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Reinforcement learning from post-ingestive calories: from body to brain in health and disease

Description du projet

Une nouvelle approche pour comprendre le comportement de recherche de nourriture

La sélection des aliments est guidée par la rétroaction sensorielle, qui comprend les informations post-ingérées sur le contenu énergétique, et elle a été étudiée à travers plusieurs espèces, paradigmes et nutriments. Le projet CalorieRL, financé par l’UE, veut utiliser des modèles d’apprentissage par renforcement (RL pour reinforcement learning) informatisé appliqués au conditionnement instrumental, en plus de l’imagerie fonctionnelle et moléculaire du cerveau et de la stimulation nerveuse périphérique, pour étudier le renforcement post-ingestion du comportement de recherche de nourriture. L’étude émet l’hypothèse selon laquelle le comportement est basé sur un substrat dopaminergique et associé à une activité neuronale dans les circuits de récompense cérébraux, résultant de l’information sensorielle transmise par le nerf vague. Le projet examinera également si le RL et les corrélats neuronaux du renforcement post-ingestion sont pertinents dans le contexte de l’obésité.

Objectif

The drive to eat is one of the strongest in the modulation of behaviour. Selection of food is guided by sensory feedback, including post-ingestive information about energy content, that has been studied across several species, paradigms and nutrients. In rodents, post-oral administration of sugar is associated with striatal dopamine release and conditions robust preferences, in part as a result of viscerosensory information transmitted through the vagus nerve. Consistently, in humans there is evidence that pairing a flavour with a tasteless carbohydrate will enhance pleasantness of the pre-ingestive stimulus and increase its consumption.
However, available data in humans have provided limited mechanistic underpinnings for this process and, in our own experiments, performed with greater control of pre-ingestive stimulation, while we reproduced increased consumption of conditioned flavours, we found no evidence for post-ingestive mediated changes of pleasantness. Critically, this suggests that the impact of nutrient conditioning on behaviour and choice reflects the modulation of the value of actions, rather than that of associated stimuli. The application of computational reinforcement learning theory to human probabilistic decision-making tasks, which has allowed for renewed sophistication and progress to understand the mechanisms of appetitive learning, is yet to be applied to address this question.
In CalorieRL, we will use computational reinforcement models applied to instrumental conditioning, in addition to brain functional and molecular imaging and peripheral nerve stimulation, to study post-ingestive reinforcement of food-seeking behaviour. We hypothesize such behaviour has a dopaminergic substrate and is associated with neural activity in brain reward circuits, resulting from sensory information transmitted through the vagus nerve. Importantly, we will also address if post-ingestive reinforcement is relevant in the context of obesity.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-STG

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Institution d’accueil

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 945,00
Coût total
€ 1 499 945,00

Bénéficiaires (1)