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A theory of global memory systems

Description du projet

Les rêves pourraient en réalité nous aider à mieux apprendre et à mieux nous souvenir

Une découverte fortuite réalisée il y a quelques dizaines d’années a mis en avant des zones du cerveau virtuellement silencieuses lorsqu’une personne est occupée à une tâche et très actives lorsqu’elle ne fait rien. Les études de ce «Réseau du mode par défaut» (RMD) ont considérablement augmenté, pourtant son rôle dans le traitement de l’information reste obscur. Il est intéressant de noter que, durant le sommeil ou en veille au repos, une zone du cerveau essentielle à l’apprentissage et à la mémoire démontre quelque chose de similaire, rejouant des expériences passées en réengageant les mêmes activations cellulaires séquentielles. REPLAY_DMN examine si le RMD et la rediffusion de la mémoire sont liés. Des expériences reflétant l’activité cérébrale de l’échelle du réseau au niveau du neurone chez des souris en état d’alerte permettront de façonner un modèle informatique de formation et de consolidation de la mémoire.

Objectif

Spontaneous activity accounts for most of what the brain does and is likely to be key for information processing in the brain, but its function is still quite mysterious. Two key spontaneous activity processes are the Default Mode Network, a set of areas that are most markedly connected and active during behavioural idleness, and memory replay, the spontaneous reactivation of neural patterns occurring during experience.
I will test the hypothesis that the DMN plays a key role in memory replay processes. This theory, if confirmed, would bring important conceptual advances: to memory studies, as it would provide a mechanism supporting the formation and consolidation of complex memory representations. To the Default Mode Network field, as replay can be used as the “Rosetta Stone” to decipher the computations the DMN performs, moving beyond the connectivity, dynamics, and cognitive correlates, typical focus of DMN research.
I will explore this theory by an experimental study of spontaneous neural activity over the whole mouse cortex, going from large field-of-view 2-photon imaging and high-volume electrophysiology for the single neuron scale, to voltage sensitive imaging and electrocorticography, to resting state fMRI, in animals running memory tasks.
I will characterize the network dynamics and the encoding and replay of memories by quantifying conveyed information and assessing its nature (e.g. about simple percepts vs. complex events, remote vs. memories). I will also measure critical behaviour in these networks, and test whether neuronal avalanches, that occur in spontaneous activity, play a role in conveying information across distant brain areas.
I will model the consequences of these mechanisms for computation by formulating a machine learning based model of memory formation and consolidation, endowing a deep network with critical properties and memory replay.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2018-ADG

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Institution d’accueil

STICHTING RADBOUD UNIVERSITEIT
Contribution nette de l'UE
€ 2 375 000,00
Adresse
HOUTLAAN 4
6525 XZ Nijmegen
Pays-Bas
Région
Oost-Nederland Gelderland Arnhem/Nijmegen
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 375 000,00

Bénéficiaires (1)