Neurochats
RegistrarTemps: 18h
Lloc: UPF, campus de la ciutadella, edifici Mercè Rodoreda 24, sala 24.S01.
SUBSCRIU-TE AL NOSTRE
LLISTA D'ENVIAMENT
INTRODUCCIÓ
L'objectiu del seminari Neurochats pretén reunir joves investigadors de Barcelona i fomentar la interacció entre els diferents centres de recerca de la ciutat i el seu entorn. L'esdeveniment compta amb el plaer de la pizza gratuïta i l'emoció del descobriment científic, creant un ambient relaxat i atractiu per a l'intercanvi de coneixements. El format inclou xerrades informals de 45 minuts seguides d'una discussió de 15 minuts, que permeten a màsters, estudiants de doctorat i becaris postdoctorals familiaritzar-se amb la recerca dels seus col·legues.
propera sessió
Data: 18th desembre, 2024
Temps: 18h
Lloc: UPF, campus de la ciutadella, edifici Mercè Rodoreda 24, sala 24.S01. MAPA
Codificació ràpida de la memòria en un model de xarxa recurrent amb escala de temps de comportament
Plasticitat
abstracte:
Recentment, s'ha descobert una nova forma de plasticitat a la subregió CA1 de l'hipocamp en ratolins de comportament. En contrast amb les formes més tradicionals d'aprenentatge hebbian, aquesta plasticitat es produeix en una escala de temps de segons i, per tant, s'anomena plasticitat sinàptica a escala temporal del comportament (BTSP). Permet canvis sinàptics de llarga durada després d'una única experiència mitjançant potencials de l'altiplà dendrític, el que el fa especialment adequat per codificar records episòdics.
En aquesta xerrada, investiguem el paper de BTSP en l'emmagatzematge de memòria en xarxes recurrents com CA3 que admeten el manteniment de la memòria. Basant-nos en un model matemàtic simplificat, examinem les seves propietats d'emmagatzematge de memòria i dinàmiques de record. Trobem que BTSP pot codificar i recuperar un gran nombre de memòries i que la interferència entre les memòries millora de manera crucial ambdós processos. Aquests resultats situen BTSP com un mecanisme emocionant per a la formació i recuperació de la memòria episòdica.
Pan Ye
Centre de Recerca Matemàtica (CRM)
Les propietats d'integració espaciotemporal de les neurones MT afecten la discriminació del moviment
abstracte:
La percepció requereix integrar informació visual dinàmica sorollosa a través del camp visual per identificar estímuls rellevants i guiar les decisions. Tot i que el procés d'integració temporal s'ha estudiat àmpliament, sovint es descuiden els càlculs espacials no lineals observats en neurones individuals de l'escorça visual. En aquesta xerrada, mostraré com l'estructura espacial dels estímuls modula les respostes neuronals i afecta les opcions perceptives. Ajustant models de regressió no lineal, mostrem que els micos integren l'evidència espacial de manera sublineal durant una tasca de discriminació de moviment, impulsada per (i) un impacte més feble del moviment més lluny de la fòvea i (ii) efectes de supressió envoltant que provoquen una atenuació de les respostes al moviment en el centre de l'estímul. A continuació, estimem l'impacte dels components espaciotemporals del camp de moviment sobre les taxes d'activació instantànies de les neurones a l'àrea temporal mitjana (MT). Els nostres resultats revelen efectes heterogenis de modulació contextual, cosa que suggereix que la integració espacial es produeix a nivell sensorial. Finalment, resumiré els nostres resultats en un model de presa de decisions perceptiva en dues etapes en què els efectes del context espacial modulen la integració d'estímuls espacials a les neurones de l'escorça visual i una àrea de decisió acumula proves temporals per donar lloc a la percepció. Aquest model connecta les propietats espacials de les neurones MT amb els efectes de supressió del comportament i mostra com les propietats de les neurones sensorials configuren la integració perceptiva espaciotemporal.
