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Shaping cortical computations via higher-order feedback

Projektbeschreibung

Entschlüsselung der Rückkopplungssignale des Gehirns

Die Wahrnehmung ist kein passiver Vorgang. Sie wird sowohl von eingehenden sensorischen Informationen als auch von Signalen an höhere Gehirnregionen beeinflusst, die Kontext, Aufmerksamkeit und Erwartungen kodieren. Diese „Rückkopplungs“-Signale sind daran beteiligt, wie wir Reize interpretieren, doch ihre genaue Rolle und Integration in die neuronalen Schaltkreise sind nach wie vor ungeklärt. Das Verständnis dieses Prozesses ist von grundlegender Bedeutung, da er selbst den einfachsten Aufgaben zugrunde liegt – vom Erkennen eines Objekts bis zur Navigation in unserer Umgebung. In diesem Zusammenhang wird das ERC-finanzierte Projekt FeedbackCircuits die Mechanismen entschlüsseln, die sich hinter den mittels Rückkopplungen gesteuerten kortikalen Informationsverarbeitungen verbergen. Anhand von experimentellen Daten des visuellen Kortex bei Mäusen werden Multiskalen-Modelle entwickelt, die eine Verbindung zwischen zellulären Aktivitäten und Schaltkreisfunktionen herstellen. Die Ergebnisse werden neue Erkenntnisse darüber liefern, wie das Gehirn Informationen auf dynamische Weise verarbeitet.

Ziel

Our ability to flexibly adapt to changing environments depends on how we perceive, prioritize and act on stimuli. This involves actively integrating our current sensory experiences with our prior knowledge of the world and the surrounding context. Stimulus perception is influenced by contextual top-down signals from areas higher up in the processing hierarchy that carry information about internal state, attention and future actions to early processing stages where they are combined with bottom-up inputs. Commonly referred to as “feedback”, these top-down signals are multi-faceted; they come from diverse brain areas and are integrated at different loci in neural circuits. What type of information they carry and where is still unclear despite their fundamental role in shaping even the most mundane tasks.
FeedbackCircuits will investigate the mechanistic circuit basis of feedback-driven cortical computations, including contextual modulation and the amplification of unexpected stimuli, and will pinpoint the synaptic plasticity mechanisms governing the wiring logic of feedback projections. Constrained by experimental data from the mouse visual cortex, I will build a multi-scale theoretical framework that unifies diverse experimental findings and links cellular to circuit-level processing. Our strategy leverages new datasets that encompass multiple modalities, from neural responses in various brain regions to detailed synaptic-level wiring diagrams. The proposed mechanistic models will enable the exploration of distinct feedback sources and sites of plasticity, and together with the data, define plausible parameter spaces underlying feedback-driven computations. In contrast to other efforts training hard-to-interpret artificial neural networks, our models promise to elucidate the mechanistic underpinnings of circuit structure-function dynamics involving feedback, to distinguish between competing mechanistic hypotheses and make numerous experimental predictions.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-COG

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

Gastgebende Einrichtung

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Netto-EU-Beitrag
€ 1 818 781,00
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Deutschland
Region
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 818 781,00

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