Circuit mechanisms of working memory maintenance and distractor interference

Author

Sánchez Bestué, David

Director

Compte Braquets, Albert

Codirector

Almeida, Rita

Tutor

Dalmau Obrador, Josep

Date of defense

2022-03-09

Pages

209 p.



Department/Institute

Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina i Ciències de la Salut

Abstract

The main goal of this thesis is to study the circuit for working memory maintenance from a mechanistic perspective. To do so, I combine behavioral experiments with neuroimaging techniques and neuronal recordings under the framework of the bump attractor model for visuospatial working memory. The work performed during this thesis is encapsulated in two main chapters, one focusing on describing the topography of the working memory circuit, and the other focusing on how distractors interfere with the working memory content. In the Chapter Topography of the working memory circuit, I test the Sensory Recruitment Theory by evaluating whether encoding and maintenance have the same topographical signatures, as expected if they share the same neural circuit. I provide behavioral, modeling, and electrophysiological data supporting the idea that prefrontal working memory maintenance is separated from encoding processes and mediated by attractor dynamics. Furthermore, I will extend the bump attractor model to cover the radial dimension and provide a mechanistic explanation for the compression of the visual field (foveal bias) with delay. In the Chapter Distractor filtering in the working memory circuit, I evaluate how distractors interfere spatially and temporally with working memory maintenance at the behavioral and fMRI levels. I evaluate the results in the framework of the bump attractor model, and I explore different control strategies to deal with distracting information. Furthermore, in this chapter I re-analyze two electrophysiological datasets (Suzuki & Gottlieb, Nat. Neurosc., 2013 and Qi et al., Cell Reports, 2021) to test some predictions of the model and to mechanistically explain cholinergic improvement of working memory in a distractor-filtering task when stimulating the Nucleus Basalis of Meynert.

Keywords

Neurociència computacional; Neurociencia computacional; Computational neuroscience; Gestió de memòria (Informàtica); Gestión de memoria (Informática); Memory management (Computer science); Filtres (Matemàtica); Filtros (Matemáticas); Filters (Mathematics); Xarxes neuronals (Neurobiologia); Redes neuronales (Neurobiología); Neural networks (Neurobiology)

Subjects

616.8 - Neurology. Neuropathology. Nervous system

Knowledge Area

Ciències de la Salut

Note

Programa de Doctorat en Biomedicina / Tesi realitzada a l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) i al Karolinska Institiutet (Universitat d'Estocolm, Suècia)

Documents

DSB_PhD_THESIS.pdf

8.849Mb

 

Rights

ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.

This item appears in the following Collection(s)