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Detailed Cortical Mechanisms of Top-Down Visual Processing

Projektbeschreibung

Neue Bildgebungsverfahren zur Erforschung neuronaler Mechanismen des Top-down-Sehens

Was die Menschen sehen, wird von ihren Erwartungen geprägt. Eine rote Tomate im Supermarkt zu erkennen ist ein Vorgang, der auf einer Top-down-Verarbeitung im visuellen Kortex beruht, wobei die genauen Mechanismen noch nicht bekannt sind. In der Studie wird ein Drei-Photonen-Mikroskop genutzt, um die neuronale Aktivität im visuellen Kortex bei wachen Makaken zu visualisieren. Das Team des ERC-finanzierten Projekts TDVision verfolgt das Ziel, die neuronalen Mechanismen des Top-down-Sehens mithilfe neuartiger Bildgebungsverfahren und Verhaltensaufgaben mit Makaken-Affen zu erforschen. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, wie neuronale Populationen in frühen Sehbereichen durch Top-down-Eingabe beeinflusst werden. Das Projektteam wird die Organisation dieser Neuronen analysieren und Methoden entwickeln, um ihre Zelltypen und Verbindungen zu bestimmen. Durch Integration dieser Erkenntnisse in neuronale Netzwerkmodelle können neue Hypothesen über visuelle Mechanismen bei Primaten getestet werden.

Ziel

What we see depends on what we have in mind. For example, we can quickly find tomatoes in the vegetable department of a supermarket by searching for red and round objects, making them stand out from the background. This is thought to be supported by top-down processing within the hierarchy of areas in the visual cortex, but the detailed neural mechanisms are still poorly understood, partly because of limitations in neural recording technologies. In my lab, we recently developed a three-photon microscope capable of visualizing the activity of large populations of individually-defined neurons in awake and behaving macaque monkeys. Combining this novel imaging modality with well-controlled behavioral tasks provides the exciting opportunity to investigate the neural mechanisms of generative vision at an unprecedented scale and level of detail. We will train macaque monkeys to search for shapes hidden in noisy texture elements, investigate the strategy used by the prefrontal cortex to encode the mental template to guide this search, and how this process warps the encoding of visual information in nearly complete local populations of neurons in early visual areas. We will investigate the topographic organization of the recorded population of neurons, and develop viral and histological tools to determine their cell types as well as their connectivity profiles. We will also use psychophysics to make a link to conscious perception in humans, investigating how a search template can warp perception. Finally, we will incorporate our empirical findings into artificial neural network models with interpretable circuit mechanisms. This is expected to bring the flexibility and robustness of generative vision into models of artificial intelligence, as well as provide a computational framework to define novel hypotheses about the detailed neural mechanisms of generative vision in primates, which we can subsequently test with both behavioral measures and in-vivo recordings.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

STICHTING RADBOUD UNIVERSITEIT
Netto-EU-Beitrag
€ 900 000,00
Adresse
HOUTLAAN 4
6525 XZ Nijmegen
Niederlande
Region
Oost-Nederland Gelderland Arnhem/Nijmegen
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 900 000,00

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