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予測誤差に基づく昆虫の学習

Research Project

Project/Area Number 15J01414
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Animal physiology/Animal behavior
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

寺尾 勘太  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords記憶 / 学習 / 予測誤差 / オクトパミン / ドーパミン / learning / cricket / prediction error / 免疫染色
Outline of Annual Research Achievements

研究計画では、オクトパミン(OA)ニューロンとドーパミン(DA)ニューロンがそれぞれ、報酬学習と忌避学習時に予測誤差を伝達するとの仮定を立て、3つの実験計画を立案した。
実験1: 罰学習におけるDAニューロンの機能解析については、順調に進行した。昨年度までの実験結果をとりまとめ、報酬学習と同様に、匂いと忌避刺激の連合学習に対してブロッキングおよびオートブロッキング現象が起こることを確認した。結果、昆虫の忌避学習が予測誤差に基づくことが確認できた。これらの研究内容をまとめ、査読付き国際誌へ論文を投稿した。さらに、これまでの研究内容をまとめた総説を査読付き国際誌へと準備中である。
実験2: 脳内OAニューロンの同定 および 実験3: 学習時におけるOAニューロンおよびDAニューロンの電気生理学的解析 については進捗が見られたものの、期待された成果は得られなかった。昆虫の記憶関連領域であるキノコ体にオクトパミンニューロンが投射していることを昨年度、確認した。先行研究からドーパミンニューロンがキノコ体の投射することは報告があったため、これらニューロンを活動記録の標的細胞として有力な候補とした。キノコ体から各ニューロンの活動記録を試みたものの、十分な成果は得られなかった。
最後に、研究計画を発展させて、overexpectation と呼ばれる学習現象の解析を行った。予測誤差に基づく学習理論の予測とよく一致する成果を得た。これは予測誤差に基づく学習理論のさらなる懸賞の足掛かりとなることが期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Roles of dopamine neurons in mediating the prediction error in aversive learning in insects2017

    • Author(s)
      Terao Kanta、Mizunami Makoto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 14694-14694

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14473-y

    • NAID

      120006370603

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roles of OA1 octopamine receptor and Dop1 dopamine receptor in mediating appetitive and aversive reinforcement revealed by RNAi studies2016

    • Author(s)
      Awata H., Wakuda R., Ishimaru Y., Matsuoka Y., Terao K., Katata S., Matsumoto Y., Hamanaka Y., Noji S., Mito T., Mizunami M.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep29696

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] アリは巣仲間と交流してストレスから回復する2017

    • Author(s)
      長谷川英祐, 青沼仁志, ○寺尾勘太, 小楠なつき, 大久保祐作, 渡邊紗織, 三上俊太, 藤田悠介, 水波誠, 村上優花
    • Organizer
      行動2017 日本動物関連学会・研究会 合同大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] コオロギの罰学習におけるブロッキング現象2017

    • Author(s)
      ○Kanta TERAO, Makoto MIZUNAMI
    • Organizer
      日本動物学会第88回富山大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Prediction error theory in insects; blocking experiment and pharmacological evaluation2017

    • Author(s)
      ○Kanta TERAO, Yukihisa MATSUMOTO, Makoto MIZUNAMI
    • Organizer
      The 44th Naito Conference “Decision Making in the Brain―Motivation, Prediction, and Learning”
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prediction error theory in insects; comparative analyses produce insights for general learning rules2017

    • Author(s)
      ○Kanta TERAO, Makoto MIZUNAMI
    • Organizer
      日本基礎心理学会第36回大阪大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Critical evidence for the prediction error theory in the insect learning2016

    • Author(s)
      Kanta TERAO, Makoto MIZUNAMI
    • Organizer
      日本動物心理学会第76回北海道大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-11-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Distribution of putative octopaminergic and tyraminergic neurons in a cockroach brain2016

    • Author(s)
      Kanta TERAO, Takayuki WATANABE, Hitoshi AONUMA, Hiroshi NISHINO, Makoto MIZUNAMI
    • Organizer
      第38回日本比較生理生化学会東京大会
    • Place of Presentation
      玉川大学(東京都・町田市)
    • Year and Date
      2016-09-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Aminergic neurons convey information of prediction error in crickets2015

    • Author(s)
      寺尾 勘太,水波 誠
    • Organizer
      第40回日本比較内分泌学会・第37回日本比較生理生化学会合同大会(CompBiol 2015広島大会)
    • Place of Presentation
      JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
    • Year and Date
      2015-12-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] コオロギは『ビックリ』することで学習する2015

    • Author(s)
      寺尾 勘太,松本 幸久,水波 誠
    • Organizer
      日本動物行動学会第34回東京大会
    • Place of Presentation
      東京海洋大学(東京都・港区)
    • Year and Date
      2015-11-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Crucial evidence of the prediction error theory in a behavioral pharmacological study2015

    • Author(s)
      Terao K., Matsumoto Y., Mizunami M.
    • Organizer
      Neuroscience 2015 Society for Neuroscience Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Chicago, Illinois, USA
    • Year and Date
      2015-10-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ドーパミンニューロンの伝達する罰予測誤差2015

    • Author(s)
      寺尾 勘太,水波 誠
    • Organizer
      日本動物学会第86回新潟大会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター 朱鷲メッセ(新潟県・新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional Characterization of the Role of the Pole Plasm Component Oskar in the Adult Brain of the Cricket Gryllus bimaculatus2015

    • Author(s)
      Lopez DH, Ewen-Campen B., Wakuda R., Terao K., Matsumoto Y., Mizunami M., Extavour C.,
    • Organizer
      Society of Developmental Biology 74th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Snowbird, Utah, USA
    • Year and Date
      2015-07-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] コオロギも「ビックリ」したときに記憶する

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=6298

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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