Neural mechanisms of spatial cognition

空间认知的神经机制

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2014-03580
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The hippocampus is widely believed to be a crucial brain structure for spatial cognition. However, its precise role is still the subject of considerable debate. Our lab has been investigating the role of the hippocampus and related structures in the medial temporal and parietal lobes in spatial memory and mental imagery using a variety of techniques, including computational (neural network) modelling, human memory experiments in virtual reality (VR) environments, neuroimaging using fMRI and EEG, and brain-computer-interfaces. We have developed a computational model that sheds light on the mechanisms underlying spatial memory, mental imagery, and the visual transformation process by which viewer-centred sensory information is transformed into a world-centred representation, commonly known as a "cognitive map". Our recent work has been aimed at testing several predictions of the model. In virtual reality studies where people incidentally learned the layout of a town by playing a virtual taxi game, we found that people were more likely to encode the spatial locations of objects they saw along routes if the objects were at navigationally relevant locations, and also when attention was particularly focused on spatial cues, suggesting that objects may be flexibly treated as landmarks and incorporated into cognitive maps, according to task demands. We also found that people have a strong tendency to form global, hierarchical representations of large-scale spaces. Moreover, recent neuroimaging (fMRI) studies confirm some of the model's predictions regarding the specific neural structures that may be involved in the visual transformation from viewer-centric sensory representations to world-centric cognitive maps. The proposed research will further our understanding of these processes. Our computational models of the hippocampal memory system will be extended to account for how we combine geometric, object and path integration cues, and how we learn temporal sequences. Complementing this theoretical work, empirical methods will be used to test predictions of the model and shed further light on the conditions governing the use of cognitive maps and visuospatial transformations. We will investigate the hippocampal mechanisms involved in the formation of distinctive representations for similar spatial contexts, the link between mental imagery and visuospatial transformations, and the effect of lifestyle factors such as stress, alcohol consumption and exercise on hippocampal-dependent spatial strategies. Finally, we will explore an innovative application of our research on mental imagery, using EEG-based brain-computer interfaces and state-of-the-art machine learning methods to decode a person's internal mental imagery and use it to control a virtual reality display. In the long term, our work could have important implications not only for understanding the basic mechanisms underlying spatial cognition, but for rehabilitating individuals with spatial memory and navigation deficits in ageing, and rehabilitating positive visual imagery deficits in those with mood disorders.
海马被普遍认为是空间认知的至关重要的大脑结构。但是,其确切的作用仍然是辩论的主题。我们的实验室一直在研究海马及相关结构在内侧时间和顶叶中使用多种技术在空间记忆和心理图像中的作用,包括计算(神经网络)建模,虚拟现实(VR)环境中的人类记忆实验,使用FMRI和EEG和EEG,EEG和EEG,和Brain-Compucters in Neuroimigntion,以及神经成像。我们已经开发了一个计算模型,该模型阐明了空间记忆,心理图像和视觉转换过程的基础机制,通过这些机制,以观看者为中心的感觉信息转化为以世界为中心的表示,通常称为“认知图”。我们最近的工作旨在测试该模型的几个预测。在虚拟现实研究中,人们偶然地通过玩虚拟出租车游戏了解了城镇的布局,我们发现,如果物体处于导航相关的位置,并且当注意力特别集中在空间线索上,则更有可能编码他们在路线上看到的物体的空间位置,并表明对象可以灵活地将其作为地标并纳入cockocks cocnscocns cocnscoess,并表明该物体可以灵活地对待。我们还发现,人们强烈倾向于形成大型空间的全球,分层表示。此外,最近的神经影像学(fMRI)研究证实了该模型关于从以观众为中心的感觉表征到以世界为中心的认知图的视觉转化可能涉及的特定神经结构的一些预测。拟议的研究将进一步我们对这些过程的理解。我们的海马记忆系统的计算模型将扩展,以说明我们如何结合几何,对象和路径积分线索以及如何学习时间序列。与这项理论工作相辅相成,将使用经验方法来测试模型的预测,并进一步阐明了有关使用认知图和视觉空间转换的条件。我们将研究为类似的空间环境形成独特表示,心理成像与视觉空间转化之间的联系以及生活方式因素(例如压力,酒精消耗和运动对海马依赖性空间策略)的影响。最后,我们将使用基于脑电图的脑部计算机界面和最先进的机器学习方法来探讨我们在心理图像上的创新应用,以解码一个人的内部心理图像并使用它来控制虚拟现实显示。从长远来看,我们的工作不仅可以对理解空间认知的基本机制具有重要意义,而且还可以修复患有空间记忆和导航缺陷的人,并恢复患有情绪障碍患者的积极视觉图像缺陷。

