European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Data-driven Inference of Models from Embodied Neural Systems In Vertebrate Experiments

Opis projektu

Zrozumieć mózgi ryb dzięki obrazowaniu optycznemu in vivo oraz zaawansowanemu modelowaniu matematycznemu

Zrozumienie zachowania organizmów takich jak nasze, które łączą sygnały ze środowiska i bodźce nerwowe z przetwarzaniem kognitywnym, jest bardzo złożonym zadaniem. Wykorzystanie mocy prostych organizmów takich jak danio pręgowany oraz mocy obliczeniowych metod analitycznych może pozwolić na opisanie złożonych interakcji mózg-ciało-środowisko występujących u żywych organizmów. Danio pręgowany oraz człowiek mają wiele takich samych narządów głównych oraz tkanek, zaś danio pręgowany w postaci larwalnej jest właściwie przezroczysty, co ułatwia obrazowanie in vivo dynamiki wapnia w trakcie aktywacji układu nerwowego. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu DIMENSIVE rejestrują aktywność neuronową normalnie zachowującego się danio pręgowanego i wykorzystują uzyskane dane do opracowania modeli generacyjnych zachowań na dużą skalę. Zaawansowane modele statystyczne umożliwią naukowcom utworzenie nowych zbiorów danych, zapewniając ważny wgląd w to, na ile zachowanie wynika z dynamicznej interakcji układu nerwowego organizmu, ciała oraz środowiska.

Cel

A major challenge in cognitive neuroscience is to understand how behaviour arises from the dynamical interaction of an organism’s nervous system, its body, and its environment. Understanding embodied neural activity involves the resolution of various conceptual, technical and methodological issues in explaining how living organisms self-organize at many levels (from neural bio-chemistry to behaviour and learning). Currently, two important obstacles hinder this endeavour: the difficulties in recording neural activity in behaving animals, and the lack of mathematical tools to characterize the complex brain-body-environment interactions in living organisms. In this project we will address current limits by implementing an interdisciplinary combination of novel animal behaviour neuroimaging setups and large-scale statistical methods, with the goal of recording and modelling whole-brain activity of locomoting vertebrates. We will study fictively swimming larval zebrafish during active behaviour in a pioneering experimental setup, recording neural activity utilizing light-sheet microscopy for calcium imaging in different virtual reality scenarios involving sensorimotor manipulations. In this setup, we will collect data from the distributed neural circuits that integrate sensory signals from the environment (exafferent input) and their own movements (reafferent input), as well as plastic processes of habituation to new sensorimotor contingencies. From this data, we will infer large-scale generative models (i.e. models capable of yielding synthetic data resembling the studied phenomena) of embodied neural circuits by complementing dynamical models and techniques from statistical mechanics with innovative information theoretic and Bayesian inference methods and approximations for very large systems in non-equilibrium and non-stationary conditions.

System finansowania

MSCA-IF-EF-ST - Standard EF

Koordynator

THE UNIVERSITY OF SUSSEX
Wkład UE netto
€ 212 933,76
Adres
SUSSEX HOUSE FALMER
BN1 9RH Brighton
Zjednoczone Królestwo

Zobacz na mapie

Region
South East (England) Surrey, East and West Sussex Brighton and Hove
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Linki
Koszt całkowity
€ 212 933,76