View Project

Norwegian AI Directory

Centre for Neural Computation (CNC)


Description:

English version The most challenging goal of neuroscience is to understand how subjective experience arises out of distributed electrical activity in the brain. Neuroscientists have uncovered striking correlations between behaviour and neural activity but the distributed and interleaved nature of neural representations has prevented insight into the underlying computational operations. The Centre of Excellence (CoE) scheme of the Research Council of Norway (RCN) provides a one-time opportunity to set up a research programme of the magnitude and continuance required to identify these mechanisms. I propose to develop the Centre for Neural Computation (CNC) to pioneer the extraction of computational algorithms from the mammalian cortex. We shall use our recent discovery of grid cells as an access ramp. Because the matrix-like firing of these cells is generated within the brain, independently of specific sensory features, grid cells provide unprecedented access to coding in high-end cortices. I have assembled an expert team that comes together at CNC to decipher the fundamental codes of the space circuit - the mechanisms by which signals from grid cells and other cells are generated, transformed, stored and retrieved by local and global network operations. The timing would be optimal because a wide spectrum of large-scale cell type-specific recording technologies will become available through NORBRAIN, an RCN-funded national infrastructure that less than 6 months after its opening is emerging as one of the world's largest assemblies of equipment for advanced neural circuit analysis. The research plan will be accompanied by the foundation of a national research school and the first PhD programme on neural circuits in Norway. The consequences of understanding the brain at the algorithmic level are diverse and far-reaching, spanning from the diagnosis and prevention of a wide range of neurological and psychiatric diseases to the implementation of brain algorithms in tomorrow's computers. Norwegian version En av de største utfordringene i moderne nevrovitenskap er å finne ut hvordan subjektiv erfaring oppstår ut fra elektrisk aktivitet i hjernen. Hjerneforskere har oppdaget slående korrelasjoner mellom atferd og nevral aktivitet men fordi nevrale representasjoner er distribuerte, har det vært vanskelig å oppnå innsikt i de underliggende beregningsoperasjonene. Forskningsrådets ordning for Fremragende Forskning representerer en unik anledning til å sette opp et forskningsprogram med den størrelse og varighet som trengs for å idenfisere slike mekanismer. Vi foreslår å opprette Centre for Neural Computation (CNC) for å lede an i avdekkingen av nevrale algoritmer i hjernebarken til pattedyr. Som innfallsport vil vi bruke gittercellene i entorhinal cortex, som vi oppdaget i 2005. Gitterceller er på mange måter målestokken i hjernens kartsystem. Fordi gittercellenes matriselignende aktivitetsmønster genereres inne i hjernen, uavhengig av innkommende sensoriske signaler, gir disse cellene oss en unik anledning til å beskrive prinsipper for nevral koding i høyere-ordens assosiasjons-hjernebark. Vi har samlet en gruppe eksperter for å identifisere de fundamentale kodene i hjernens kartsystem og for å avsløre mekanismene for dannelse og omdannelse av gitterceller og andre celler ved hjelp av lokale og globale nettverksoperasjoner. Tidspunktet for opprettelsen av et slikt senter er optimalt siden et vidt spektrum av storskala celletype-spesifikke registreringsteknologier har blitt tilgjengeliggjort gjennom NORBRAIN, en Forskningsrådsfinansiert nasjonal infrastruktur som 6 måneder etter innvielsen framstår som en av verdens største samlinger av utstyr for avansert nevral nettverksanalyse. Forskningsplanen ledsages av etableringen av en nasjonal forskerskole og det første PhD-programmet for nevrale kretser og nevral nettverksberegning i Norge. Implikasjonene av å forstå hjernen på et algoritmisk nivå er vidtrekkende og spenner fra tidlig diagnose og behandling av en rekke nevrologiske og psykiatriske sykdommer til utvikling av hjerne-computer-grensesnitt og implementering av nevrale algoritmer i fremtidens datamaskiner.


Project leader: May-Britt Moser

Started: 2013

Ends: 2022

Category: Universiteter

Sector: UoH-sektor

Budget: 175000000

Institution: NTNU FAKULTET FOR MEDISIN OG HELSEVITENSKAP

Address: Trondheim