感覚刺激の不確実性を推定する神経回路機構に基づく精神疾患のロボットモデル研究
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19J20281
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90030:Cognitive science-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
出井 勇人 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 神経発達障害 / 自閉スペクトラム症 / 計算論的精神医学 / 認知発達ロボティクス / 予測符号化 / 再帰型神経回路モデル / 不確実性 / 身体性 |
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| Outline of Research at the Start |
精神医学研究において精神疾患の脳神経回路の異常と症状についてデータが蓄積されてきている一方で，その間のメカニズムについては不明な点が多い．この問題に対して，神経回路モデルとロボットを用いた実環境シミュレーションを通して症状形成メカニズムに説明を与える．具体的には，まず環境不確実性への適応不全として精神症状が生じることを認知ロボット実験により示す．次にその不全の神経学的要因を生物学の知見に基づいて提案し，ロボットの学習実験を通して検証する．さらにモデルロボットと実際のヒトの行動を定量比較・評価し，精神疾患の脳神経回路の異常と身体に現象として現れる症状との関係性を明らかにしていく．
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| Outline of Annual Research Achievements |
感覚精度の予測学習が可能な階層的再帰型神経回路モデルを用いた神経ロボットモデルを構成し、神経発達障害の神経レベル、計算レベル、認知行動レベルの特性を橋渡す統合的な発達メカニズムに関する理論を構築した。以下まとめる。
まず、1)感覚精度の過小評価と過大評価といった計算レベルの特性が、適応的な予測情報処理制御の変調をもたらし、異なるプロセスを介して、限定された反復的な行動生成に至る可能性を示した。これは感覚精度の推定異常が直接的に精神神経疾患の症状の原因となり得ることを示唆する。また、2)神経レベルでのホモジーニアスな活動性により、感覚運動学習を通じて、感覚精度と高次（意図レベル）の情報精度の過大評価が自己組織化されることを示した。そして、これに付随して、神経活動の過剰なダイナミクスやシナプスの過発達、感覚刺激への過敏性、汎化能力の低下、柔軟性に欠ける行動、といった様々な神経レベル、認知行動レベルの特性が生じることを示した。さらに、3)神経レベルでの、異なる階層間の機能的結合断裂によっては、感覚精度と高次の情報精度の過小評価が自己組織化されることを示した。これに付随しては、シナプスの未発達、感覚刺激への過敏性、柔軟性に欠ける行動が生じていた。
2)と3)の結果から、情報精度の推定異常という計算レベルの特性が基礎的な神経レベルの変調によって予測学習を通じて自己組織化される可能性が提示された。また、ホモジーニアスな活動性と機能的結合断裂という異なる神経レベルの特性から、感覚刺激への過敏性や柔軟性に欠ける行動といった一部共通した認知行動レベルの特性が生じる一方で、シナプス発達や汎化能力といった側面においては異なる帰結をもたらしたことから、自閉スペクトラム症を含む神経発達障害における多様性や個人差の一側面を説明できるかもしれない。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
