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Enregistrement W4220674095 · doi:10.1523/jneurosci.1371-20.2021

Effects of Altered Excitation-Inhibition Balance on Decision Making in a Cortical Circuit Model

2021· article· en· W4220674095 sur OpenAlexfundno aff
Norman H. Lam, T. Borduqui, Jaime E. C. Hallak, Antônio C. Roque, Alan Anticevic, John H. Krystal, Xiao‐Jing Wang, John D. Murray

Notice bibliographique

RevueJournal of Neuroscience · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Center for Advancing Translational SciencesNIH Office of the DirectorNational Institute of Mental HealthSimons FoundationConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoNational Institutes of HealthGovernment of CanadaSimons Foundation Autism Research InitiativeNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMinistério da Ciência, Tecnologia e Inovação
Mots-clésNeuroscienceCognitionBalance (ability)Excitatory postsynaptic potentialPsychologyNegative feedbackInhibitory postsynaptic potentialCognitive psychologyPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The synaptic balance between excitation and inhibition (E/I balance) is a fundamental principle of cortical circuits, and disruptions in E/I balance are commonly linked to cognitive deficits such as impaired decision-making. Explanatory gaps remain in a mechanistic understanding of how E/I balance contributes to cognitive computations, and how E/I disruptions at the synaptic level can propagate to induce behavioral deficits. Here, we studied how E/I perturbations may impair perceptual decision-making in a biophysically-based association cortical circuit model. We found that both elevating and lowering E/I ratio, via NMDA receptor (NMDAR) hypofunction at inhibitory interneurons and excitatory pyramidal neurons, respectively, can similarly impair psychometric performance, following an inverted-U dependence. Nonetheless, these E/I perturbations differentially alter the process of evidence accumulation across time. Under elevated E/I ratio, decision-making is impulsive, overweighting early evidence and underweighting late evidence. Under lowered E/I ratio, decision-making is indecisive, with both evidence integration and winner-take-all competition weakened. The distinct time courses of evidence accumulation at the circuit level can be measured at the behavioral level, using multiple psychophysical task paradigms which provide dissociable predictions. These results are well captured by a generalized drift-diffusion model (DDM) with self-coupling, implementing leaky or unstable integration, which thereby links biophysical circuit modeling to algorithmic process modeling and facilitates model fitting to behavioral choice data. In general, our findings characterize critical roles of cortical E/I balance in cognitive function, bridging from biophysical to behavioral levels of analysis. SIGNIFICANCE STATEMENT Cognitive deficits in multiple neuropsychiatric disorders, including schizophrenia, have been associated with alterations in the balance of synaptic excitation and inhibition (E/I) in cerebral cortical circuits. However, the circuit mechanisms by which E/I imbalance leads to cognitive deficits in decision-making have remained unclear. We used a computational model of decision-making in cortical circuits to study the neural and behavioral effects of E/I imbalance. We found that elevating and lowering E/I ratio produce distinct modes of dysfunction in decision-making processes, which can be dissociated in behavior through psychophysical task paradigms. The biophysical circuit model can be mapped onto a psychological model of decision-making which can facilitate experimental tests of model predictions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,045
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,366
Score d'incertitude au seuil0,963

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,045
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,056
Tête enseignante GPT0,310
Écart entre enseignants0,254 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations112
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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