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忘却過程を考慮した強化学習モデルによる計算論的精神医学研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2762
補助金の研究課題番号 20J01464 (2020-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2020-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分10040:実験心理学関連
研究機関一橋大学 (2023)
専修大学 (2020-2022)

研究代表者

遠山 朝子 (2020-2021, 2023)  一橋大学, 大学院ソーシャル・データサイエンス研究科, 特任助教

特別研究員 遠山 朝子 (2022)  専修大学, 文学研究科, 特別研究員(PD)
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 806千円 (直接経費: 620千円、間接経費: 186千円)
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)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード強化学習モデル / 忘却過程 / 計算論的精神医学 / 計算論モデル / 意思決定 / 精神障害 / 信頼性 / 計算機シミュレーション
研究開始時の研究の概要

様々な精神障害に特有の情報処理過程を解明するツールとして,強化学習モデルが広く研究で使われており,精神障害の予測・介入に大きな期待が寄せられている。一方で,従来使われているモデルは忘却などの現象が無視されており,こうしたモデルを使った潜在パラメータの推定には問題があった。そこで本研究では,忘却過程を取り入れたモデルを使って精神障害に特有の情報処理過程を捉え直すことを目的としている。
本研究の前半では,WEB上での実験で取得した大規模データをもとに,実験課題やモデルの基本的な精度を向上させる。研究の後半では,それらの課題とモデルを用いて,精神障害の理解に向けた実験を実施する。

研究実績の概要

本研究は,忘却過程(学習した価値がデフォルトに回帰する過程)の個人差を抽出するのに特化した選択課題と計算論モデル(強化学習モデルなど)を用いて,うつなどの精神障害を特徴づけることを目的としていた。

本年度は4月より研究再開準備支援期間として研究を再開した。まずは,昨年度Computational Brain & Behaviorに投稿していた論文の査読結果が返ってきていたため,再投稿に向けてデータの再解析,計算機シミュレーションの追加,論文の全体的な構成変更など,改稿準備を集中的に行った。この論文は,強化学習モデルのパラメータの性質についてまとめたものであるが,改稿では,モデルパラメータの再テスト信頼性の問題について特に深く検討した。信頼性の問題は計算論モデルの臨床応用に向けても重要な課題である。質問紙スコア等と比べて信頼性が低いこととパラメータ間における安定性の違いについて議論した。これは5月に再投稿をし,受理された。
その後は,昨年度までの実験結果も含めてデータの整理を進め,9月に日本心理学会第87回大会のシンポジウムで発表した。この発表に際し,うつ病と関係の深い反芻について,ベイズの定理を用いたシミュレーションにも取り組み,そこに忘却過程を取り入れることを試みた。

研究期間全体を通して,忘却過程と精神疾患の関係についての理解が深まった。オンラインで取得した大規模データからは,特に,忘却率の高い個人はうつの傾向やストレスが高く,楽観性が低いといった重要な知見を得ることができた。また,計算機シミュレーションにより,高い忘却率が反芻につながる可能性も見出した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Examinations of Biases by Model Misspecification and Parameter Reliability of Reinforcement Learning Models2023

    • 著者名/発表者名
      Toyama Asako、Katahira Kentaro、Kunisato Yoshihiko
    • 雑誌名

      Computational Brain & Behavior

      巻: 6 号: 4 ページ: 651-670

    • DOI

      10.1007/s42113-023-00175-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lack of perseveration in a reinforcement learning model induces estimation biases in the learning rate and inverse temperature.2022

    • 著者名/発表者名
      Toyama, A., Katahira, K., & Kunisato, Y.
    • 雑誌名

      PsyArXiv Preprints

      巻: -

    • DOI

      10.31234/osf.io/jz5rv

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 心身医学研究とオープンサイエンス2021

    • 著者名/発表者名
      国里愛彦・遠山朝子
    • 雑誌名

      心身医学研究

      巻: 61 ページ: 689-693

    • NAID

      130008123696

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 強化学習モデルを用いた個人差の推定2020

    • 著者名/発表者名
      遠山朝子
    • 雑誌名

      自動車技術

      巻: 11月号 ページ: 22-27

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒトの情報処理過程を理解するための強化学習モデル ― 研究の中で感じている問題意識 ―2024

    • 著者名/発表者名
      遠山朝子
    • 学会等名
      日本認知科学会 知覚と行動モデリング研究分科会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 計算論モデルを用いた精神障害へのアプローチ2023

    • 著者名/発表者名
      遠山朝子
    • 学会等名
      日本心理学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Characteristic learning process in insomnia2021

    • 著者名/発表者名
      Toyama, A. & Kunisato, Y.
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Society for Mathematical Psychology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] はじめてのオンライン心理学実験・調査:jsPsychとlab.jsを用いた作成<チュートリアルワークショップ>2021

    • 著者名/発表者名
      小林正法・国里愛彦・大杉尚之・西山慧・紀ノ定保礼・遠山朝子
    • 学会等名
      日本心理学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習モデルを用いた研究の中で感じる問題意識とアプローチ(シンポジウム「強化学習モデルを用いたヒトの情報処理過程の理解」)2021

    • 著者名/発表者名
      遠山朝子
    • 学会等名
      日本心理学会第 85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-12-25  

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