Lucía Arancibia
Centre de Recerca Matemàtica (CRM)
organitzadors
SESSIONS PASSERES
Data: Novembre 7th, 2024
Temps: 18h
Lloc: UPF, campus de la ciutadella, edifici Mercè Rodoreda 24, sala 24.S01. MAPA
Fluctuacions espontànies en l'activitat cerebral determinar el nivell de consciència
abstracte: La recerca de mesures fiables i objectives per determinar amb precisió els estats cerebrals i els nivells de consciència és fonamental tant en la neurociència bàsica com en la clínica. Mètodes com l'índex de complexitat pertorbacional (PCI), que implica pertorbar el cervell amb tècniques com l'estimulació magnètica transcranial, han demostrat captar nivells de consciència amb una precisió considerable.
Tanmateix, el nostre estudi introdueix un enfocament innovador que aconsegueix resultats comparables sense requerir una pertorbació cerebral exògena. Hem desenvolupat models generatius de tot el cervell que simulen l'activitat espontània en humans i rosegadors en diversos estats cerebrals, com ara la vigília, el son i l'anestèsia. Mitjançant aquests models, vam quantificar els nivells de no equilibri mitjançant la identificació de violacions del Teorema de Fluctuació-Dissipació (FDT), un principi de física estadística i termodinàmica que connecta la resposta d'un sistema a forces externes amb les seves fluctuacions d'equilibri intern. Les troballes es van alinear amb els resultats experimentals i van mostrar un clar augment de la PCI des dels estats d'anestèsia i el son fins a la vigília. Aquesta equivalència entre els resultats modelats i experimentals no només revela la utilitat de la FDT per capturar la capacitat de mantenir la consciència comparable a la PCI, sinó que també destaca la correlació entre les mesures de FDT i PCI.
De manera crucial, la nostra modelització de tot el cervell proposa una metodologia nova i no invasiva per determinar el nivell de consciència de qualsevol estat cerebral donat, proporcionant una eina per avaluar i abordar la falta de resposta dels pacients.
Ponent: Tomás Berjaga Buisan (UPF)
Una xarxa d'atractors dinàmic model de codificació de memòria
abstracte: L'evidència experimental suggereix que els elements familiars estan representats per conjunts neuronals de l'hipocamp més grans que els menys coneguts. L'emmagatzematge i el record de la memòria a l'hipocamp s'han modelat mitjançant xarxes neuronals atractores, el disseny de les quals planteja reptes d'estabilitat quan s'implementen regles d'aprenentatge dinàmiques. En aquesta xerrada descriuré un enfocament de modelització computacional, basat en un model de xarxa d'atractors dinàmics, que vam utilitzar per mostrar com els conjunts neuronals de l'hipocamp poden evolucionar de manera diferent, en funció de la freqüència de presentació dels estímuls (Boscaglia et al., 2023). Il·lustraré les eleccions de disseny que hem fet per tenir representacions de memòria dinàmiques i el comportament del model en diferents paradigmes experimentals que impliquen formació, reforç i oblit de la memòria. Es discutirà com els nostres resultats computacionals s'alineen amb les troballes d'enregistraments unicel·lulars a l'hipocamp humà, fent que aquest model sigui adequat per explorar altres mecanismes de codificació de memòria.
Ponent: Marta Boscaglia (Universitat de Leicester, col·laboradora visitant a IMIM al Lab of Neural Mechanisms of Perception and Memory)
______________________________
Data: 25th abril, 2024
Temps: 18h
Lloc: UPF, campus de la ciutadella, edifici Mercè Rodoreda 24, sala 24.S01.
