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Causal Roles of Intrinsic Coupling Modes: an Integrated Multiscale Framework for Cognitive Network Dynamics

Description du projet

Les rôles causaux des modes de couplage intrinsèques pour la cognition

Le couplage fonctionnel est une caractéristique fondamentale des réseaux cérébraux liés aux processus cognitifs et sensorimoteurs. Néanmoins, la plupart des études sont corrélationnelles et manquent de preuves causales du rôle du couplage fonctionnel, qui se produit principalement de manière interne à différentes échelles spatiales et temporelles. Le projet cICMs, financé par le CER, va examiner les modes de couplage intrinsèques (MCI), en se concentrant sur les MCI de phase et les MCI d’enveloppe. Il entend ainsi révéler leur rôle dans le traitement cognitif et le comportement en manipulant et en analysant ces modes. S’appuyant sur une combinaison de magnétoencéphalographie et de stimulation transcrânienne à courant alternatif chez l’humai, ainsi que des techniques invasives chez le furet, le projet explorera leurs effets sur la cognition. La recherche établira un cadre global pour les MCI afin d’améliorer notre compréhension des mécanismes qui sous-tendent la cognition.

Objectif

Functional coupling is a hallmark of brain networks, and there is a wealth of studies that have observed a relation between functional connectivity and cognition or sensorimotor processing. However, the vast majority of studies on this topic are correlative in nature, and causal evidence for the role of functional coupling is almost completely lacking. This project aims to fill this gap. Most of the coupling is intrinsically generated and occurs at multiple spatial and temporal scales. We will focus on two different types of such intrinsic coupling modes (ICMs): phase ICMs, arising from phase coupling of oscillatory signals, and envelope ICMs, resulting from coupled fluctuations of signal envelopes. The central hypothesis of this project is that both types of ICMs have causal relevance for cognitive processing and behavior. We will systematically manipulate, analyze and model the different types of ICMs to establish an integrated view on their functions and interrelations which currently is still lacking. Specifically, we aim to obtain the missing causal evidence on functional roles of ICMs, to unravel how phase and envelope ICMs differ in their relation to cognition and behavior, to reveal differences in the underlying mechanisms, and to unravel potential interactions between both types of ICMs. We will apply a translational approach which combines MEG recordings and tACS in humans with invasive electrophysiology and optogenetics in ferrets. We will use targeted multi-site interventions to dissect ICMs, independently manipulate phase and envelope coupling, and test the impact on cognitive processing and behavior. The experiments will be complemented by information-theoretic analyses and computational modeling of ICMs. This cutting-edge research program will yield an integrated multiscale framework for ICMs that is likely to have far-reaching implications for a better understanding of the mechanisms underlying cognition and the complexity of the human mind.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

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

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITAETSKLINIKUM HAMBURG-EPPENDORF
Contribution nette de l'UE
€ 2 499 250,00
Coût total
€ 2 499 250,00

Bénéficiaires (1)