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CORDIS - Forschungsergebnisse der EU
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Toward a new understanding of learning in the brain: dynamic parallel circuit loops for complex learning

Projektbeschreibung

Aufklärung der Leistung des menschlichen Gehirns durch die Untersuchung von Lernmechanismen

Die bemerkenswerte Lernfähigkeit des menschlichen Gehirns übertrifft noch immer die Rechenleistung des maschinellen Lernens. Einige Aspekte der komplizierten Lernvorgänge in den zahlreichen miteinander verbundenen neuronalen Schaltkreisen des Gehirns sind jedoch nach wie vor unerklärt. Das Team des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts DopamineLearnLoops wird das Standardmodell aktualisieren, bei dem ein einziger Fehler im Dopaminsystem das gesamte Netzwerk aktualisiert. Die neue Theorie basiert auf mehreren dopaminbasierten dynamischen Lernsystemen, die in parallelen Schaltkreisen arbeiten. Im Rahmen des Projekts sollen mithilfe modernster Techniken die Mechanismen ermittelt werden, die dem Schaltkreis zugrunde liegen, wie er in einem dynamischen Umfeld funktioniert und welche Algorithmen er verwendet. Das Verständnis der Art und Weise, wie das Gehirn mit komplexen Problemen umgeht, wird zweifellos zur Entwicklung neuer, vom Gehirn inspirierter Algorithmen für tiefes Verstärkungslernen beitragen.

Ziel

The brain’s ability to learn is arguably its most exceptional capacity. Learning in biological brains far surpasses machine learning and requires much less training. How does the brain accomplish this? Why is biological learning still better than the most advanced machine learning algorithms to date? According to the standard model of reward-based learning in the brain, a single error signal is broadcast from the dopamine system and used to update the entire network, implementing a simple form of reinforcement learning. However, the standard model fails to predict several recent experimental findings, leaving open the question of how learning is implemented in the brain. In this project, I propose a new theory of how the brain learns: learning is implemented by multiple dopamine-based learning systems working in parallel circuit loops. These loops relay partial error signals to specific processing areas and permit independent evaluation of the value of different features in the external environment as well as the internal state, enabling learning of complex tasks with multiple relevant features. The loops are engaged dynamically according to the demands of the task, enabling the system to be flexible for learning a wide variety of behaviours of varying complexity. The presence of multiple dynamic parallel learning loops might enable the ability to generalize learning, which is currently the hallmark of biological intelligence. We will use state-of-the art techniques under the framework of our theory to elucidate basic mechanisms underlying the functional circuitry of the learning system (Aim 1), how it operates under different behavioural dynamics (Aim 2), and what algorithm it implements (Aim 3). Success of this project will enable a novel understanding of how the brain learns complex tasks as well as pave the way for the development of new brain-inspired deep reinforcement-learning algorithms.

Schlüsselbegriffe

Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).

Programm/Programme

Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.

Thema/Themen

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.

Finanzierungsplan

Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG

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

Gastgebende Einrichtung

TECHNION - ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Netto-EU-Beitrag

Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.

€ 1 499 375,00
Adresse
SENATE BUILDING TECHNION CITY
32000 Haifa
Israel

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Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten

Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.

€ 1 499 375,00

Begünstigte (1)

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