La dinàmica de l'atractor d'anells és la base de l'aprenentatge de representacions estables de memòria de treball en una tasca dual
Resum: La memòria de treball (WM) fa referència a la part de la memòria a curt termini que conté temporalment i processa la informació quan ja no és accessible als sentits. Es basa en emmagatzemar breument les característiques d'estímul en l'activitat de les poblacions neuronals. Malgrat el seu paper crucial en les funcions cognitives, la MW és especialment vulnerable a causa de la seva capacitat i estabilitat limitades, especialment quan s'enfronta a distraccions de fonts internes i externes. Estudis recents han explorat els mecanismes neuronals que protegeixen la WM. Es proposa que l'activitat neuronal abans i després de la distracció es descomposi en subespais ortogonals, protegint així la informació. Tanmateix, es desconeix si l'ortogonalització és innata o adquirida mitjançant l'aprenentatge, i els mecanismes de xarxa que la donen suport no estan clars. Aquí, sondem l'ortogonalització de WM mitjançant dades d'imatge de calci de les còrtexs prelímbiques (PrL) i cingulades anteriors (ACC) del ratolí mentre aprenen a realitzar una tasca dual olfactiva. La tasca dual combina una tasca externa d'associació de parella retardada (DPA) amb una tasca interna de Go-NoGo. Es va examinar com l'activitat neuronal reflectia el procés de protegir la informació de la mostra DPA contra els distractors Go/NoGo. A mesura que els ratolins van aprendre la tasca, vam mesurar la superposició entre l'activitat neuronal als subespais de dimensions baixes que codifiquen les olors de mostres o distractors. Al principi de l'entrenament, l'activitat prèvia a la distracció es solapava amb els subespais mostra i distractor. Més endavant durant l'entrenament, l'activitat prèvia a la distracció es va limitar estrictament al subespai de mostra, donant lloc a un codi de mostra més robust. Presentem una visió mecanicista de com evolucionen aquestes representacions de WM de dimensions baixes amb l'aprenentatge en un model de xarxa neuronal recurrent de neurones excitatòries i inhibidores amb connexions de baix rang. El model vincula l'aprenentatge amb (1) l'ortogonalització dels subespais WM mostra i distractor i (2) l'ortogonalització de cada subespai amb entrades irrellevants. Vam validar (1) mesurant la distància angular entre la mostra i els subespais distractors mitjançant l'aprenentatge de les dades. La predicció (2) es va validar a PrL mitjançant la fotoinhibició de les entrades ACC a PrL, que va tornar l'entrenament tardà en dinàmiques d'entrenament primerenc. A més, el nostre model limita la dinàmica de la xarxa a un atractor de doble pou en un anell unidimensional i suggereix que l'aprenentatge ajusta de manera òptima la ubicació dels atractors en aquest anell. Vam validar aquesta predicció teòrica estimant un paisatge energètic per a la dinàmica neuronal registrada. En resum, el nostre estudi subratlla el paper crucial que juga la dinàmica d'atractors a l'hora de protegir les representacions de WM de les tasques de distracció.
Ponent: Alexandre Mahrach (IDIBAPS)
______________________________
Data: 20th juny, 2024
Percepció inconscient dels estímuls visuals en pacients amb Blindsight des del punt de vista de la connectivitat funcional dinàmica
abstracte:
L'accés més perspicaç i directe a la percepció inconscient dels senyals visuals el proporcionen estudis de pacients amb lesions a l'escorça visual primària (V1), donant lloc a un fenomen anomenat Blindsight. En aquest estudi, hem implementat una anàlisi de connectivitat funcional dinàmica (DFC) per analitzar la dinàmica del cervell i la seva relació amb les funcions de Blindsight. A més, vam avaluar la connectivitat efectiva (EC) de cada estat dinàmic mitjançant un enfocament de modelització del cervell sencer, per tal d'avaluar les diferències locals en l'estructura funcional del cervell dels pacients amb Blindsight.
La nostra anàlisi DFC va incloure 16 pacients amb lesions V1 dreta i 17 subjectes sans (HC). Per avaluar la capacitat visual residual dels pacients lesionats i classificar-los en Blindsight positiu (B+) i Blindsight negative (B-), vam emprar una tasca de comportament. Mitjançant una anàlisi DFC vam definir un conjunt d'estats metaestables de la dinàmica cerebral. A continuació, vam caracteritzar com aquests atractors es diferencien entre els tres grups, estudiant la seva dinàmica i propietats topològiques i avaluant la seva EC.
