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Elucidation of the integrated processing process of ambivalent value information by functional MRI

Planned Research

Project AreaRestructuring human sciences based on decoding of emotional information
Project/Area Number 21H05060
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (I)
Research InstitutionAraya Inc. (Research & Development Department)

Principal Investigator

近添 淳一  株式会社アラヤ(研究開発部), 研究開発部, チームリーダー (40456108)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 地村 弘二  群馬大学, 情報学部, 教授 (80431766)
Project Period (FY) 2021-08-23 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥49,140,000 (Direct Cost: ¥37,800,000、Indirect Cost: ¥11,340,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Keywords脳機能画像 / 神経科学 / 情動 / 経済学 / 倫理学 / 脳機能計測 / 情報科学 / 価値
Outline of Research at the Start

本研究では、情動的価値判断の神経基盤が経済的・道徳的判断に転用されているという仮説の下、摂食・経済・道徳的判断課題において、快・不快の情動を同時に引き起こす刺激(両価的刺激)の提示を行う。課題遂行中の脳活動を機能的MRIを用いて計測することにより、刺激の快さ・不快さ・統合的価値情報にそれぞれ関連する脳領域を同定し、経済的・道徳的判断における情動の役割を明らかにする。さらに本研究では、ホメオスタシスによって、経済学・倫理学上の現象の説明を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

経済的判断と倫理的判断が共通の神経基盤によってなされるという仮説を検証するために、約40名の被験者に経済的判断と倫理的判断を行う実験にそれぞれ参加してもらい、これらの判断を行っているときの神経活動を機能的MRIによって計測した。経済実験においては、期待値は同一で利得と損失の大きさと確率が異なる、二つのくじのいずれを選ぶかの判断を行ってもらった。また、倫理実験においては、Greene et al., 2004に用いられたシナリオを和訳したものを用いて、これらが倫理的に正しいと感じられるかどうかを回答してもらった。経済実験においては、特に、利得の可能性がなく、どちらのくじを選んでも損失の可能性のみが存在する試行と、損失の可能性がなく、どちらのくじを選んでも利得の可能性のみが存在する試行に着目し、これらの試行における脳活動から、利得に反応する脳領域と損失に反応する脳領域を同定した。これらを用いて、損失と利得の可能性が混在する試行における期待値を、脳活動に基づき計算した。
また、倫理的判断実験の脳活動データにおいても、多ボクセルパターン解析を適用し、被験者が「倫理的に正しい」と判断した試行と「倫理的に正しくない」と判断した試行を分類可能な脳領域を同定した。
経済的判断に関与する脳領域と倫理的判断に関与する脳領域は一部オーバーラップしており、これらが共通の神経基盤を持つ可能性が示唆された。この仮説を支持する、より強い証拠が得られるよう、さらに解析を進める予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

まず、経済的判断と倫理的判断が共通の神経基盤によって行われるという仮説を検証するために、約40名の被験者に対して両方の判断を行う実験を成功裏に実施した。この被験者数は統計的に有意な結果を得るために十分であり、被験者選定とデータ収集の面で問題がなかったことが示されている。
実験の具体的な内容においても、計画通りに進行している。経済実験では、期待値が同一で利得と損失の大きさと確率が異なる二つのくじを選ぶ判断を行わせた。これにより、被験者が異なるリスク状況下でどのような経済的判断をするかを詳細に観察することができた。また、倫理実験においては、Greene et al., 2004に用いられたシナリオを和訳し、被験者に倫理的判断を行わせた。これにより、国際的に認知されたシナリオを基に、被験者の倫理的判断を測定することができた。
脳活動の計測も順調に進んでいる。機能的MRIを用いて、被験者が判断を行っている際の神経活動を計測し、経済実験では異なる条件下での反応を解析することで、経済的判断に関与する脳領域を明らかにした。倫理的判断実験においても、高度な解析手法を適用し、被験者の判断に対応する脳領域を特定することができた。これにより、経済的判断と倫理的判断に関与する脳領域がそれぞれ明確にされ、研究の進展に重要な成果を得ることができた。
以上の理由から、現在までの進捗状況は「おおむね順調に推移している」と評価できる。今後、さらに詳細な解析を進めることで、仮説をより強固に支持する証拠を得ることが期待される。このような計画的かつ綿密な進行状況に基づき、研究の成功に向けた確かな基盤が築かれていると言える。

Strategy for Future Research Activity

経済的判断と倫理的判断が共通の神経基盤によってなされるという仮説を検定するために、経済的判断遂行時の脳活動で作成した予測器を、倫理的判断遂行時の脳活動データに適用し、内的な利得と損失のスコアを計算する。倫理的判断遂行時の脳活動データを5 fold交差検証法により、トレーニングデータとテストデータに分割する。トレーニングデータを用いて、内的な利得と損失のスコアに基づき、各試行をプロットし、「倫理的に正しい」と判断された試行と「倫理的に正しくない」と判断された試行を分ける境界線を機械学習的手法の一つであるsupport vector machineを用いて策定する。この境界線をテストデータに適用し、被験者の判断を的確に推定できるか検証する。経済的判断に基づいて作成された予測器によって、倫理的判断が予測されることを示すことができれば、経済的判断と倫理的判断が共通の神経基盤によってなされることを示す証拠となる。このような境界線は、利得や損失への感受性の個人差や、倫理的問題への感受性の個人差を反映して、被験者間で大きく異なるものとなることが予想される。このため、境界線の策定は個人毎に行う必要がある。
また、個人差を考慮した詳細な分析を行うことで、被験者ごとに異なる判断パターンを明らかにすることができ、倫理的判断における個人の内的な基準や価値観の違いを理解する助けになる。このようなアプローチにより、倫理的判断と経済的判断の神経基盤の共通性だけでなく、個別の神経メカニズムも明らかにすることが期待される。
これらの結果は、倫理的な意思決定における神経科学的基盤の理解を深めるとともに、経済的意思決定との関連性を探る上で重要な知見を提供する。さらに、この研究は、倫理教育や意思決定支援システムの設計においても応用可能な洞察をもたらすことが期待される。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Hume AI(米国)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Perceptual Uncertainty Alternates Top-down and Bottom-up Fronto-Temporal Network Signaling during Response Inhibition2022

    • Author(s)
      Tsumura Kaho、Shintaki Reiko、Takeda Masaki、Chikazoe Junichi、Nakahara Kiyoshi、Jimura Koji
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 42 Issue: 22 Pages: 4567-4579

    • DOI

      10.1523/jneurosci.2537-21.2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] On co-activation pattern analysis and non-stationarity of resting brain activity2022

    • Author(s)
      Matsui Teppei、Pham Trung Quang、Jimura Koji、Chikazoe Junichi
    • Journal Title

      NeuroImage

      Volume: 249 Pages: 118904-118904

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2022.118904

    • NAID

      120007188354

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Counterfactual Explanation of Brain Activity Classifiers Using Image-To-Image Transfer by Generative Adversarial Network2022

    • Author(s)
      Matsui Teppei、Taki Masato、Pham Trung Quang、Chikazoe Junichi、Jimura Koji
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroinformatics

      Volume: 15 Pages: 802938-802938

    • DOI

      10.3389/fninf.2021.802938

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    • Author(s)
      Pham Trung Quang、Nishiyama Shota、Sadato Norihiro、Chikazoe Junichi
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 15 Pages: 1-9

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.777464

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  • [Remarks] 脳活動を解読するブラックボックスの動作を深層学習で説明する新手法

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      https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id954.html

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      https://jodo-joho.com/

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    • URL

      https://www.araya.org/publications/news20220217/

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-12-25  

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