Identify the schemata by which subcortical signals influence frontal cortical dynamics and cognitive behaviors

识别皮层下信号影响额叶皮层动态和认知行为的图式

基本信息

  • 批准号:
    10294404
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.83万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-01-15 至 2026-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Summary, Project 4 (Identify the schemata by which subcortical signals influence frontal cortical dynamics and cognitive behaviors) This research project is focused on dynamic interactions between subcortical areas and frontal cortex via thalamus during flexible behavior. Frontal cortex, including motor cortex and medical prefrontal cortex, displays complex patterns of neural activity that correlate with behavior. These patterns can be decomposed into activity modes (i.e. subspaces in activity space), such as the persistent activity correlated with short-term memory, and the rapidly modulated activity associated with voluntary movements. Complex behaviors correspond to sequences of cortical activity modes. Frontal cortex is tightly coupled with higher-order (non-sensory) thalamus to mediate behavior. Thalamus in turn receives driving input from the basal ganglia the and other subcortical structures. We test the hypothesis that different subcortex inputs to specific thalamic regions control different aspects of cortical activity, including setting the time periods when short-term memories are maintained, the transitions from motor planning to movement execution (Aim 1), and updating and maintaining the values of specific actions during foraging. Our modeling framework (Overall, Project 5) links the dynamical systems perspective of neural computation with actual multi-regional neural circuits and makes predictions that can be tested with neurophysiology. We employ two behavioral tasks in mice that engage well-defined but distinct cortical activity modes. In a memory-guided response task, neurons in the anterior lateral motor cortex (ALM) show preparatory activity, which predicts specific future movements. Just before the onset of movement, preparatory activity collapses in favor of activity modes that drive movement. In a dynamic foraging task, neurons in the medial prefrontal cortex (mPFC) show slowly varying activity patterns that correlate with the value of one action compared to another. This activity is updated based on new information, such as the size of a reward. Projects 1 - 3 provide information about the circuits linking subcortical areas, thalamus, and ALM / mPFC. Building on these circuit mapping experiments we will perform simultaneous recordings from connected subcortex → thalamus → cortex circuits using new multi-shank Neuropixels probes with 5120 recording sites (Project 3). We will combine these recordings with optogenetic manipulations of subcortex and modern multi-variate analysis methods (Data Science Core) to track how subcortical signals propagate through the thalamus into cortex. In the memory-guided response task we will probe the role of the substantia nigra reticulata, acting via the ventromedial nucleus, on maintenance of movement planning, and the impact of midbrain movement centers (e.g. pedunculopontine nucleus), acting via the posterior mediodorsal nucleus, on switching from movement planning to movement initiation (Aim 1). In the foraging task, we will probe how error prediction signals, for example from ventral pallidum (PALv), update memory-related activity in the mPFC via anterior mediodorsal thalamus. These measurements will test key model predictions and in turn inform multi-regional circuit models of cognitive behavior.
总结,项目4(确定皮层下信号影响的图式 额叶皮质动力学和认知行为) 这项研究项目集中在皮质下区域和额叶皮质之间的动态相互作用。 丘脑在灵活的行为中。额叶皮质,包括运动皮质和医学前额叶皮质,显示 与行为相关的复杂的神经活动模式。这些模式可以分解为活动 模式(即活动空间中的子空间),例如与短期记忆相关的持续活动,以及 与自愿行动相关的快速调节的活动。复杂的行为对应于 大脑皮层活动模式序列。额叶皮质与高级(无感觉)丘脑紧密相连 来调解他们的行为。丘脑继而接受来自基底节和其他皮质下的驱动输入 结构。我们检验了这样的假设,即不同的皮质下对特定丘脑区域的输入控制着不同的 大脑皮质活动的各个方面,包括设置维持短期记忆的时间段, 从运动规划到运动执行的过渡(目标1),以及更新和维护 觅食过程中的特定动作。我们的建模框架(总体上,项目5)将动态系统链接在一起 用实际的多区域神经电路展望神经计算,并做出预测,可以 进行了神经生理学测试。 我们在小鼠身上使用了两种行为任务,这些任务涉及明确但不同的皮质活动模式。在一个 在记忆引导反应任务中,前外侧运动皮质(ALM)的神经元显示出准备活动, 它可以预测未来的具体动向。就在运动开始之前,准备活动崩溃在 偏爱推动运动的活动模式。在动态觅食任务中,内侧前额叶皮质中的神经元 (MPFC)显示出缓慢变化的活动模式,这些模式与一个动作相对于另一个动作的价值相关。 此活动基于新信息进行更新,例如奖励的大小。项目1-3提供资料 关于连接皮质下区域、丘脑和ALM/mPFC的回路。建立在这些电路映射的基础上 实验中,我们将从连接的皮层下部→丘脑→皮层回路进行同步录音 使用新的具有5120个记录点的多柄神经像素探头(项目3)。我们将把这些结合起来 皮层下的光遗传操作和现代多变量分析方法的记录(数据 科学核心),以追踪皮质下信号如何通过丘脑传播到皮质。在记忆引导下 我们将探讨黑质网状核通过腹内侧核的作用。 维持运动计划,以及中脑运动中心的影响(例如桥小脑 核团),通过后背内侧核起作用,从运动规划切换到运动 启蒙(目标1)。在觅食任务中,我们将探索错误预测信号,例如来自腹侧的错误预测信号 苍白球(PALv),通过前内侧丘脑更新mPFC中的记忆相关活动。这些 测量将测试关键模型预测,进而为认知的多区域电路模型提供信息 行为。

