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意思決定脳内プロセスの解明による包括的行動選択モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 11J08760
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知覚情報処理・知能ロボティクス
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

船水 章大 (2012-2013)  沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 特別研究員(PD)

船水 彰大 (2011)  沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード強化学習 / ベイズ推定 / 二光子顕微鏡 / モデルベース / 状況予測 / オペラント条件付け / 神経科学 / 機械学習 / 不確実性 / 神経経済学 / 自由選択課題 / 古典的条件付け / ベイジアンQ学習 / ラット
研究概要

以下の2点を実施した.
(I)複数状況を持つ自由選択課題におけるラット前頭前野と背内側線条体の神経活動
研究員は, 報酬一定条件と報酬変動条件を任意の試行順序で持つ自由選択課題を, 5匹のラットで実施し, 27個の内側前頭前野と27個の背内側線条体の神経細胞から活動を計測した. その結果, 前頭前野では, 線条体に比べて, 左右の行動選択と報酬の有無の両方を表現する神経細胞が, 有意に多かった. 一方, 線条体では, (i)報酬の有無と試行条件を表現する細胞, (ii)左右の行動選択前に, 報酬の期待値を表現する細胞が多かった. このように, 前頭前野と線条体の神経細胞は, 異なる課題表現を持つことがわかった.
(II)二光子顕微鏡による状況把握課題時のマウス神経活動の多数同時計測
研究員は, 音源位置推定課題時のマウスで, 二光子顕微鏡で, 後部頭頂葉の神経活動を多細胞同時計測した. 同課題で, マウスは, 仮想空間上を音源方向に走る. マウスは, 音源通過後に, 水の出るポートを舐める(リッキング)と報酬の水を得た, 同課題は, 音源からの音を, マウスに常に提示する条件(連続音条件)と, 断続的に提示する条件(断続音条件)の試行を, 任意の順序で提示した. 両条件で, マウスは音源に近づくと, リッキングを増加させた. また, 断続音条件の無音区間でも, 音源までの距離に応じてリッキングは増加した.
二光子顕微鏡法で計測した540個の神経細胞群の活動から, 音源到達までの距離と時間を, 線形回帰(lasso)でそれぞれ推定した. その結果, 頭頂葉の神経細胞群は, 到達時間に比べて, 距離の推定に優れた. また, 断続音条件の無音区間では, 直前の有音区間に比べて, lassoの推定距離が, 短縮・更新した. この結果は, 頭頂葉は, 音刺激だけでなく, マウス自身の行動や記憶に基づいて, 音源距離を表現・更新することを示唆する.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

「複数状況を持つ自由選択課題におけるラット前頭前野と線条体の神経活動」の研究では, 神経活動の解析を進めたが, 論文投稿はできなかった. 一方, 「二光子顕微鏡による状況把握課題時のマウス神経活動の多数同時計測」の研究では, マウスの行動実験が完成した. また, 複数のマウスで, 神経活動計測を実施できた. さらに, 本研究の成果は, 国内学会で発表した. このように, 前者の研究は遅れたが, 後者は, 計画以上に進展した.

今後の研究の推進方策

「11. 現在までの達成度」に記述した前者の研究では, 成果を学術雑誌に投稿する. 後者の研究では, マワスの行動実験・神経活動計測・データ解析を継続する. 得られた成果は, 国内・国外学会で発表する. また, 今年度後半では, 学術雑誌に成果を投稿し, マスメディアに発表する.

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Pre-attentive, context-specific representation of fear memory in the auditory cortex of rat.2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Funamizu, Ryohei Kanzaki. and Hirokazu Takahashi
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 8(5) 号: 5 ページ: e63655-e63655

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0063655

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uncertainty in action-value estimation affects both action choice and learning rate of the choice behaviors of rats2012

    • 著者名/発表者名
      Funamizu A, Ito M, Doya K, Kanzaki R, Takahashi H
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 35 号: 7 ページ: 1180-1189

    • DOI

      10.1111/j.1460-9568.2012.08025.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of model-based decision making by two-photon microsco py2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Funamizu, Bernd Kuhn, Kenji Doya
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム第14回冬のワークショップ
    • 発表場所
      留寿都
    • 年月日
      2014-01-08
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Role of prefrontal and striatal neurons in task-condition-dependent acti on selection of rat.2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Funamizu, Makoto Ito. Kenji Doya, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      Neuro2013(第36回日本神経科学大会)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2013-06-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Value-updating interaction among contexts in choice behaviors of rats2013

    • 著者名/発表者名
      Funamizu, A., Ito M., Doya K., Kanzaki R., Takahashi, H.
    • 学会等名
      COSYNE 2013
    • 発表場所
      Salt Lake City, U.S.A.
    • 年月日
      2013-03-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of neuronal activity in secondary motor cortex by two-photon microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Funamizu, A., Kuhn, B., Doya, K.
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第13回冬のワークショップ
    • 発表場所
      留寿都(北海道)
    • 年月日
      2013-01-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 複数状況を持つ自由選択課題におけるラットの前頭前野と線条体の神経活動2012

    • 著者名/発表者名
      船水章大, 伊藤真, 銅谷賢治, 神崎亮平, 高橋宏知
    • 学会等名
      包括脳夏のワークショップ
    • 発表場所
      仙台(宮城県)
    • 年月日
      2012-07-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Proposal for investigation of model-based decision making by two-photon microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Funamizu A, Kuhn B, Doya K
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム第12回冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツ(北海道)
    • 年月日
      2012-01-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Task-dependent uncertainty preference of rats in a free choice task2011

    • 著者名/発表者名
      Funamizu A, Ito M, Doya K, Kanzaki R, Takahashi H
    • 学会等名
      日本神経回路学会第21回全国大会
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県)
    • 年月日
      2011-12-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Uncertainty-seeking in rats' choice behaviors and its dependence on reward context2011

    • 著者名/発表者名
      Funamizu A, Ito M, Doya K, Kanzaki R, Takahashi H
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2011-09-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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