Neurodynamical modeling of arbitrary visuomotor tasks

Loh, Marco

Neurodynamical modeling of arbitrary visuomotor tasks

Document Type

Doctoral thesis
Published Version

Author

Loh, Marco

Director

Deco, Gustavo

Publication Date

2008-02-11

Citation

Loh, M. Neurodynamical modeling of arbitrary visuomotor tasks. Universitat Pompeu Fabra; 2008. handle: http://hdl.handle.net/10803/7546

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Doctoral program

Programa de doctorat en Tecnologies de la Informació i les Comunicacions

Abstract

El aprendizaje visuomotor condicional es un paradigma en el que las asociaciones estímulo-respuesta se aprenden a través de una recompensa. Un experimento típico se desarrolla de la siguiente forma: cuando se presenta un estímulo a un sujeto, éste debe decidir qué acción realizar de entre un conjunto. Una vez seleccionada la acción, el sujeto recibirá una recompensa en el caso de que la acción escogida sea correcta. En este tipo de tareas interactúan distintas regiones cerebrales, entre las que destacan el córtex prefrontal, el córtex premotor, el hipocampo y los ganglios basales. El objetivo de este proyecto consiste en estudiar la dinámica neuronal subyacente a esta clase de tareas a través de modelos computacionales. Proponemos el término processing pathway para describir cómo ejecuta esta tarea el cerebro y explicar los roles e interacciones entre las distintas áreas cerebrales. Además, tratamos el procesamiento anómalo en una hipótesis neurodinámica de la esquizofrenia.
Conditional visuomotor learning is a paradigm in which stimulus-response associations are learned upon reward feedback. A typical experiment is as follows: Upon a stimulus presentation, a subject has to decide which action to choose among a number of actions. After an action is selected, the subject receives reward if the action was correct. Several interacting brain regions work together to perform this task, most prominently the prefrontal cortex, the premotor cortex, the hippocampus, and the basal ganglia. Using computational modeling, we analyze and discuss the neurodynamics underlying this task. We propose the term processing pathway to describe how the brain performs this task and detail the roles and interactions of the brain regions. In addition, we address aberrant processing in a neurodynamical hypothesis of schizophrenia.

Keywords

association learning, visuomotor learning, neuropsychology, neural networks, cognition, modeling, neurodynamics, esquizofrenia, computational neuroscience, aprendizaje por refuerzo, aprendizaje asociativo, aprendizaje visuomotor, neuropsicología, redes neuronales, cognición, elaboración de modelos, neurodinámica, neurociencia computacional, reinforcement learning, schizophrenia