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Closing the loop in dynamic vision – from single photons to behaviour in extreme light environments

Descrizione del progetto

Uno studio fa luce sul modo in cui i neuroni degli insetti elaborano le variazioni di luce nell’ambiente

La rapida variazione di luce e ombra negli ambienti naturali può disturbare la visione, una sfida che molti animali affrontano quotidianamente con successo. Il progetto DynamicVision, finanziato dal CER, esplorerà il modo in cui le informazioni sensoriali vengono elaborate all’interno della limitata larghezza di banda dei circuiti neurali. Utilizzando come modello le falene notturne, i ricercatori studieranno la natura a ciclo chiuso del comportamento animale, in cui i sensi guidano i movimenti, che a loro volta modellano gli input sensoriali. Progettando un sistema di imaging innovativo, i ricercatori quantificheranno le dinamiche degli ambienti visivi dalla prospettiva della falena e studieranno come i neuroni compensano le variazioni di luce. Utilizzando una struttura unica per il tracciamento degli animali su larga scala, il team registrerà i comportamenti di volo con una precisione senza precedenti, fornendo un quadro coerente per studiare le basi neurali del comportamento naturale in ambienti luminosi dinamici.

Obiettivo

Driving along a tree-lined avenue, we have all experienced how the rapid succession of light and shade disrupts our vision. Such conditions push even synthetic sensors to their limits, but many animals master these challenges on a dailyand nightlybasis. Indeed, a high dynamic range of sensory information is a hallmark of natural environments. Explaining how sensory information is processed with the limited bandwidth in neural circuits is key to a central goal of neuroscience: understanding the neural control of behaviour in natural contexts. This question extends beyond the processing of dynamic input by nervous systems to the closed-loop nature of animal behaviour itself: as senses guide an animals movements, the movements in turn shape the sensory input. It necessitates a paradigm-shift to a holistic approach considering dynamic inputs, neural processing and behavioural strategies in concert. I propose visually-guided flight in nocturnal moths as uniquely suited for approaching this challenge. Probing the system in dim light, when vision operates at its limits, offers straightforward performance readouts for all stages of the control loop. To do so, we will design a novel imaging system to quantify the dynamics of natural visual environments from a flying insects perspective. We will then measure how dynamic tuning adjusts peripheral neurons to compensate for these spatiotemporal light variations, and how they are integrated with movement predictions in motion neurons, to guide flight behaviour. Using a one-of-a-kind facility for large-scale animal tracking, we will record the moths flight behaviour at unprecedented precision to reveal the strategies that optimise sensory acquisition in these challenging light conditions. Combining all stages, this project will provide a coherent framework for studying the neural basis of natural behaviour in dynamic light environmentsusing a unique, ecologically impactful model to close the loop from sensing to acting.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITAT KONSTANZ
Contributo netto dell'UE
€ 1 500 000,00
Indirizzo
UNIVERSITATSSTRASSE 10
78464 Konstanz
Germania
Regione
Baden-Württemberg Freiburg Konstanz
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 500 000,00

Beneficiari (1)