MSCA2024_0000034 - NeCode - The neural code of perceptual history and the emergence of serial dependence effects

Quello che percepiamo non e’ solo determinato dagli input che i nostri organi di senso ricevono nel presente, ma anche da quello che abbiamo percepito nel passato recente, qualche secondo fa. Per costruire la nostra percezione soggettiva, il cervello combina sistematicamente le informazioni passate – o la storia percettiva – con quelle presenti. Sebbene potenzialmente utile in termini di generazione di una rappresentazione più stabile, tale processo si traduce anche in distorsioni percettive e/o decisionali, per cui uno stimolo attuale viene percepito come più simile a quello precedente di quanto non lo sia in realtà. Questo tipo di distorsioni, denominato “dipendenza seriale”, e’ in grado di influenzare praticamente ogni aspetto della percezione, suggerendo che potrebbe riflettere un principio computazionale fondamentale dell'elaborazione cerebrale. La natura di questo effetto e i suoi correlati neurali sono tuttavia ancora poco chiari e oggetto di dibattito. Nella mia precedente borsa di studio MSCA (MSCA-IF-2018 "NeSt"), ho utilizzato l'elettroencefalografia (EEG) per dimostrare un correlato neurale che riflette la codifica delle informazioni passate nelle risposte cerebrali attuali, il che potrebbe predire l'effetto di dipendenza seriale misurato a livello comportamentale. Il nuovo progetto ("NeCode") capitalizzerà quindi su questo risultato e studierà sistematicamente la natura del codice neurale che rappresenta la storia percettiva. Con NeCode, affronterò (1) la relazione tra il codice neurale delle informazioni passate e presenti e (2) la potenziale esistenza di molteplici codici neurali specifici per diverse modalità sensoriali; (3) la diversa codifica delle informazioni sensoriali passate e delle informazioni "interne" passate (ovvero, giudizi soggettivi e stimoli autogenerati) e (4) la dissociazione tra meccanismi percettivi e post-percettivi. Infine, (5) affronterò il ruolo dell'elaborazione cosciente del cervello nella codifica della storia percettiva a livello neurale. Nel complesso, si prevede quindi che il progetto chiarisca i meccanismi neurali coinvolti nella codifica e nell'implementazione della storia percettiva, contribuendo significativamente alla nostra comprensione di come il cervello generi la percezione sulla base di informazioni passate e presenti.

What we perceive is not only determined by the input reaching our sensory organs at any given time, but also by what we perceived in the recent past, like a few seconds ago. To construct our subjective perception, the brain indeed systematically combines past information – or perceptual history - with present information. Although potentially beneficial in terms of generating a more stable representation, such a process also results in perceptual and/or decisional biases, whereby a current stimulus is perceived to be more similar to its preceding one than it actually is. This type of biases, named serial dependence, has been shown to be ubiquitous, affecting virtually any aspect of perception, suggesting that it may reflect a fundamental computational principle of brain processing. The nature of this effect and its neural correlates are however still unclear, and subject to debate. In my previous MSCA fellowship (MSCA-IF-2018 “NeSt”), I used electroencephalography (EEG) to demonstrate a neural signature reflecting the encoding of past information in current brain responses, which could predict the serial dependence effect measured behaviourally. The new project (“NeCode”) will thus capitalise on this result, and systematically investigate the nature of the neural code representing perceptual history. With NeCode, I will address (1) the relationship between the neural code of past and present information, and (2) the potential existence of multiple neural codes specific to different sensory modalities; (3) the different encoding of past sensory information and past “internal” information (i.e., subjective judgments and self-generated stimuli), and (4) the dissociation between perceptual and post-perceptual mechanisms. Finally, (5) I will address the role of conscious brain processing in the encoding of perceptual history at the neural level. Overall, the project is thus expected to clarify the neural mechanisms involved with the encoding and implementation of perceptual history, significantly advancing our understanding of how the brain generates perception based on past and present information.