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Neuronal implementation of cognitive maps for navigation

Descripción del proyecto

Cartografiar la conectividad de las redes neuronales para la cognición

El comportamiento inteligente se basa en modelos internos para la simulación y planificación, con células de lugar y de cuadrícula en el sistema hipocampal-entorrinal que forman mapas cognitivos de los entornos. Los recientes descubrimientos de numerosas células de lugar en el telencéfalo del pez cebra han mejorado la comprensión de estos mecanismos. El equipo del proyecto COGNECTOMICS, financiado por el CEI, empleará microscopía electrónica de volumen y perfiles transcriptómicos para cartografiar la conectividad neuronal a nivel sináptico en encéfalos pequeños. Estudiará cómo las interacciones entre los subconjuntos neuronales específicos contribuyen a las propiedades funcionales de las células de lugar y cómo las estructuras de red influyen en la actividad de la población. En el proyecto también se examinará el desarrollo y la maduración de los circuitos neuronales y se investigará el papel de los mapas cognitivos en los comportamientos relacionados con las predicciones generadas internamente.

Objetivo

Intelligent behavior is based on internal models of the world that enable mental simulations and strategic planning. A leading model to study such “cognitive maps” are networks of place cells and grid cells in the mammalian hippocampal-entorhinal system. These neurons are active at defined locations and collectively represent a physical environment as a low-dimensional topographic map in neural activity space. However, a mechanistic understanding of the underlying computations and their biological implementation remains elusive. Using new methods for brain-wide activity imaging during behavior, members of our team discovered an abundance of place cells in the telencephalon of zebrafish. We will combine this approach with volume electron microscopy to reconstruct large-scale connectivity in the same brains at synaptic resolution and with transcriptomic profiling to identify molecular cell types, taking advantage of small brain size. The joint analysis of network connectivity and population dynamics will allow us to determine how functional properties of place cells are established by interactions between specific subsets of neurons across brain areas, and how network structure constrains population activity to topographically organized attractor manifolds. The results will disambiguate computational models that make conflicting assumptions about network connectivity. We will further explore the emergence of cell types during development and the concomitant structural and functional maturation of neuronal circuits. The relevance of cognitive maps for neuronal computations and behaviors involving internally generated predictions will be explored by activity measurements in a virtual reality and by functional manipulations of genetically targeted neurons. Capitalizing on the unique combination of expertise among team members, this project is expected to fundamentally advance our mechanistic understanding of biological and potentially artificial intelligence.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2024-SyG

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Institución de acogida

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Aportación neta de la UEn
€ 6 664 840,00
Coste total
€ 6 664 840,00

Beneficiarios (2)