計算論的モデリングと動物行動実験の融合研究による情動伝染の機能の解明

• Project Area: Empathic system
• Project/Area Number: 26118506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 片平 健太郎 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (60569218)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2015: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 情動伝染 / 選択行動 / 学習 / 探索 / 計算論モデル / 超音波発声

Outline of Annual Research Achievements

多くの動物において，ある個体が経験した情動が他個体に伝染し何らかの影響を及ぼすことがある。本研究課題ではこの情動伝染が行動におよぼす影響およびその機能的意義を，ラットを用いた行動実験と，そこから得られた行動データの計算論モデリングにより明らかにすることを目指した。当該年度は前年度に確立したラットの選択行動実験にもとづき，ラット個体間の情動伝染が選択行動に及ぼす影響を検討した。具体的には，実験条件ではペアで飼養されているラットのうち片方のラット (デモンストレーターとよぶ) のみを隔離して電撃を経験させ，その直後に再びもう片方のラット (オブザーバーとよぶ) のいるホームケージに戻した。その際に情動伝染が起こることが想定された。統制条件ではデモンストレーターは隔離したのみで電撃は与えなかった。その後，オブザーバーに対し食餌報酬および弱い電撃を結果として伴うレバー選択課題を経験させ，その選択データに対し強化学習モデルのパラメータ推定を試みた。強化学習モデルは，情動伝染が効果を及ぼすと考えられるメカニズムに対応するいくつかのパラメータが含まれるものであった。その結果，情動伝染が起きたと考えられる実験条件では，選択を切り替える探索的な傾向を表現するパラメータが統制条件と比べて増加することがあきらかとなった。その他に検討した，直近の経験にもとづく学習の程度表すパラメータ (学習率) や，嫌悪刺激の価値を表すパラメータが変化するような効果は見られなかった。これらの結果は，情動伝染は行動の切り替えを促し，危機を回避させるような適応的な機能があるということを示唆する。本研究の成果は，動物における情動伝染の機能の理解に貢献するとともに，ヒトにおける共感の進化的基盤とも考えられる情動伝染が進化の過程で獲得されたシナリオを考察する上で一つの有益な知見をもたらすものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] How hierarchical models improve point estimates of model parameters at the individual level (2016)
  • Author(s): Kentaro Katahira
  • Journal Title: Journal of Mathematical Psychology Volume: 未定
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The relation between reinforcement learning parameters and the influence of reinforcement history on choice behavior (2015)
  • Author(s): Kentaro Katahira
  • Journal Title: Journal of Mathematical Psychology Volume: 66 Pages: 59-69
  • DOI: 10.1016/j.jmp.2015.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Insular neural system controls decision-making in healthy and methamphetamine-treated rats (2015)
  • Author(s): Mizoguchi H, Katahira K, Inutsuka A, Fukumoto K, Nakamura A, Wang T, Nagai T, Sato J, Sawada M, Ohira H,Yamanaka A, Yamada K
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 112 (29) Issue: 29 Pages: 3930-3939
  • DOI: 10.1073/pnas.1418014112
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neural basis of decision-making guided by emotional outcomes (2015)
  • Author(s): Katahira K, Matsuda Y-T., Fujimura T., Ueno K., Asamizuya T., Suzuki C., Cheng K., Okanoya K., Okada K.
  • Journal Title: Journal of Neurophysiology Volume: 印刷中 Issue: 9 Pages: 3056-3068
  • DOI: 10.1152/jn.00564.2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Individual differences in heart rate variability are associated with the avoidance of negative emotional events. (2014)
  • Author(s): Katahira K., Fujimura F., Matsuda Y-T., Okanoya K., Okada K.
  • Journal Title: Biological Psychology Volume: 103 Pages: 322-331
  • DOI: 10.1016/j.biopsycho.2014.10.007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual learning processes underlying human decision-making in reversal learning tasks: functional significance and evidence from the model fit to human behavior (2014)
  • Author(s): Bai Y, Katahira K, Ohira H
  • Journal Title: Frontiers in Psychology Volume: 5 Pages: 1-8
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2014.00871
  • Peer Reviewed / Open Access