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Neural information dynamics in the cerebral cortex and subcortical regions in human decision-making

Planned

Project AreaBrain information dynamics underlying multi-area interconnectivity and parallel processing
Project/Area Number 17H06314
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

春野 雅彦  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, 室長 (40395124)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 和子  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 主任研究員 (30379599)
田村 弘  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (80304038)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥124,280,000 (Direct Cost: ¥95,600,000、Indirect Cost: ¥28,680,000)
Fiscal Year 2021: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2020: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2019: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2018: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2017: ¥21,320,000 (Direct Cost: ¥16,400,000、Indirect Cost: ¥4,920,000)
Keywords脳情報 / 計算理論 / 7テスラfMRI / ダイナミックス / 7テスラfMRI / 7テスラMRI
Outline of Annual Research Achievements

脳情報動態の観点から社会的意思決定の脳計算メカニズムを理解するためには選択された行動を説明するだけでは十分ではなく、その意思決定に掛かった時間のばらつきを説明できる必要がある。そこで、2019年度は、信頼ゲーム、最終提案ゲームを対象として、Drift Diffusion Modelの拡張により、不平等回避、罪悪感回避の中でも直感的なもの、熟慮的なものを行動と反応時間からモデルにより自動的に推定することを試みた。その結果、協力/非協力、受理/拒否といった行動選択はほぼdrft項のパラメータのみで説明できるのに対し、試行ごとの反応時間のばらつきはbias項のパラメータを用いなければ説明出来ないことが明らかになた。特に、意思決定の微妙な条件に対しても素早く反応する時にbias項の情報が重要な働きをすることが分かった。このモデルで推定した動的パラメータを3TTfMRIデータの解析に適用すると扁桃体-側坐核の経路の関与が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

2019年度は2018年度までの基本的なvalue-based decisionの枠組みを超えて、各試行の反応時間のばらつきという脳情報動態にとって本質的な現象を説明する計算モデルを構築し、その脳内メカニズムをmodel-based fMRIにより明らかにすることに成功した。 また、研究協力者である大阪大学の田村と榎本が準備をしている霊長類実験においても同じ枠組みを用いてより詳細な神経回路基盤を特定する準備が進んでいる。レイヤーの情報処理については、7T fMRIのSN比の問題で2019年度に大きな進展を得るには至らなった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、各試行の反応時間のばらつきを生む脳の計算モデルをより精緻化し、ヒトとマカクザルの研究をパラレルに推進するとともに7T fMRIをVASOシーケンスを用いて撮像することで、特にdrift項に対応する計算プロセスにおいて帯状回と背外側前頭前野の各レイヤーが果たす機能を明らかにする予定である。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(12 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Value computations underlying human proposer behavior in the ultimatum game.2020

    • Author(s)
      Pulcu Erdem、Haruno Masahiko
    • Journal Title

      Journal of Experimental Psychology: General

      Volume: 149 Pages: 125-137

    • DOI

      10.1037/xge0000621

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computing Social Value Conversion in the Human Brain2019

    • Author(s)
      Fukuda Haruaki、Ma Ning、Suzuki Shinsuke、Harasawa Norihiro、Ueno Kenichi、Gardner Justin L.、Ichinohe Noritaka、Haruno Masahiko、Cheng Kang、Nakahara Hiroyuki
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 39 Pages: 5153-5172

    • DOI

      10.1523/jneurosci.3117-18.2019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Activity in the dorsal ACC causes deterioration of sequential motor performance due to anxiety2019

    • Author(s)
      Ganesh Gowrishankar、Minamoto Takehiro、Haruno Masahiko
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Pages: 4287-4287

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12205-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Interactive effects of OXTR and GAD1 on envy-associated behaviors and neural responses2019

    • Author(s)
      Tanaka Toshiko、Nishimura Fumichika、Kakiuchi Chihiro、Kasai Kiyoto、Kimura Minoru、Haruno Masahiko
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 14 Pages: 0210493-0210493

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0210493

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Behavioral and functional connectivity basis for peer-influenced bystander participation in bullying2018

    • Author(s)
      Takami Kyosuke、Haruno Masahiko
    • Journal Title

      Social Cognitive and Affective Neuroscience

      Volume: 14 Pages: 23-33

    • DOI

      10.1093/scan/nsy109

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain response patterns to economic inequity predict present and future depression indices2017

    • Author(s)
      Toshiko Tanaka, Takao Yamamoto, Masahiko Haruno
    • Journal Title

      Nature Human Behaviour

      Volume: 1 Pages: 748-756

    • DOI

      10.1038/s41562-017-0207-1

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Activity in the dorsal ACC causes deterioration of sequential motor performance due to anxiety2019

    • Author(s)
      春野雅彦
    • Organizer
      Events _ Max Planck Institute for Biological Cybernetics Tübing
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Activity in the dorsal ACC causes motor performance deterioration due to anxiety2018

    • Author(s)
      春野雅彦
    • Organizer
      Experimental Psychology Seminar
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Amygdala and dorsolateral prefrontal cortex in human prosocial behavior2018

    • Author(s)
      春野雅彦
    • Organizer
      International symposium on Brain Information Dynamics 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒトの向社会性を実現する大脳皮質と皮質下領域のインタラクション2017

    • Author(s)
      春野雅彦
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 脳情報と社会行動研究グループ(春野グループ)

    • URL

      http://www2.nict.go.jp/bnc/haruno/website/jp/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脳活動刺激システム、および脳活動刺激装置2019

    • Inventor(s)
      春野雅彦
    • Industrial Property Rights Holder
      春野雅彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-169022
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-07-04   Modified: 2021-08-30  

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