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Information of future action embedded in the temporal dynamics of neural activity

Publicly Offered Research

Project AreaChronogenesis: how the mind generates time
Project/Area Number 21H00314
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

羽倉 信宏  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 主任研究員 (80505983)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords知覚意思決定 / 運動学習 / 記憶 / 文脈 / 運動準備 / ECoG / 周期性 / 運動の記憶 / 脳活動
Outline of Research at the Start

本研究では、運動準備期には未来の行動の候補となる運動内容が周期的に出現し、実行直前に準備されていた運動内容が未来の運動を決定するという仮説をたてる。そして、ヒトの運動準備時の脳活動から「運動準備内容」を解読することで、この仮説を検証する。具体的には、脳磁図(MEG)や硬膜下皮質表面電位(ECoG)などの時間解像度の高い脳活動情報をヒトから取得し、解析することで、運動準備内容が時間とともに変化するその動的特性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、未来の運動内容が脳内の運動準備状態においてどのように表現されているのかを調査するものである。本年度は、全く軌道の同じ運動であっても、未来に実行する運動の不確実性に応じて異なる運動の記憶が生成されていることを突き止め、論文化・投稿した。被験者は点の集合が左右のどちらに動いているかを判断し、その動いている方向のターゲットに向かってロボットハンドを動かした。ロボットの動きには外乱が加えられ、被験者は外乱下でまっすぐに手を動かすことを学習した。
通常、手の動きに異なる2つの外乱のパターンが加えられる場合、被験者はその外乱に対応することができない。しかし、判断する点集合の不確実性(手を動かす方向の不確実性)に対し異なる外乱を連合すると、被験者は2つの外乱を同時に学習できることが明らかになった。これは、未来の運動の不確実性が運動の記憶の「文脈」になっていることを意味する。さらなる実験により、1)視覚的に与えられる点集合そのものの不確実性でなく、「未来の運動選択肢」の不確実性が文脈になっていること、2)脳活動のパターンが未来の運動の不確実性に応じて変化する計算論モデルで結果が良く説明できること、が明らかになった。
これまで、運動の記憶についての「文脈」は運動そのものに直接的に関連するものが同定されてきた。本研究は、現在の運動そのものには直接関係なくても、未来の状態、さらには未来の不確実性という、一見高次の文脈が現在の運動を規定する、という新規な発見であると言える。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

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

    (11 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Ludwig Maximilians University Munich(ドイツ)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Decision uncertainty as a context for motor memory2023

    • Author(s)
      Kisho Ogasa, Atsushi Yokoi, Gouki Okazawa, Morimichi Nishigaki, Masaya Hirashima, Hagura N
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2023.03.15.532761

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Does decision confidence reflect effort?2023

    • Author(s)
      Hagura N, Esmaily J, Bahrami B.
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 18 Issue: 2 Pages: e0278617-e0278617

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0278617

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sensory adaptation to visuomotor errors limits motor adaptation2022

    • Author(s)
      Nobuhiro Hagura, Masaya Hirashima
    • Organizer
      Annual Meeting of Neural Control of Movement
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 知覚意思決定の状況に依存した運動記憶の生成2022

    • Author(s)
      羽倉信宏
    • Organizer
      第16回モータ―コントロール研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Decision uncertainty as a context for motor memory.2021

    • Author(s)
      Ogasa K, Yokoi A, Okazawa G, Hirashima M, Hagura N
    • Organizer
      MLMC: Advances in Motor Learning & Motor
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 後部頭頂皮質において、運動誤差は効率的に符号化される2021

    • Author(s)
      羽倉 信宏、池谷裕二、平島雅也
    • Organizer
      第15回モータ―コントロール研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト運動制御系における遅延への適応様式:位相遅れ獲得仮説2021

    • Author(s)
      平島 雅也、羽倉信宏
    • Organizer
      第15回モータ―コントロール研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www2.nict.go.jp/bnc/nhagura/index.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://researchmap.jp/nobuhagura

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 情報通信研究機構 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター(CiNet)におけるホームページ

    • URL

      https://cinet.jp/japanese/people/20151497/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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