Neural mechanisms underlying behavioral adjustment based on others' internal states in nonhuman primates.

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K07325
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51020:Cognitive and brain science-related
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences (2023-2024); Kyoto University (2022)
• Principal Investigator: Kaneko Takaaki 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 特任助教 (50744372)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 社会的認知 / 心の理論 / 深層学習 / マーモセット / データ駆動解析 / 姿勢推定 / 内側前頭前野

Outline of Final Research Achievements

The neural mechanisms underlying the cognitive capacity to infer the internal states of others, such as intentions and emotions, remain poorly understood. The present study aimed to elucidate the neural basis of such inference and the associated behavioral adjustments by establishing a novel analytic methodology to quantify the behavior of freely moving marmosets. Using multiple deep neural networks trained on large-scale datasets, we developed an evaluation system capable of reconstructing and estimating the 3D poses of marmosets, a small non-human primate well-suited for analyzing complex natural behaviors in laboratory settings. We also established a behavioral paradigm to investigate marmosets’ flexible behavioral adjustments based on others’ internal states. Furthermore, pharmacological inactivation experiments demonstrated a causal role of the medial prefrontal cortex in supporting such behavioral flexibility.

Free Research Field

システム神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

私たちは、他者の行為を観察する際、その背後にある意図や感情などの心の状態を推定する。このような能力は、他者との円滑な社会的相互作用に不可欠であり、発達障害や精神疾患ではこの機能の障害が対人関係に困難をもたらすことが指摘されている。このため、その神経基盤について精力的に研究が行われており、ヒト脳機能イメージングなどにより関連の深い脳領域や神経ネットワークが同定されている。一方で、細胞レベルでの詳細なメカニズムは不明であった。本研究により、モデル動物を用いた検証が可能となり、様々な侵襲的研究手法を導入することができる。これにより、他者理解の神経機構とその破綻についてさらなる研究の進展が期待される。