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Detailed Cortical Mechanisms of Top-Down Visual Processing

Description du projet

Une imagerie innovante pour explorer les mécanismes neuronaux de la vision descendante

Ce que nous voyons est façonné par ce que nous nous attendons à trouver. Repérer une tomate rouge au supermarché repose sur un traitement descendant dans le cortex visuel, bien que les mécanismes précis ne soient pas clairs. Cette étude utilise un microscope à trois photons pour visualiser l’activité neuronale dans le cortex visuel de macaques conscients. Le projet TDVision, financé par le CER, va explorer les mécanismes neuronaux de la vision descendante à l’aide de nouvelles techniques d’imagerie et de tâches comportementales avec des singes macaques. Il portera sur la manière dont les populations neuronales des zones visuelles primaires sont influencées par les signaux descendants. Le projet analysera l’organisation de ces neurones et développera des méthodes pour identifier leurs types cellulaires et leur connectivité. L’intégration de ces connaissances dans les modèles de réseaux neuronaux permettra de tester de nouvelles hypothèses sur les mécanismes visuels des primates.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

STICHTING RADBOUD UNIVERSITEIT
Contribution nette de l'UE
€ 900 000,00
Adresse
HOUTLAAN 4
6525 XZ Nijmegen
Pays-Bas
Région
Oost-Nederland Gelderland Arnhem/Nijmegen
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 900 000,00

Bénéficiaires (2)