A partir de l'anàlisi d'agrupaments de la dinàmica cerebral, vam trobar 4 estats metaestables. Des d'un punt de vista dinàmic, B+ mostra una major permanència en l'estat relacionat amb la xarxa de mode predeterminat (DMN). Pel que fa a B-, presenten una autotransició més probable dins de l'estat somatomotor. En analitzar les propietats topològiques de cada estat, hem trobat una connectivitat interhemisfèrica millorada dins de l'estat DMN per a B +. A més, observant la integració de la informació dins de les xarxes representades per cada estat dinàmic, vam observar una capacitat d'integració millorada de B+ en l'estat del senyal global (GS), és a dir, un estat d'alta sincronització de l'activitat a tot el cervell. Gràcies a l'avaluació de l'EC dins de cada estat, vam observar una connectivitat millorada de les estructures subcorticals, en particular el col·liculus superior control-lesional i el nucli geniculat lateral, amb la xarxa somatomotora, confirmant el paper crucial de les estructures subcorticals en la integració de la informació visual al llarg del cervell en pacients amb visió cega.
Altaveu: Alessio Borriero (Università degli Studi di Torino i visitant a la UPF)
______________________________
Data: 20th juny, 2024
Explorant la dinàmica dels conjunts d'elecció a l'escorça frontal durant una tasca de resposta retardada d'elecció múltiple
abstracte:
Durant la presa de decisions perceptives, la informació sensorial es transforma en decisions mitjançant el reclutament de conjunts neuronals específics que representen l'elecció posterior. Estudis anteriors en ratolins destaquen el paper de l'escorça motora anterolateral (ALM), una àrea que mostra una proporció significativa de neurones que codifiquen selectivament la propera elecció (conjunts d'elecció) i la foto-supressió de la qual provoca dèficits pronunciats en el rendiment de l'elecció (Guo et al. 2014; Pinto et al 2022). A més, el treball de modelització ha proposat que els conjunts d'elecció d'ALM funcionin en un règim de guanyador, que implica que un i només un conjunt està actiu durant el període de manteniment de l'elecció (Inagaki et al 2019).
Per caracteritzar la dinàmica dels conjunts ALM implicats en la selecció i manteniment de l'elecció, vam desenvolupar una tasca de resposta retardada (nDRT) d'elecció múltiple per a ratolins que es mouen lliurement, on es presenta un breu estímul en una de les tres ubicacions possibles en una pantalla tàctil. Els animals havien de retenir la informació durant un curt retard variable (~ 1 s), després del qual han de respondre punxant la ubicació de l'estímul recordat. Vam trobar que els errors augmentaven en funció del retard, cosa que indica que els ratolins van cometre errors de manteniment de la memòria. A més, vam trobar una dependència coherent de les respostes anteriors (és a dir, el patró de guanyar-perdre-switch) que no es va veure afectat pel retard. La inactivació farmacològica d'ALM mitjançant agonistes del receptor GABA va provocar una disminució de la precisió de l'elecció, confirmant la implicació de l'àrea en la tasca.
A continuació, vam voler caracteritzar la interacció entre conjunts neuronals ALM que representen l'elecció. Hem utilitzat un mètode d'etiquetatge impulsat per c-fos (sistema TRAP2) per a l'expressió permanent de canalrodopsina en conjunts d'elecció ALM. Vam atrapar un conjunt neuronal específic per a una opció realitzant una sessió de comportament amb una única opció. En sessions posteriors, la fotoactivació del conjunt TRAPed no va esbiaixar el comportament de la tasca cap a l'elecció etiquetada. En canvi, quan s'estimula a 5 Hz, però no a 20 Hz, va afectar específicament la precisió de l'elecció etiquetada. Aquests resultats suggereixen que la fotoestimulació d'un conjunt d'elecció específic en ALM no interfereix amb l'activació d'altres conjunts d'elecció, sinó que té un efecte perjudicial específic de l'elecció depenent de la freqüència. Les nostres troballes proporcionen limitacions importants a la dinàmica de xarxa que regeix els circuits de l'escorça frontal durant la selecció i el manteniment de l'elecció.
Altaveu: Balma Serrano (IDIBAPS)
 |
Per a consultes sobre aquest esdeveniment, poseu-vos en contacte amb la Coordinadora d'Esdeveniments Científics Sra. Núria Hernández al nhernandez@crm.cat
|