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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Neural mechanism for computing information value as abstract reward

Research Project

Project/Area Number 15K01843
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中村 清彦  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (10172397)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords抽象的報酬 / 情報量 / 不確実性削減 / 好奇心 / サル / 細胞集団活動
Outline of Annual Research Achievements

ヒトは水や食料と同様に情報を求める欲求をもつ。この欲求を生じる機構はこれまで心理学や経済学において、ヒトが情報の価値を評価しより多くの情報を求める機構として研究されてきた。しかし、その神経機構は未知であった。本研究は、情報を求める行動課題遂行中のサルの前頭前野外側部から神経細胞活動を記録し、それらがこれまでに提案された情報の3つの評価基準、すなわち、経済学的情報価値、シャノン情報量、確率ゲインのいずれと相関をもつかを調べた。得られた結果は以下の通りである。1.少数の単一神経細胞の活動が情報量と相関していた(サル1で11%、サル2で8%)。2.それらの中で、経済学的情報価値と相関するものが最多で、確率ゲインと相関するものが2番目に多かった。3.記録した全神経細胞(サル1で1126個、サル2で737個)の集団活動を主成分分析した結果、サルが情報価値を評価する時の細胞集団活動の時間平均は3つの基準のいずれとも相関していた。4.情報価値評価時の細胞集団活動の時間変化を解析した結果、細胞集団活動は経済学的情報価値と相関する時間が最も長く、確率ゲインと相関する時間が2番目の長さで、シャノン情報量と相関する時間はなかった。
以上から、本研究で用いた行動課題では神経系は経済学的情報価値と確率ゲインを計算していることが示唆された。経済学的情報価値は期待報酬を最大化する意味で最適だが、その計算にはすべての報酬の得られる時点とその確率を知る必要がある。本実験では動物を十分訓練した後に細胞記録を行ったために神経系はそれらの学習が可能であった。一方、確率ゲインを含む心理学的情報価値基準は現時点と次の時点の報酬のその確率から値が計算でき、繰返し学習なしの多くの場合でも計算できる。これらから、神経系は本研究の行動課題では最適な経済学的情報価値を計算したが、通常は確率ゲインを計算している可能性が示唆される。

  • Research Products

    (3 results)

All 2019 2018

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

  • [Journal Article] Information seeking mechanism of neural populations in the lateral prefrontal cortex2019

    • Author(s)
      Nakamura Kiyohiko、Komatsu Misako
    • Journal Title

      Brain Research

      Volume: 1707 Pages: 79~89

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.11.029

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Neural mechanism for information seeking in monkey prefrontal cortex2018

    • Author(s)
      Kiyohiko Nakamura, Misako Komatsu
    • Organizer
      北米神経科学大会( (Society for Neuroscience Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 情報を探す行動中に前頭前野の神経細胞集団の応答は情報の価値を表現する2018

    • Author(s)
      Kiyohiko Nakamura, Misako Komatsu
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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