Steering the visual content of long-term memory in monkeys

Projektbeschreibung

Die visuelle Wahrnehmung und das Gedächtnis bei Affen verstehen

Wahrnehmung und Gedächtnis beruhen auf vielen der gleichen Gehirnsysteme, sodass es schwer zu sagen ist, wo das eine aufhört und das andere anfängt. Diese Unschärfe wird durch die Verarbeitung visueller Informationen im Gehirn noch verstärkt. Das ERC-finanzierte Projekt SteerMEM zielt darauf ab, den Zusammenhang zwischen visueller Wahrnehmung und Gedächtnis bei Affen zu erklären. Konkret werden dazu Elektrophysiologie, intrakortikale Mikrostimulation und KI eingesetzt, um den inferotemporalen Kortex und den perirhinalen Kortex von Makakenaffen zu erforschen. Dabei werden die Mechanismen untersucht, die diesen zugrunde liegen. Die Ergebnisse werden Aufschluss über die Grenze zwischen Wahrnehmung und Gedächtnis geben und prüfen, ob bestimmte PrC-Neuronen Vertrautheit ohne visuelle Reize erzeugen können. Die Ergebnisse könnten zur Entwicklung neuerer Wege beitragen, mit denen das visuelle Langzeitgedächtnis beeinflusst und geformt werden kann.

Ziel

The overlap between the neural substrates and processes underlying perception and memory makes it difficult to dissociate them, and the complexity of high-level visual processing further complicates this task. By leveraging large-scale electrophysiology, intracortical microstimulation, and artificial intelligence, I will disentangle the complex relationship between visual perception and memory in monkeys, and develop innovative techniques for steering the visual content of memories and dissociate sensations from perception.

First, I will record and manipulate the neural activity of the inferotemporal cortex (IT) and perirhinal cortex (PrC) in macaque monkeys to provide a comprehensive and systematic investigation of the neural mechanisms underlying visual perception and memory. Then, I will provide causal evidence on the role of conscious perception in shaping the visual content of memories, and the importance of the IT-PrC circuitry in this process. Furthermore, I will determine the threshold between visual perception and memory, testing the hypothesis that a subsets of neurons in PrC can elicit a sense of familiarity independently of any visual input. Finally, I will demonstrate how memory gates visual information to control behavior in a closed loop experiment, employing state-of-the-art wirelles recording and microstimulation in freely behaving monkeys.

SteerMEM has the potential to revolutionize our understanding of visual perception and memory, paving the way to significant advancements for both neuroscience and clinics. SteerMEM will test a groundbreaking approach to manipulate long-term visual memory in a controlled and quantifiable fashion, and test the long-term applicability of this approach in ecological conditions. Finally, SteerMEM will lay the ground for AI-powered microstimulaiton in cognitive cortical prostheses for the potential treatment of memory impairments, anxiety and post-traumatic stress disorder.