Models of computation in multi-regional circuits with thalamus in the middle

丘脑位于中部的多区域电路的计算模型

基本信息

  • 批准号:
    10294405
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.21万
  • 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 5 (Models of computation in multi-regional circuits with thalamus in the middle) In close interplay with experiments from Projects 1-4, this computational project aims to understand how the dynamic interplay between cortex, thalamus and other subcortical structures underlies decision-making behaviors that depend on short-term memory and reward-dependent learning. We develop a theoretical framework for the multi-regional circuit mechanism underlying the generation and control of behavior-related activity modes in frontal cortical areas. In our framework cortical activity modes, corresponding to subspaces of neural population activity, are subject to control from thalamic nuclei (non-sensory, 'higher-order'), which in turn receive driving input from subcortical inputs. Moreover, we will study how subcortical inputs to the thalamus, such as from the midbrain and basal ganglia, interact in the thalamus to generate control strategies that organize sequences of cortical activity modes driving the behaviors required to solve a task. We explore the roles of cortical cell types that are activated by thalamocortical neurons in the generation and control of activity modes that are relevant for short-term memory maintenance and motor execution. We further study value-based decision making in a dynamic foraging task that leads to Herrnstein’s matching law of choice behavior. Our circuit model will implement two candidate mechanisms for updating and maintenance of action values, decision-making based on action values, as well as its transformation to behavioral choice and action. The model implements multiple loops involving cortex, subcortex and thalamus in the middle, all based on connectomic data (from Projects 1-3) and will guide multi-regional recordings (Projects 4). To conclude, computational research will be carried out in close coordination with anatomical, behavioral and neurophysiological experiments. Model predictions will be tested, and experimental results will shape the models. This collaboration will lead to foundational advances in our understanding of computations in multi- regional neural circuits.
总结,项目5(多区域电路的计算模型 位于中间的丘脑) 在与项目1-4的实验的密切互动中,这个计算项目旨在了解 皮质、丘脑和其他皮质下结构之间的动态相互作用是决策的基础 依赖于短期记忆和奖赏依赖学习的行为。我们发展了一种理论 与行为相关的产生和控制的多区域电路机制的框架 额叶皮质区域的活动模式。在我们的框架中,皮质活动模式对应于 神经群体活动,受控于丘脑核团(非感觉性,“高级”),而丘脑核团又 接受来自皮质下输入的驾驶输入。此外,我们将研究皮质下传入丘脑的方式, 例如来自中脑和基底节,在丘脑中相互作用,产生控制策略,组织 驱动解决任务所需行为的大脑皮层活动模式序列。我们探讨了这些角色 丘脑皮质神经元激活的皮质细胞类型在活动模式的产生和控制中的作用 它们与短期记忆维持和运动执行有关。我们进一步研究了基于价值的 在动态觅食任务中的决策导致Herrnstein的选择行为匹配定律。我们的 电路模型将实现用于更新和维护动作值的两种候选机制, 基于行动价值观的决策及其向行为选择和行动的转化。这个 模型实现了涉及皮质、皮质下和丘脑的中间多个循环,所有这些都基于 数据联网(来自项目1-3),并将指导多区域记录(项目4)。总而言之, 计算研究将与解剖学、行为学和 神经生理学实验。模型预测将得到检验,实验结果将塑造 模特们。这一合作将使我们在理解多方面的计算方面取得根本性的进步。 区域神经回路。

项目成果

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Models of computation in multi-regional circuits with thalamus in the middle
丘脑位于中部的多区域电路的计算模型
  • 批准号:
    10546516
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.21万
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    2023
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    BB/X013227/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.21万
  • 项目类别:
    Research Grant
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  • 批准号:
    2825967
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.21万
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    Studentship
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  • 批准号:
    10555809
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.21万
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  • 批准号:
    10761060
  • 财政年份:
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    $ 4.21万
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    10751126
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.21万
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  • 批准号:
    2872725
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.21万
  • 项目类别:
    Studentship
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