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 }}

Becker, Suzanna其他文献

A model of hippocampal neurogenesis in memory and mood disorders
  • DOI:
    10.1016/j.tics.2006.10.013
  • 发表时间:
    2007-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19.9
  • 作者:
    Becker, Suzanna;Wojtowicz, J. Martin
  • 通讯作者:
    Wojtowicz, J. Martin
Altered Resting-State functional connectivity in the anterior and posterior hippocampus in Post-traumatic stress disorder: The central role of the anterior hippocampus.
  • DOI:
    10.1016/j.nicl.2023.103417
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Chaposhloo, Mohammad;Nicholson, Andrew A.;Becker, Suzanna;McKinnon, Margaret C.;Lanius, Ruth;Shaw, Saurabh Bhaskar
  • 通讯作者:
    Shaw, Saurabh Bhaskar
Combined Aerobic Exercise and Neurofeedback Lead to Improved Task-Relevant Intrinsic Network Synchrony.
  • DOI:
    10.3389/fnhum.2022.838614
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Shaw, Saurabh Bhaskar;Levy, Yarden;Mizzi, Allison;Herman, Gabrielle;McKinnon, Margaret C.;Heisz, Jennifer J.;Becker, Suzanna
  • 通讯作者:
    Becker, Suzanna
Dynamic task-linked switching between brain networks-A tri-network perspective
  • DOI:
    10.1016/j.bandc.2021.105725
  • 发表时间:
    2021-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Shaw, Saurabh Bhaskar;McKinnon, Margaret C.;Becker, Suzanna
  • 通讯作者:
    Becker, Suzanna
Toward an Open-Ended BCI: A User-Centered Coadaptive Design
  • DOI:
    10.1162/neco_a_01001
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Dhindsa, Kiret;Carcone, Dean;Becker, Suzanna
  • 通讯作者:
    Becker, Suzanna

Becker, Suzanna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('Becker, Suzanna', 18)}}的其他基金

Role of the medial temporal lobe memory system in regulating behaviour
内侧颞叶记忆系统在调节行为中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07276
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Role of the medial temporal lobe memory system in regulating behaviour
内侧颞叶记忆系统在调节行为中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07276
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Role of the medial temporal lobe memory system in regulating behaviour
内侧颞叶记忆系统在调节行为中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07276
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Role of the medial temporal lobe memory system in regulating behaviour
内侧颞叶记忆系统在调节行为中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07276
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Neural mechanisms of spatial cognition
空间认知的神经机制
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03580
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Neural mechanisms of spatial cognition
空间认知的神经机制
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03580
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Neural mechanisms of spatial cognition
空间认知的神经机制
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03580
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Neural mechanisms of spatial cognition
空间认知的神经机制
  • 批准号:
    RGPIN-2014-03580
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Classifying EEG-derived brain microstates using InteraXon's Muse headset
使用 InteraXon 的 Muse 耳机对脑电图衍生的大脑微观状态进行分类
  • 批准号:
    458907-2013
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
Mechanisms of spatial memory
空间记忆的机制
  • 批准号:
    138360-2009
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

基于空间和功能精准定位的小脑TMS促进帕金森病患者言语与运动障碍协同康复的神经机制研究
  • 批准号:
    82372556
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内侧隔核-海马CA3投射介导阿尔茨海默病空间记忆泛化损伤的神经机制
  • 批准号:
    82371441
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
失重效应影响中枢神经系统药物脑空间分布及药动学的机制和调控研究
  • 批准号:
    82373939
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
神经网络系统空间记忆和空间学习理论与机制
  • 批准号:
    12305055
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
光照色温调节深海密闭空间频繁轮班人员认知功能的脑神经机制
  • 批准号:
    82371888
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Unraveling the synaptic and circuit mechanisms underlying a plasticity-driving instructive signal
揭示可塑性驱动指导信号背后的突触和电路机制
  • 批准号:
    10686592
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
Mechanisms of Neural Synchrony in the Medial Entorhinal Cortex
内侧内嗅皮层神经同步机制
  • 批准号:
    10751561
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
Identifying acoustic-level and language-specific sensory processing mechanisms
识别声学级别和语言特定的感觉处理机制
  • 批准号:
    10711229
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
Large-scale calcium and voltage imaging to illuminate neural mechanisms of visual experience
大规模钙和电压成像阐明视觉体验的神经机制
  • 批准号:
    10753172
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
Hippocampal sharp-wave ripple and replay mechanisms underlying long-term memory
海马尖波波纹和长期记忆的重放机制
  • 批准号:
    10563365
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.19万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了