Establishment of new free energy principle

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Frontiers in brain and life sciences on active information gain in an uncertain environment
• Project/Area Number: 21H05170
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (IV)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Honda Naoki 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (30515581)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 恭史 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (80802561)
• Project Period (FY): 2021-08-23 – 2024-03-31
• Keywords: 葛藤 / 自由エネルギー原理 / 好奇心 / 報酬 / 機械学習

Outline of Final Research Achievements

Humans and animals not only acquire rewards rationally, but also explore their environment through curiosity. However, the principle of curiosity-driven irrational behavior is not well understood. In this study, based on the free energy principle, we proposed a new model which describes irrational behavior based on the degree of curiosity. Based on this model, we developed a machine learning method to decipher the temporal changes in recognition ambiguity and curiosity from behavioral data. Applying this to actual rat behavioral data, we found that rats have negative curiosity reflecting conservative choices to stick to more certain alternatives, and that the level of curiosity increases with cognitive ambiguity.

Free Research Field

データ駆動生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、行動データから認識のあいまいさや報酬と好奇心との葛藤を定量的に解読する機械学習法を開発した。本手法により、これまで定量的に評価することができなかった心の揺れやあいまいな認知を数値化することが可能となるため、神経活動データと統合することで、どの脳部位がどういった神経活動パターンを示すとき心の葛藤が解消されるのかなどを研究することが可能となる。また、精神疾患や認知症における意思決定の歪みを定量的に評価することか可能となるため、将来的な医学応用も期待される。