# Neurocircuitry underlying goal-directed and habitual behavior: implications for substance use disorder

> **NIH NIH F32** · MCLEAN HOSPITAL · 2020 · $66,030

## Abstract

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT   
 
  Imbalance between goal-­directed (GD) and habitual (H) behavior plays a central role in the etiology of 
substance use disorder (SUD)1,2. These behaviors are regulated by distinct frontostriatal regions3,4: orbitofrontal 
cortex (OFC)5, ventromedial prefrontal cortex (vmPFC)6, dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC)7, and the rostral 
medial striatum (rMS) for GD behavior;; premotor cortex (PM)6, supplementary motor area (SMA)8, and the caudal 
lateral striatum (cLS) for H behavior. Furthermore, recent work demonstrates a central role for the ventrolateral 
prefrontal cortex (vlPFC) in arbitrating whether behavior is under the control of the GD or H system in a given 
situation  and  facilitating  transitions  between  the  two  behaviors9,10.  Elucidating  the  anatomy  underlying  this 
circuitry is critical to furthering insights about the neural basis of maladaptive habit formation in addiction. The 
first goal of these studies is to identify the corticostriatal anatomical substrates that are in a position to a) integrate 
the multiple functional inputs needed for GD and H behavior, respectively, and b) facilitate transitions between 
the  two  behaviors.  The  second  goal  of  these  studies  is  to  examine  how  these  substrates  may  be  aberrant  in 
SUD  patients.  Aim  1  will  use  anterograde  anatomical  tract-­tracing  in  non-­human  primates  (NHPs)  to  identify 
candidate substrates, by locating areas of the striatum where the cortical projections for each behavior converge;; 
Aim 2 will use retrograde anatomical tract-­tracing in NHPs to corroborate the frontostriatal connections found in 
Aim 1 and will quantify their strength. Aim 3 will then a) use anatomy-­guided functional connectivity MRI (fcMRI) 
to localize these anatomical substrates in humans and b) assess how functional connectivity amongst these key 
anatomical substrates is unbalanced in SUD patients. 
 Recent  work  from  our  lab  has  identified  loci  in  the  striatum  that  receive  disproportionately  numerous 
inputs  from  functionally  diverse  prefrontal  regions11,12,  referred  to  as  hubs.  Hubs  are  areas  of  unusually  high 
connectivity to other brain regions and are thought to be central for integrating and distributing information across 
multiple, diverse regions13,14. We hypothesize that H1. OFC, vmPFC, dlPFC and vlPFC projections form a hub 
in the rMS, and that PM, SMA and vlPFC projections form a hub in the cLS, representing potential anatomical 
substrates to integrate the inputs needed for GD and H behavior, respectively. As a corollary, we hypothesize 
that H2. the vlPFC has projections to both the GD and H striatal hubs, representing anatomical substrates that 
could  allow  vlPFC  arbitration  of  transitions  between  the  two  behaviors.  Finally,  we  hypothesize  that  H3.  SUD 
patients  -­  who  exhibit  an  overreliance  on  H  behavior2,15  -­  will  have  an  abnormal  ratio  of  vlPFC-­rMS ...

## Key facts

- **NIH application ID:** 9991611
- **Project number:** 5F32DA048580-02
- **Recipient organization:** MCLEAN HOSPITAL
- **Principal Investigator:** Cole H Korponay
- **Activity code:** F32 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $66,030
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2019-07-08 → 2022-07-07

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9991611

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9991611, Neurocircuitry underlying goal-directed and habitual behavior: implications for substance use disorder (5F32DA048580-02). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9991611. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*