar的地形组织和功能响应特性 高分辨率功能磁共振成像(fMRI)和(ii)定义了猕猴的功能作用 使用简单的多站点记录中的空间选择性注意的脉冲。本申请扩展 这项工作是研究猕猴在注意控制中的因果作用。 pulvinar是最大的 灵长类动物丘脑中的核,被认为是高阶丘脑核,因为它形成了输入 - 输出循环几乎完全使用皮质。从解剖学的角度来看,pulvinar是理想情况下 定位以调节信息传输到皮层以及皮质区域之间以影响 感知和认知过程。人类和猴子病变研究的证据证明了 普尔维纳尔在许多基本认知功能中的关键参与,包括取向 响应和视觉空间的探索,不需要信息的过滤以及视觉引导 行为。我们在最后一个资金周期中的研究已经开始建立可能是基础的神经相关性 其中一些认知功能。我们表明间接Pulvino-cortical连通性似乎有助于 视觉皮层区域之间的信息传递。拟议的项目将通过探测该工作来扩展这项工作 假设Pulvinar是大规模注意控制网络的一部分皮质下部分。使用 多模式方法方法包括同时进行多站点记录,神经影像和可逆 在接受Eriksen侧翼任务训练的猴子中失活,我们将追求三个特定的目标。首先,我们会的 系统地表征了注意调制和跨脉冲细分之间的功能相互作用 同样,使用线性微电极阵列从数十个单单和多单元记录。第二,我们 将探测pulvinar在额叶 - 顶观察控制网络中坐标的相互作用的想法, 因此,通过简单地从FEF,LIP及其相互联系中记录来充当临时协调员 背骨的投影区。第三,我们将探讨pulvinar在注意控制中的因果作用。 通过在MR施用下不可逆地灭活背脉冲并同时进行记录 FEF和LIP在我们的空间关注任务中,我们将研究整个额叶的局部效果和相互作用 与行为有关的顶端网络。拟议的研究的重要性是,它将进一步 了解使用创新的丘脑 - 皮质相互作用在感知和认知中的功能的理解 结合了尖端神经影像技术与颅内电生理学的方法。

项目成果

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