| Project Area | Frontiers in brain and life sciences on active information gain in an uncertain environment |
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| Project/Area Number |
21H05170
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
Honda Naoki 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (30515581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 恭史 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (80802561)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | 葛藤 / 自由エネルギー原理 / 好奇心 / 報酬 / 機械学習 / 数理モデリング / 楽観悲観 / データ駆動生物学 / 数理モデル / 心の葛藤 / 意思決定 |
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| Outline of Research at the Start |
変化する複雑な環境において、脳は限られた時間・計算資源のもと認識・意思決定を行っている。そのため、完全な最適性・合理性を達成することが困難となり、心の葛藤や迷いが生じる。本研究では、心の葛藤を伴う認識・意思決定を表現する新しい自由エネルギー原理の理論を構築する。その理論を基礎に、動物の行動時系列データから心の葛藤を解読する機械学習法を開発する。そして、解読された心の葛藤と神経活動を統合して解析することで、これまで実験的にも理論的にも扱うことが困難であった動物が本来持つ心の揺れを制御する神経メカニズムを解明する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Humans and animals not only acquire rewards rationally, but also explore their environment through curiosity. However, the principle of curiosity-driven irrational behavior is not well understood. In this study, based on the free energy principle, we proposed a new model which describes irrational behavior based on the degree of curiosity. Based on this model, we developed a machine learning method to decipher the temporal changes in recognition ambiguity and curiosity from behavioral data. Applying this to actual rat behavioral data, we found that rats have negative curiosity reflecting conservative choices to stick to more certain alternatives, and that the level of curiosity increases with cognitive ambiguity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、行動データから認識のあいまいさや報酬と好奇心との葛藤を定量的に解読する機械学習法を開発した。本手法により、これまで定量的に評価することができなかった心の揺れやあいまいな認知を数値化することが可能となるため、神経活動データと統合することで、どの脳部位がどういった神経活動パターンを示すとき心の葛藤が解消されるのかなどを研究することが可能となる。また、精神疾患や認知症における意思決定の歪みを定量的に評価することか可能となるため、将来的な医学応用も期待される。
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