社会知性と意思決定の脳機能の数理:モデル提案と実験による検証

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21300129
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 中原 裕之 独立行政法人理化学研究所, 理論統合脳科学研究チーム, チームリーダー (10312282)
• Keywords: 神経科学 / 数理工学 / 神経経済学 / 認知科学 / 機械学習

Research Abstract

人間知性の根源である社会的知性を実現する脳機能の解明は、脳科学の重要な研究目標である。この目標に向け、本研究は、他者を勘案する社会知性と意思決定の脳メカニズムの数理モデル構築と、その仮説の実験検証を目的とする。そのために、「理論」と「実験」-----「脳の一般化価値意思決定の数理理論」と「fMRIでの検証実験」-----の融合研究を推進する。これにより、今後急速に発展する社会脳科学の先鞭となる研究を目指す。本研究の大目的は、「目的I:一般化価値意思決定の数理理論と、それに基づく脳数理モデル構築と仮説の提唱」、「目的II:そのモデルと仮説を、非社会的意思決定(NVDM)と社会的意思決定(SVDM)を共通に調べられる実験課題による検証」の二つで、この二つの目的を融合して研究を推進する。本年度の研究は、最終年度にあたるので、研究成果を学術論文として成果をまとめることに留意しつつ研究を進めた。
具体的な成果として、本研究の中心的成果について簡潔に述べる。NVDMとSVDMの脳情報処理過程の関係を比較検証するために、ヒトfMRI実験で、もっとも基本的な価値意思決定課題(instrumental learning task)を用いつつ、本人が自ら選択をする条件と、他者の選択を予測する条件を比較した。これにより、「自らのために報酬を予測する」と「他者の報酬予測を予測する」という二つの場合について、脳内情報処理を比較した。モデルベースド解析と呼ばれる解析手法を用い、価値意思決定の情報処理過程の主変数と脳活動を対応づけることを可能にした。この結果、自らの報酬予測の機能を利用して、他者の報酬予測のシミュレーションを行う部位として腹内側前頭葉が中心的役割を示すことが分かった。現在、この成果を国際的な一流学術誌に投稿中である。

Research Products

• [Journal Article] Encoding of social state information by neuronal activities in the macaque caudate nucleus (2012)
  • Author(s): Santos, G, S., Nagasaka, Y., Fujii N., & Nakahara, H
  • Journal Title: Social Neuroscience Volume: 7(1) Pages: 42-58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Higher-Order Interactions Characterized in Cortical Activity (2011)
  • Author(s): Yu, S., Yang, H., Nakahara, H., Santos, G, S., Nikoli., D., & Plenz, D
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 31(48) Pages: 17514-17526
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Two issues in neural value-decision making : emulating the other's decision processes, and time representations (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Invited Seminar, Center for Theoretical Neuroscience, Columbia University
  • Place of Presentation: New York, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] Two issues in neural value-decision making : emulating the other's dedsion processes, and time representations (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Invited Seminar, Center for Neural Science, New York University
  • Place of Presentation: New York, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-21
• [Presentation] The structure of higher-order interactions in cortical LFP activity (2011)
  • Author(s): Santos, G, S
  • Organizer: 2011 Neuroscience Meeting Planner. : Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-11-15
• [Presentation] The hierarchical model captures higher-order interactions in cortical activity (2011)
  • Author(s): Santos, G, S
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Neuroscience 2011)
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Decoupling MDPs step by step from a POMDP (2011)
  • Author(s): Kim, C.H.
  • Organizer: Autonomous Robots and Multirobot Systems (ARMS) 2011
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2011-05-02
• [Presentation] Two issues in neural value-decision making : emulating the other's decision processes, and time representations (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Invited Seminar, Department of Experimental Psychology, University of Oxford
  • Place of Presentation: Oxford, UK(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-08
• [Presentation] Hierachical interaction structures of neural coding, in relation to information geometry (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Workshop on Geometric and Algebraic Statistics 3 (WOGAS3)
  • Place of Presentation: Coventry, UK(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-05
• [Presentation] Two issues in neural value-decision making : emulating the other's decision processes, and time representations (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Emotion Club Invited Seminar, Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, University College London
  • Place of Presentation: London, UK(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-04
• [Presentation] Two issues in neural value-decision making : emulating the other's decision processes, and time representations (2011)
  • Author(s): Nakahara, H.
  • Organizer: Invited Seminar, Gatsby Computational Neuroscience Unit, University College London
  • Place of Presentation: London, UK(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-04