| 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．まず，これまでの研究の継続で，マウスの行動課題を実施した．同課題は，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．本研究は，p=0.8に設定した交互条件 (alternating condition) と，p=0.2の連続条件 (repeating condition) を，別々の野生型マウスで実施した．
行動課題時の各マウスで，神経活動を電気生理学的に計測した．Neuropixels1.0を用いた．この計測では，眼窩前頭皮質・運動野・線条体・頭頂葉・海馬・聴覚野の神経活動を大規模計測した．1日の計測で，1または2領野から神経活動を計測した．
行動モデル化の結果，行動課題の交互条件・連続条件でのマウスの選択行動は，それぞれ，モデルフリー戦略・状態推定戦略に適合することを発見した．神経活動計測の結果，上記の6領野のほぼ全てが，両戦略の報酬予測を表現した．これらの結果は，少なくとも行動戦略の過学習の段階では，脳の複数領野がモデルフリー戦略・状態推定戦略を表現することを示唆する．
これらの行動実験，行動モデル化，神経活動計測と解析で，プレプリントを発表した (bioRxiv)．現在，国際的な学術雑誌に成果を投稿中である．
また，行動課題時のマウスで，眼窩前頭皮質の光抑制実験を行った．同実験では，GtACR2を発現したアデノ随伴ウイルスを，眼窩前頭皮質に注入した．予備実験の結果，交互条件・連続条件でともに，光抑制で，適切な行動バイアスの獲得が遅れることがわかった．今後も実験を継続する．
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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．神経活動解析の結果と，行動実験・行動モデリングを統合し，プレプリントを発表した．一方で，光抑制の実験は遅れている．これらを統合し，おおむね順調とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
プレプリントでまとめた成果を，国際的な学術雑誌に発表する．同時に，神経活動抑制の実験を進める．さらに，人工神経回路網での行動選択モデル化を進める．人工神経回路網の人工素子の活動と，マウスの神経細胞の活動を比較する．得られた成果をまとめ，国際的な学術雑誌に投稿する．
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