| 研究課題/領域番号 |
23K21693
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| 補助金の研究課題番号 |
21H03492 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61030:知能情報学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
船水 章大 東京大学, 定量生命科学研究所, 講師 (20724397)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 強化学習 / 知覚意思決定 / 光遺伝学 / イメージング / マウス / 習慣行動 / 目的志向行動 / 神経活動計測 / 行動戦略 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトや動物は，ひとつの状況に対しても複数の行動戦略を用意し，その戦略を使い分ける．本研究は，戦略切り替えの神経回路基盤を，機械学習と神経科学を統合した学際的手法で解明する．具体的には，マウスの行動実験や神経活動操作と計測，AIによる行動モデル化を用いる．本研究の達成は，脳の柔軟な適応行動の神経基盤解明につながる．将来は，柔軟な行動選択が阻害される精神疾患の基礎的理解や，脳型人工知能の構築に貢献する．
（研究の概要は、前年度から変更ありません）
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| 研究実績の概要 |
ヒトや動物は，ひとつの状況に対して複数の行動戦略を用意し，その戦略を使い分ける．本研究は，戦略切り替えの神経回路基盤を，神経科学と機械学習を統合した学際的手法で解明する．具体的には，マウスの行動実験と行動モデル化，マウスの神経活動計測と操作を用いる．次年度は，まず，初年度に構築したマウスの行動課題を継続して実施した．行動課題は，音周波数の遷移確率pを操作することで，習慣行動・目的志向行動を分離できる．本研究では，p=0.8に設定した切り替え条件とp=0.2の連続条件を，別々の野生型マウスで実施した．次に，合計12匹のマウス (4匹の連続条件，8匹の切り替え条件) で，大脳新皮質の前頭葉・頭頂葉・聴覚野の神経活動を大規模計測した．これまでに，2万細胞以上の神経活動を計測した．予備的な解析の結果，前頭葉だけでなく，頭頂葉や聴覚野でも，習慣行動・目的志向行動の両行動に相関する神経活動を発見した．今後，詳細な神経活動解析を実施する．
次に，行動課題時のマウスで，神経活動を抑制する実験系を整えた．上述の神経活動解析の結果，前頭葉が習慣行動・目的志向行動に寄与する可能性がある．そこで，GtACR2を発現したアデノ随伴ウイルスを前頭葉に注入し，行動課題時に前頭葉を光抑制する実験系を開発した．また，前年度に引き続き，ChR2を抑制性細胞に発現した遺伝子改変マウスで，背側皮質の各領野を抑制する実験も実施した．結果を解析中である．
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| 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
マウスの行動課題時に，神経活動の大規模計測を実施した．合計12匹のマウスで神経活動計測が完了した．一方，光遺伝学での神経活動操作の実験では，戦略切り替えに必須な領野の同定には至っていない．光刺激の強度や刺激時刻だけでなく，光抑制する脳領野の検討が必要である．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに計測した神経活動データを解析する．2万細胞以上の神経活動データがある．この大規模データの解析で，回帰分析やデコーディングといった機械学習手法を用いる．また，行動課題時のマウスの選択行動を，強化学習モデル等で解析する．これらの行動・神経活動データをまとめ，国際的な学術雑誌に成果を投稿する．同時に，神経活動抑制の実験も進める．
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