| 研究領域 | あいまい環境に対峙する脳・生命体の情報獲得戦略の解明 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05167
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
小坂田 文隆 名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (60455334)
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| 研究分担者 |
雨森 賢一 京都大学, 高等研究院, 特定拠点准教授 (70344471)
本田 直樹 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (30515581)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 自由エネルギー原理 / 予測符号化 / 能動的推論 / 葛藤 / 神経回路 / データ駆動的解読 / 限定合理性 / David Marr / 数理モデル / ベイズ推定 / 知覚 / 意思決定 / 好奇心 / AI / 新FEP理論 / 神経科学 / 情報獲得 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本領域「あいまい脳」では、脳・生命体の情報獲得過程に学び、予測があいまいな場合の意思決定を統一的に説明できる理論（新自由エネルギー理論）を新たに提唱し、その理論によって提唱される神経メカニズムを実験によって実証することを目的とする。学術変革（B）の３年間では、最先端の神経活動計測技術を導入し、脳・生命体の情報獲得戦略の本質に迫る。一連の脳機能の実験・理論研究は、自ら情報を求めて学習していく自律アルゴリズムなどの工学応用のみならず、精神疾患、生命科学の数理・実験モデルへの発展が期待される。本領域研究により、人工知能、臨床精神医学、システム生物学などの既存の学問分野に革新的な変革・転換をもたらす。
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| 研究実績の概要 |
本「あいまい脳」領域では、脳・生命体の情報獲得過程に学び、予測があいまいな場合の意思決定を統一的に説明できる理論（新自由エネルギー理論）を新たに提唱し、その理論によって提唱される神経メカニズムを実験によって実証することを目指す。総括班は、研究領域全体の研究方針の舵取りを行い領域内での融合研究を促進し、領域内外の研究者の知見や技術の共有を促進し、領域の研究成果を社会に広め実社会での応用へと繋げる役割を担う。領域活動として、3つの計画班（小坂田・雨森・本田）の研究進捗や情報共有のために、領域会議を開催した。さらに、今後の研究および領域の発展性を考慮して、領域研究に関連する研究者を外部から招待し、議論を深めた。領域アドバイザーからも御助言を頂き、研究や領域運営に反映させた。
本領域では、脳は予測のあいまいさを減らすことを目的とするという自由エネルギー原理をもとにして、「脳・生命体は、あいまいな環境の予測をどのように最適化しているのか？」を明らかにすることを目的とした。実験系の小坂田および雨森はマウスおよびサルを用いて自由エネルギー原理の基盤となる神経回路の実装を明らかにし、数理解析を担当とする本田は限定合理性下での異なる目的の葛藤を定式化した。自由エネルギー原理は完全合理性の下での計算理論であり、現実の脳の働きを説明するには、あいまい環境下で限定された計算資源による情報処理を実現する、限定合理性の下で成立する理論が必要である。我々は、脳活動や行動の多次元計測と定量化およびそのデータ駆動的解読により、限定合理性下における新自由エネルギー理論を提唱し、その生命実装を解明するアプローチを確立した。以上、「あいまい脳」領域では、あいまい環境に対峙する脳・生命体の情報獲得戦略の、計算理論のレベル、表現・アルゴリズムのレベル、生命実装のレベルでの理解に貢献する成果を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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