ベイズ型行動選択の理論・回路・細胞のマルチスケール解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Constructive understanding of multi-scale dynamism of neuropsychiatric disorders |
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| Project/Area Number |
21H00187
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
船水 章大 東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (20724397)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | ベイズ推定 / 強化学習 / 知覚意思決定 / 光遺伝学 / マウス |
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| Outline of Research at the Start |
外界の知覚は，感覚刺激だけでなく，脳の内部状態・事前知識に依存する．本研究は，ベイズ理論に注目して，脳が感覚情報と事前知識のバランスを調整し，行動を最適化する機構を検証する．具体的には，マウスの行動実験や神経活動操作と計測，行動モデル化を用いる．脳の最適性が失われた場合，幻聴や妄想に繋がると考える．感覚情報と事前知識を統合する神経基盤の解明は，精神疾患の基礎的理解に繋がる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
外界の知覚は，感覚刺激だけでなく，脳の内部状態・事前知識に依存する．本研究は，ベイズ理論に注目して，脳が感覚情報と事前知識のバランスを調整し，行動を最適化する機構を検証する．具体的には，マウスの行動実験や神経活動操作と計測，行動モデル化を用いる．脳の最適性が失われた場合，幻聴や妄想に繋がると考える．感覚情報と事前知識を統合する神経基盤の解明は，精神疾患の基礎的理解に繋がる．
最終年度は，これまでに開発したマウスのベイズ型行動課題時に，内側前頭前野・聴覚野・二次運動野の神経活動を計測した．3領野から合計2万細胞以上の神経活動を計測した．これらの大規模データを解析した結果，内側前頭前野の細胞群は，事前知識と感覚情報を統合し，行動選択に重要な価値関数を表現することを発見した．一方，聴覚野と二次運動野の細胞集団は，それぞれ，音刺激と行動選択を選択的に表現した．これらの結果は，マウスの大脳皮質は，行動選択に重要な要素を，局所的に表現することを示唆する．一方，機械学習でのencoding・decoding解析の結果，事前知識は，上記の3領野の全てで表現されることがわかった．これらの結果は，大脳新皮質が局所表現と大域表現の両方で，ベイズ型行動選択を実装することを示唆する．本年度は，この行動・神経活動計測の結果をまとめ，論文投稿の準備を進めた．
一方，ベイズ型行動課題時の神経活動抑制実験も進めた．課題時の内側前頭前野・聴覚野の抑制に向けて，GtACR2を発現したアデノ随伴ウイルスを各領野に注入した．この光遺伝学実験の結果も解析した．
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
