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心的イメージによる認識と情報探索の脳内神経機構

研究課題

研究課題/領域番号 12050219
研究種目

特定領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京工業大学

研究代表者

中村 清彦  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10172397)

研究分担者 村越 一支  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00293069)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2000年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワードサル / 熊手使用 / 行動過程 / 強化学習理論 / 報酬期待値 / 道具評価系 / Actor-Criticモデル / 心的イメージ / 情報探索 / サッカード / 神経回路 / 情報エントロピー / 予測
研究概要

ヒトは外界の対象を必要に応じて種々のイメージとして捉え,柔軟な思考を行っている.入来らはサルが熊手の使用に熟達するとその身体イメージが熊手の先端まで伸びることを示唆する神経活動を報告した(1996).さらに日原らは,サルは1本の熊手を用いて餌を取ることを学習するには多数の試行を要するが,そのサルはより遠くの餌を取るために長い熊手を短い熊手で取ることを示した.すなわち,1本の熊手を使えるサルは,2本の熊手が与えられると短い熊手で長い熊手を手元に引き寄せ,長い熊手に持ち換えてより遠くの餌を取ったのである.
本研究は,この2本の熊手使用を,身体イメージの拡張とは逆に餌のイメージの熊手への拡張として捉え,サルの行動過程を強化学習理論に基づき以下のようにモデル化した.(1)サルの脳内に熊手の報酬期待値を表わす関数があると仮定した.(2)この関数値を計算する「道具評価系」をActor-Criticモデルに新しく導入した.
このモデルでサルの1本の熊手使用と2本の熊手使用の学習曲線を定量的に再現した.また,モデル構造に於けるこの系の位置からこの系が前頭前野にあることを予測した.この予測を裏付ける実験データとして道具使用中のサルのfMRI画像で前頭前野が強く活動していることが示された.
今後の課題は,まず,モデルを用いて道具使用中のサルの脳神経活動を予測する.次に,道具評価系は前頭前野にあると予測されるので,この領野での単一神経細胞活動を計測し熊手の報酬期待値関数に対応した活動が存在するかを検証することである.

報告書

(2件)
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] Kazushi Murakoshi, Kiyohiko Nakamura: "Firing Patterns Depending on Model Neurons"IEICE Transactions on Information and Systems. E84-D(3). 394-402 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Tsunoda, Kiyohiko Nakamura: "Neural network model controlling saccade based on probabilistic expectation"Proceedings of the International Joint INNS-IEEE Conference on Neural Networks. (CD-ROM). (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 毬山利貞, 日原さやか, 入来篤史, 中村清彦: "サルの道具使用の概念化を記述する強化学習モデル"第24回日本神経科学大会プログラム・抄録集. 414 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Oode,Kazushi Murakoshi and Kiyohiko Nakamura: "Analysis of the reliability and precision of spike timing by a single model neuron."Systems and Computers in Japan. 31(13). 2402-2411 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kazushi Murakoshi,Kiyohiko Nakamura: "A model study of dopaminergic effect on long-term potentiation."Proceedings of International Conference on Neural Information Processing,. (CDrom.). (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kazushi Murakoshi,Kiyohiko Nakamura: "Synchrony and asynchrony of coincident spikes of neural populations depending on line drawings."Proceedings of International Joint Conference on Neural Networks. V. 442-445 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Tsunoda,Kiyohiko Nakamura: "The influence of expectation on voluntary saccardes reaction times."Society for Neuroscience Abstracts. 26. 2229 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kazushi Murakoshi,Kiyohiko Nakamura: "Effect of dopamine on action potentials in multicompartment model neuron."Society for Neuroscience Abstracts. 26. 1432 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 角田吉昭,中村清彦: "予測と感覚入力の干渉によるサッカード反応時間の変化"第23回日本神経科学大会第10回日本神経回路学会大会合同大会プログラム抄録集. 83 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2018-03-28  

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