2018 Fiscal Year Annual Research Report
Neural bases of congruency-sequence effects on conflict costs
| Project Area | Correspondence and Fusion of Artificial Intelligence and Brain Science |
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| Project/Area Number |
16H06564
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 啓治 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (00221391)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 葛藤コスト / 認知制御 / 前頭眼窩皮質 / 背外側前頭前野 / 多変量パターン解析 / フラットマップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は、前年度までに取得したfMRI実験データを新しい方法で解析した。実験では、刺激の色によって指定される方向のボタンを押すように被験者に指示し、事前訓練した。色刺激の上には、色で示されるのと同じまたは反対の方向を指す矢印を置いた。以下の３条件の試行が混在した：１）矢印の方向が色によって示される方向と一致する一致条件、２）矢印の方向が色によって示される方向と異なる不一致条件、３）矢印の代わりに棒が色刺激の上に提示された中立条件。fMRI実験で、前試行で準備された反応セットが次試行での課題遂行に影響する過程に関与する脳領域を調べた。
多変量パターン解析（MVPA）のサーチライト法を用いた。従来のサーチライト法は３次元の脳空間に球形のＲＯＩを設置する。この方法では、ROIが脳溝あるいは白質で隔てられた脳部位のボクセルを含むことがあるという問題があった。そこで我々は、各被験者の灰白質を球体表面に押し広げたフラットマップを作り、その上に円盤形のROIを設置した。
また、識別精度を条件間で比較するには、試行数が条件間で等しくなければならない。しかし、我々の実験では、被験者の誤反応のために試行回数が条件間で異なった。そこで、我々は、等しい数の試行をランダムに選択した。選択を5回やり直し、結果を平均した。
これらの解析の結果、背側前帯状皮質と前頭眼窩皮質の反応パターンを使った識別では、現試行の条件（一致条件と不一致条件）の識別精度が前試行の条件によって大きく異なり（中立条件後より一致条件後のほうが高い）、各被験者について計算された識別精度がその被験者の葛藤コスト（一致条件と不一致条件の間の反応時間の差）と有意な正の相関を持った。この結果は、前頭眼窩皮質が前試行で誘発された課題セットの経験を次の試行における制御のために処理する過程に重要な役割を果たしていることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プログラムは全体として順調に進んでいる。心理物理学的実験と高分解能fMRI実験の組み合わせによって、規則に従って複数の可能性の中から1つを選択する決定のメカニズムの解明を、特に以前の選択で用意された反応セットの影響に焦点を当てて、目指している。 2016年度は、前試行で作成した反応セットが現試行の課題実行に大きな影響を与える心理的パラダイムを作成した。2017年度は、このパラダイムでfMRI実験を行った。 2018年度は、新しい版のMVPAサーチライト法を用いて詳細な解析を行った。解析の結果は、前頭眼窩皮質が、前試行で引き起こされた反応セットの経験を次の試験での制御において処理する過程において重要な役割を果たすことを示しており、新しい認知制御の脳回路を示した。
fMRI実験と並行して、中国科学技術大学と共同して、競合シーケンス効果に対する経頭蓋直流刺激（tDCS）による脳部位活動操作の影響を調べた。刺激として水平方向に並ぶ5本の矢を使うフランカー課題を使いた。タスクは中央の矢印の方向への応答を要求するが、左右の矢印の方向への応答が自然に準備され、中央の矢印への応答に影響を与える。陽極刺激による背側前帯状皮質の継続的な活性化は競合シーケンス効果を増加させた。これは競合モニター仮説の予想通りの結果である。一方、背外側前頭前野の活性化は競合シーケンス効果を減少させた。不一致条件試行の後の葛藤コストは変化せず、一致条件試行の後の葛藤コストが減少した。このようにして、tDCSを用いた機能操作実験でも、背外側前頭前野の活性化の結果は競合モニター仮説では説明できないことを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、fMRI実験の結果をさらに分析する。特に、視覚刺激や反応時間の違いを反映した反応パターン成分を除外することで、一致条件の識別に関連する脳活動をより正確に抽出する。また、tDCS実験の結果を説明する数理モデルを作成する。
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