アクティブな情報探索の生理的メカニズムの数理的解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K12184
• Research Institution: Shiga University
• Principal Investigator: 田中 琢真 滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (40526224)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古田 貴寛 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (60314184)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 感覚運動系 / 情報 / 神経回路

Outline of Annual Research Achievements

一次元の区間を考え，この区間にランダムに「物体」が出現・消滅するとする．この物体は区間内の点として表され，複数出現しうる．物体が全部で何個あり，現在どこにあるのかをできるだけ正確に把握する探索法を構成する．さしあたっては物体の出現・消滅は完全に時間的・空間的に独立であるとした．この環境の中で，物体の現在の存在確率についてのエントロピーを最小化するような探索法を構成した．
モデルのシミュレーションを行ったところ，環境によって挙動は様々だが，このモデルではヒゲは時間的に不規則で，振幅も不規則に変動するような前後運動を行ったり、大きく動いてから突如小さく動いたりし，ラットの実際の行動とは対応をとりにくい動きをする傾向があることがわかった．
この問題を解決するため，ヒゲが概ね規則的に運動するような事前分布を入れたり，環境についての仮定を変更したりしたが，安定してヒゲの運動に近い動きを示すモデルを構築することはできなかった．ヒゲの本数を増やすことでより自然な挙動を作れるかも考えてみたが，すべてのヒゲを独立に動かす場合には（予想されることだが）不自然な結果になり，一方で複数のヒゲが連動して動く場合のヒゲの連動に対する妥当そうな拘束条件を見つけることができなかった．ある程度の妥当な拘束条件を見いだせればラットの実際の行動に近い結果になることを予期させる結果も部分的には出ており，継続した研究が必要である．