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Hierarchical interactions of predictions and prediction errors in normal and schizophrenic brains

研究課題

研究課題/領域番号 19K06906
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46010:神経科学一般関連
研究機関東京大学

研究代表者

Chao Zenas  東京大学, ニューロインテリジェンス国際研究機構, 准教授 (30532113)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードPredictive coding / Brain network / Hierarchy / Prediction signal / Theoretical model / Auditory sequence / Cortical oscillation / EEG / Schizophrenia / Brain / Network
研究開始時の研究の概要

We will investigate three specific aims to evaluate the predictive-coding theory across sensory modalities and in both healthy and schizophrenic human subjects.
Aim 1. Causal interactions across hierarchies: How prediction and prediction-error signals causally interact across hierarchies and frequencies?
Aim2. Predictive coding across sensory modalities: How prediction and prediction-error signals interact when the sensory input is unimodal or multimodal?
Aim 3. Predictive coding in schizophrenic brain: How prediction and prediction-error signals differ between the normal and schizophrenic brain?

研究成果の概要

人間の脳は、階層的な予測コーディング ニューロン ネットワークを保有することが提案されています。 この理論を支持して、予測誤差のフィードフォワード信号が報告されていますが、フィードバック予測信号はとらえどころのないものでした。 ここでは、定量的モデルを使用して脳波でこれらの信号を分解し、2 つの機能階層にわたる神経サインを識別します。 私たちの調査結果は、予測信号の周波数順序と、予測コーディング理論をサポートする予測エラー信号との階層的相互作用を明らかにしています。 上記の結果は公開されています: Chao Z. et al. (2022)、Comms Biology、5(1)、1076。

研究成果の学術的意義や社会的意義

科学レベルでは、予測コーディングは、脳が利用できる圧倒的な量の感覚データを理解するための解決策になる可能性があり、その理解はニューロモルフィック エンジニアリングとニューロロボティクスのさらなる発展に役立つ可能性があります。 臨床レベルでは、個々の予測信号と予測誤差信号を識別し、健康な個人と精神病患者の両方でそれらの調整を監視することで、統合失調症や自閉症などの精神障害の予後および/または診断のための神経マーカーの開発に役立つ可能性があります。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] A quantitative model reveals a frequency ordering of prediction and prediction-error signals in the human brain2022

    • 著者名/発表者名
      Chao Zenas C.、Huang Yiyuan Teresa、Wu Chien-Te
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1038/s42003-022-04049-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Proactive and frequency-specific prediction signals in hierarchical predictive coding2022

    • 著者名/発表者名
      Zenas C Chao, Yi-Yuan Huang, Chien-Te Wu
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hierarchical prediction errors in crossmodal sequence processing: an EEG functional connectivity study2022

    • 著者名/発表者名
      Yi-Yuan Huang, Chien-Te Wu, Shinsuke Koike, Zenas C. Chao
    • 学会等名
      Neuro2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing hierarchical prediction errors under different prediction precisions in auditory sequences: an ERP study2021

    • 著者名/発表者名
      Yi-Yuan Huang
    • 学会等名
      Neuroscience 2021, Society of Neuroscience
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Predictive-coding signals in primate brain2019

    • 著者名/発表者名
      Chao ZC
    • 学会等名
      Tsinghua University Institute for Artificial Intelligence and International Research Center for Neurointelligence Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Searching for predictive-coding signals in primate brain2019

    • 著者名/発表者名
      Chao ZC
    • 学会等名
      Neuroscience Program of Academia Sinica (NPAS) Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Predictive coding model accounts for the altered information processing in individuals with schizophrenia2019

    • 著者名/発表者名
      Huang YY
    • 学会等名
      The OTROC Annual Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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