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 }}

Karel Svoboda其他文献

Karel Svoboda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('Karel Svoboda', 18)}}的其他基金

Data Science Core
数据科学核心
  • 批准号:
    10294399
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Administrative Core
行政核心
  • 批准号:
    10294398
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Identify the schemata by which subcortical signals influence frontal cortical dynamics and cognitive behaviors
识别皮层下信号影响额叶皮层动态和认知行为的图式
  • 批准号:
    10546515
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Administrative Core
行政核心
  • 批准号:
    10546505
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Data Science Core
数据科学核心
  • 批准号:
    10546506
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Molecules for inducibly modulating synaptic function
诱导调节突触功能的分子
  • 批准号:
    7373673
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Molecules for inducibly modulating synaptic function
诱导调节突触功能的分子
  • 批准号:
    7191658
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Molecules for inducibly modulating synaptic function
诱导调节突触功能的分子
  • 批准号:
    7026465
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Molecules for inducibly modulating synaptic function
诱导调节突触功能的分子
  • 批准号:
    6850106
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
Molecules for inducibly modulating synaptic function
诱导调节突触功能的分子
  • 批准号:
    6709035
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:

相似国自然基金

层出镰刀菌氮代谢调控因子AreA 介导伏马菌素 FB1 生物合成的作用机理
  • 批准号:
    2021JJ40433
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
寄主诱导梢腐病菌AreA和CYP51基因沉默增强甘蔗抗病性机制解析
  • 批准号:
    32001603
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
AREA国际经济模型的移植.改进和应用
  • 批准号:
    18870435
  • 批准年份:
    1988
  • 资助金额:
    2.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Onboarding Rural Area Mathematics and Physical Science Scholars
农村地区数学和物理科学学者的入职
  • 批准号:
    2322614
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Point-scanning confocal with area detector
点扫描共焦与区域检测器
  • 批准号:
    534092360
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
TRACK-UK: Synthesized Census and Small Area Statistics for Transport and Energy
TRACK-UK:交通和能源综合人口普查和小区域统计
  • 批准号:
    ES/Z50290X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Research Grant
Wide-area low-cost sustainable ocean temperature and velocity structure extraction using distributed fibre optic sensing within legacy seafloor cables
使用传统海底电缆中的分布式光纤传感进行广域低成本可持续海洋温度和速度结构提取
  • 批准号:
    NE/Y003365/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Research Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
  • 批准号:
    2326714
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
  • 批准号:
    2326713
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Unlicensed Low-Power Wide Area Networks for Location-based Services
用于基于位置的服务的免许可低功耗广域网
  • 批准号:
    24K20765
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
  • 批准号:
    2427233
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Postdoctoral Fellowship: OPP-PRF: Tracking Long-Term Changes in Lake Area across the Arctic
博士后奖学金:OPP-PRF:追踪北极地区湖泊面积的长期变化
  • 批准号:
    2317873
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
  • 批准号:
    2427232
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 52.83万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了