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2013 Fiscal Year Annual Research Report

病理から理解する意思作用感のメカニズム:構成論的アプローチ

Research Project

Project/Area Number 23700279
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

山下 祐一  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 (40584131)

Keywords脳・神経 / 神経科学 / 認知科学 / ニューラルネットワーク / 意思作用感 / 統合失調症 / 精神疾患
Research Abstract

本研究は、行為の意思作用感(sense of agency)のメカニズムをロボット成論的アプローチにより理解することを目的とした研究である。意思作用感の異常が、人が柔軟で多様な行動を生成するために欠かせない予測運動制御システムの機能的な階層性の異常に関連する、との計算論的モデルを提案し、その妥当性をロボット実験で検証しようとする。提案した計算論的仮説を検証するため、予測運動制御システムの神経回路モデルを作成し、その神経回路モデルがロボットの行動を制御し、実際の物理環境において、物体の位置や行動の順序に応じた複雑なルールに従う認知行動タスクを行わせた。その結果、ロボットが認知行動タスクをこなすためには、機能的な階層性を備えた予測運動制御システムにおけるトップダウン的予測とボトムアップ的修正のスムーズな相互作用が欠かせないことを確かめた。またこの階層間の相互作用のメカニズムは、計算論的には予測エラーの最小化という単一の計算原理によって達成できる
ことを確かめた。
さらに、このような階層的な予測運動制御システムにおいて起こりうる異常を、神経回路上のシナプス結合に微細なノイズを加えてシミュレートする実験を行った結果、神経回路におけるシナプス結合の微細な変化が、上位からのトップダウン的感覚予測と下位からのボトムアップ的感覚知覚の相互作用のずれを引きおこし、このずれを修正するための異常なシグナルが結果的に、統合失調症に見られるような意思作用感の異常を生み出すことを示した。さらに、階層間のシナプス結合の変化が重篤になると、統合失調症に見られるものに類似した異常行動のパターンが認められた。
これらの研究結果は、統合失調症の多彩な症状が、階層的な神経回路における機能的断裂に対する不適応プロセス、すなわち誤差最小化のバランスを維持するための代償、として理解できることを示している。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 精神医学研究の新潮流 Computational Psychiatry 20132014

    • Author(s)
      山下祐一
    • Journal Title

      精神医学

      Volume: 56 Pages: 270-271

    • URL

      http://ej.islib.jp/ejournal/1405102680.html

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 計算論的精神医学の可能性:適応行動の代償としての統合失調症2013

    • Author(s)
      山下祐一、松岡洋夫、谷淳
    • Journal Title

      精神医学

      Volume: 55 Pages: 885-895

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 感情の認知と遷移2013

    • Author(s)
      藤村友美、中谷裕教、山下祐一
    • Journal Title

      生物の科学 遺伝

      Volume: 67 Pages: 662-667

  • [Presentation] Altered prediction of uncertainty induced by network disequilibrium: a neuro-robotics study.2013

    • Author(s)
      Shingo Murata, Yuichi Yamashita, Tetsuya Ogata, Hiroaki Arie, Jun Tani, and Shigeki Sugano
    • Organizer
      Computational Psychiatry 2013
    • Place of Presentation
      Miami, USA
    • Year and Date
      20131022-20131023
  • [Presentation] Suicide attempt correlate with delusional content in the first episode of schizophrenia.2013

    • Author(s)
      Jun Matsuoka, Yuichi Yamashita, M Baba, E Funada, M Suyama, M Itokawa, R Izawa
    • Organizer
      International Congress of Schizophrenia Research
    • Place of Presentation
      Orlando, USA.
    • Year and Date
      20130421-20130425
  • [Presentation] Prediction error disequilibrium in schizophrenia.2013

    • Author(s)
      Yuichi Yamashita, Ryosuke Izawa, Jun Tani
    • Organizer
      International Congress of Schizophrenia Research
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      20130421-20130425
  • [Book] Self-organized functional hierarchy through multiple timescale:neuro-dynamical accounts for behavioral compositionality. in Computational and Robotic Models of the Hierarchical Organization of Behavior.2013

    • Author(s)
      Yamashita Y, Tani J.
    • Total Pages
      15
    • Publisher
      Springer, Berlin.

URL: 

Published: 2015-05-28  

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