2013 Fiscal Year Research-status Report
意思決定に関する二つの心理物理法則の共通神経基盤：ウェーバーの法則とヒックの法則
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23500379
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
岡本 洋 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 客員研究員 (00374067)
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| Keywords | ヒックの法則 / ウェーバーの法則 / 意思決定 / 決定時間 / ネットワーク / モジュール |
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| Research Abstract |
Hickの法則：n通りの選択肢から一つを決定するのに要する時間はnの対数の1次関数で表わされる。Weberの法則：被験者にある長さの時間（標的時間）を提示し、次に同じ長さの時間を再生させとき、再生時間の平均値と標準偏差との比（Weber比）は標的時間によらず一定となる。本研究の目的は、意思決定時間に関するこれら二つの心理学経験法則が共通の神経機構に由来することを証明することである。そのために、神経機構モデルの構築・解析を通じて、Hickの法則が成り立つとき、Weberの法則も成り立つ（すなわち、Weber比が選択肢数に関わらず一定になる）ことを示す。
昨年度、神経ネットワークモデルの基本構造を記述する「オーダーパラメタ」の式を導き、Hickの法則が成り立つ係数パラメタ条件の下で、Weber比が一定になることを示した。本年度は、オーダーパラメタの式の数学的解析を進め、両法則が両立する理由を、「LambertのW関数」の性質により説明できることを示した。
本研究では、神経ネットワークのモジュール構造（コミュニティ構造）が本質的役割を果たす。本研究遂行の過程で、ネットワークから階層性と重なりのあるモジュール構造を検出する機械学習アルゴリズムを着案した。そこで、我々が考案したアルゴリズムの性能確認を本研究課題の枠組みで実施することにした。このアルゴリズムを用いて、脳ネットワーク（サル皮質領野間ネットワークおよびC.elegansの神経ネットワーク）を階層と重なりのあるモジュールに分解できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究遂行の過程で、ネットワークから階層性と重なりのあるモジュール構造を検出する機械学習アルゴリズムを着案した。ネットワークにおいて、その内部ではリンクの濃度が密であり、その外部とはより疎に繋がる部分（かたまり）のことを「モジュール」あるいは「コミュニティ」とよぶ。効果的・効率的なコミュニティ抽出アルゴリズムの開発については、近年ネットワーク科学における中心課題であり、研究者間で激しい競争が行われている。そこで、上記に考案したアルゴリズムの性能確認と評価を急ぎ行い、本研究課題の成果としての優先権を発表を通じて確保することが必要と判断した。研究の工数の大きな部分をこれらに費やしたため、本研究課題が当初中心に据えていた二法則が両立する神経機構の検証に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したモデルの予言（Hickの法則とWeberの法則の両立）の検証のための心理実験の準備を行う。一方、最近発表されたデータの中に、この予言を間接的に裏付けるものがあるので、可能な範囲でこれらのデータの分析も試みる。予言検証の作業を加速するために、海外を含む心理実験の専門家との協業を検討する。
本研究遂行の過程で派生した課題「ネットワークからの階層と重なりのあるモジュール構造検出」について、さらに性能確認と評価を進める。モジュール分解に関する競合アルゴリズムを定め、モジュール分解性能を定量的に比較する。この課題への取り組みは、研究実施計画作成段階では予期していなかったものであるが、計画の大幅な変更を要するものではなく、むしろ二法則両立の神経機構に関する本質的仮定―神経ネットワークの階層的モジュール構造―を傍証するための作業であると考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の研究計画では本年度に心理実験の実施を予定しており、そのための費用（実験準備、被験者への謝礼、等）を見込んでいた。しかしながら研究遂行の過程で、研究計画の段階では明確に意識していなかった新たな可能性（ネットワークからの階層と重なりのあるモジュール構造の検出）が見出され、これを具体化して本研究課題の成果として優先権を確保することを優先した。そのため、心理実験のための費用が未使用となり、次年度使用額が発生した。本金額については、当初の計画に則って心理実験を完遂すべく、26年度請求額と合わせ、下記の通り使用する予定である。
当該研究領域における動向調査および本研究に関する成果発表のための国内外主張旅費として、研究費を使用する。国内出張２回、外国出張２回を予定。心理実験準備・実施に研究費を使用する。人材派遣会社等への被験者募集仲介手数料支払い、被験者への謝金支払い、実験のための器具購入を予定。当該領域における心理実験専門家（主に海外）との協業を行う場合には、そのための渡航費用に科研費を使用する。
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