大脳皮質－皮質下ネットワークが担う社会的状況における価値判断の計算機構解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K06480
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 榎本 一紀 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 研究員 (10585904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邉 慶 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (00772740)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 社会性 / 霊長類 / 報酬 / 懲罰 / 意思決定 / 学習

Outline of Annual Research Achievements

多くの霊長類は階層性のある社会構造を持ち、行動が相互に影響しあう環境に生きている。そのなかで適切な意思決定をするために必要な、種を越えて共通する神経基盤はいまだ全容が不明である。本研究では自己と他者に対して報酬や懲罰が与えられる社会的関係において適切にふるまうための霊長類に共通する神経回路を明らかにするため、ヒトおよびマカクザルの被験体を用いて同一パラダイムの行動課題を行わせ、行動・生体データ解析および神経活動操作によって、計算理論に基づいた学習・行動モデル推定を行い、神経ネットワークの計算機構を解明することを目指す。
今年度では、社会的状況において、自己と他者の社会的地位や他者への報酬や懲罰がどのように意志決定者の行動や神経活動に影響するのかを明らかにするため、複数頭のニホンザルに社会的意思決定課題を学習させ、行動履歴や眼球運動、報酬期待指標などの生体データを解析した。この課題では、2頭の動物が透明なタッチパネルディスプレイを挟んで向かい合わせに座り、相手の顔が見える状態でディプレイに提示した画像刺激に従ってタッチ操作で行動選択を行う。動物は画像刺激に関連付けられた自己もしくは相手への報酬（ジュース）量および懲罰（顔面への空気吹き付け）強度に従った行動を示した。課題中の行動データや生体データを解析することで、動物は他者の地位および過去の行動などによって行動を変化させることを示唆する結果を得た。この成果は霊長類に共通する社会的行動の神経基盤解明に貢献すると期待される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は主に記録した行動データおよび生体データの解析を行った。2頭の動物のインタラクションに基づいて社会的順位を決定し、社会的文脈を導入した行動課題遂行中のデータから、社会的順位や他者への報酬・懲罰の価値などを含んだ行動モデルを設計、評価した。また、ヒトを対象として経頭蓋集束超音波刺激を行い、刺激前後の行動課題中の脳活動データをfMRIを用いて取得し、解析した。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究については、今年度に引き続き推進してゆく。超音波刺激による神経活動操作においてほぼ最適な刺激パラメータが定まったので、それを用いて刺激実験を行い、刺激前後の行動データと脳活動データから、行動モデルの設計と評価を行う。ニホンザルを用いた実験では、神経回路選択的な情報表現の解明、経路選択的な神経活動操作のための光遺伝学・化学遺伝学的手法を用いた実験、安静時fMRI画像撮影実験の実施についても積極的に検討する予定である。

Causes of Carryover

疫病の流行によって学会やシンポジウムにオンラインでも参加できるようになり、予定していた出張費を節約できたので、研究費を繰り越す。来年度は、実験に必要な物品などを購入予定である。神経活動操作実験の準備が整えば、神経活動阻害剤注入などを行うための実験機器や解析装置、薬品などが必要となり、経費を集中的に使うことが予測されるので、研究費の繰越しが望ましい。サルに外科手術を行い、頭部に神経活動記録・薬品注入用チャンバーを取り付けることと計画しているので、そのための麻酔薬や実験機器、手術器具が必要である。また、複数頭から同時に神経活動を記録し、解析するための機器やソフトウェアなども購入を検討している。