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Mapping the Controllosphere

Description du projet

Cartographier le coût caché de la pensée dans le cerveau

Pourquoi réfléchir longuement semble difficile? L’effort mental conditionne tout, de l’apprentissage à la prise de décision. Il joue également un rôle clé dans des pathologies telles que le TDAH et la dépression. Pourtant, les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement pourquoi. Le projet CONTROLMAP, financé par le CER, vise à tester une nouvelle théorie audacieuse selon laquelle l’effort cognitif reflète la quantité d’énergie dépensée par le cerveau pour passer d’un état mental à un autre. À l’aide de réseaux neuronaux artificiels, de la théorie du contrôle et de l’imagerie cérébrale, les chercheurs cartographieront la «controllosphère» du cerveau, c’est-à-dire des régions qui demandent le plus d’efforts. Les résultats pourraient transformer la façon dont nous comprenons la motivation et la fatigue mentale, et même inspirer des systèmes d’IA plus économes en énergie.

Objectif

"The sensation of cognitive effort is integral to everyday human experience, is a core construct in psychological theories of behavior, and contributes to multiple psychiatric disorders like ADHD and depression. However, despite decades of study the neural origin and functional purpose of cognitive effort remain poorly understood. This constitutes one of the most important outstanding questions in cognitive neuroscience and a major challenge to mental health research.

Recently, I proposed a new, mathematically formal theory of cognitive effort that draws together concepts from dynamical systems analysis, linear control theory (LCT), artificial neural networks (ANNs), cognitive psychology and neurophysiology. The theory relates cognitive effort to the fact that brain neuroanatomy and neurophysiology render some neural states more energy-efficient than others. In particular, I introduced the concept of the ""controllosphere,"" an energy-inefficient region of neural state space associated with high cognitive control, and proposed that cognitive effort serves to move the system state out of this high-energy region.

The goal of this project is to test the controllosphere theory. I will use ANNs to simulate human behavioral and neural data collected in tasks that require mental effort, and apply LCT to these models to make formal predictions about which neural representations are more or less effortful. I will then test these predictions using a wide variety of empirical techniques in a series of experiments with human participants. The establishment of a verified formal theory of cognitive effort will fill an important gap in the cognitive neuroscience of cognitive control, strongly impact clinical practice, and provide important insights for the development of novel artificial intelligence systems that balance computational function against energy use.

"

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-ADG

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Institution d’accueil

UNIVERSITEIT GENT
Contribution nette de l'UE
€ 2 480 212,00
Adresse
SINT PIETERSNIEUWSTRAAT 25
9000 Gent
Belgique
Région
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)