時間割引から探るこころの時間～異種間比較の枠組構築

• Project Area: The Science of Mental Time: investigation into the past, present, and future
• Project/Area Number: 26119526
• 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: Tamagawa University
• Principal Investigator: 酒井 裕 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (70323376)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 強化学習 / 時間割引 / 実験系心理学 / 機械学習 / 神経科学

Outline of Annual Research Achievements

動物は遅れて得られる報酬よりすぐに得られる報酬を好む。これは遅延報酬の価値を主観的に割り引いているからであると考えられている。この割引の時間的特性は、遅延期間中にただ連続的に時間が経過するときには双曲型で、試行をまたいで離散的に時間ステップが進むときには指数型になることが示唆されている。脳内に連続的な時間と離散的な時間が存在し、役割の異なる割引を行っている可能性がある。遅延報酬に対する選好の時間特性は多種の動物で観測されており、同一の比較基準で脳内時間に関わる特性を比較するための土台として有用と考えられる。
研究代表者は先行研究で、強化学習理論の中で時間割引を取り入れた「割引価値問題」という枠組みを動物行動に適用すると、しばしば枠組み自体が破綻することを示した。そして、破綻しない枠組みを構築するためには、時間割引特性の異なる時点（イベント）が存在する必要があり、そのイベント間に経過する連続時間とイベントによって時間ステップが進むときでは異なる特性の割引となることが導出された。全く異なる目的のために導出した結果が、他の実験的知見と整合したため、提案した枠組みは本質に近づいている可能性が高いと考えられる。
この仮説を確かめるため、平成２６年度は行動課題設計と連続時間での理論的枠組みの整備を行い、平田班（計画研究C01）との共同研究で類人猿での予備実験を開始した。平成２７年度は、類人猿での実験の遂行を理論的にサポートした。また礒村班（公募研究D01）との共同研究で、海馬リップルに２種類のサブタイプがあることを発見し、それぞれが、過去の報酬と未来の報酬を反映していることを突き止めた。

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] Balanced motor primitive can explain generalization of motor learning effects between unimanual and bimanual movements. (2016)
  • Author(s): Takiyama K & Sakai Y
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 23331-23331
  • DOI: 10.1038/srep23331
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anomalous Neuronal Responses to Fluctuated Inputs (2015)
  • Author(s): Ryosuke Hosaka and Yutaka Sakai
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 92 Issue: 4 Pages: 042705-042705
  • DOI: 10.1103/physreve.92.042705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immediate return preference emerged from a synaptic learning rule for return maximization. (2014)
  • Author(s): Yoshiya Yamaguchi, Takeshi Aihara, Yutaka Sakai
  • Journal Title: Neural Networks Volume: 62 Pages: 83-90
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2014.04.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Different modulation of common motor information in rat primary and secondary motor cortices. (2014)
  • Author(s): Saiki A, Kimura R, Samura T, Fujiwara-Tsukamoto Y, Sakai Y, Isomura Y
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 6 Pages: e98662-e98662
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098662
  • NAID: 120006799370
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Traveling Neuronal Activities Organized in a Recurrent Network with Static and Dynamic Inhibitory Structures (2014)
  • Author(s): 佐村俊和, 林初男, 酒井裕, 相原威
  • Journal Title: The Brain & Neural Networks Volume: 21 Issue: 2 Pages: 50-56
  • DOI: 10.3902/jnns.21.50
  • NAID: 130004679131
  • ISSN: 1340-766X, 1883-0455
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A new stop-signal task to explore inhibitory function in operant learning to habituation process (2015)
  • Author(s): Yoshida J, Saiki A, Yamanaka K, Sakai Y, Isomura Y
  • Organizer: The 92nd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター（兵庫県）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] Distinct types of hippocampal sharp-wave ripples during reward-expecting behavior (2014)
  • Author(s): Samura T, Saiki A, Aizawa H, Aihara T, Isomura Y, Sakai Y
  • Organizer: International Symposium. Vision, Memory, Thought: How cognition emerges from neural network
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-12-05 – 2014-12-06
• [Presentation] Modulation of preferred direction can unify motor learning in unimanual and bimanual movements (2014)
  • Author(s): Ken Takiyama, Yutaka Sakai
  • Organizer: Neuroscience 2014, The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Population characteristics of spike synchrony in rat motor cortices during movement task (2014)
  • Author(s): Kimura R, Sakai Y, Saiki A, Fujiwara-Tsukamoto Y, Isomura Y
  • Organizer: Neuroscience 2014, The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Different modulation of common motor information in rodent primary and secondary motor cortices (2014)
  • Author(s): Saiki A, Kimura R, Samura T, Fujiwara-Tsukamoto Y, Sakai Y, Isomura Y
  • Organizer: Neuroscience 2014, The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Balanced motor primitive can unify motor learning effects in unimanual and bimanual movements (2014)
  • Author(s): Ken Takiyama, Yutaka Sakai
  • Organizer: 第37回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 公立はこだて未来大学（北海道）
  • Year and Date: 2014-08-27 – 2014-08-29
• [Presentation] Localized Anisotropic Inhibition for Self-organized Directional Traveling Waves in the Hippocampal CA3 Model (2014)
  • Author(s): Toshikazu Samura, Yutaka Sakai, Hatsuo Hayashi, Takeshi Aihara
  • Organizer: 日本神経回路学会 第24回全国大会
  • Place of Presentation: 公立はこだて未来大学（北海道）
  • Year and Date: 2014-08-27 – 2014-08-29
• [Remarks] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/yutakasakai/