脳内他者を生かす意思決定の脳計算プリミティブの解明

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 人工知能と脳科学の対照と融合
• 研究課題/領域番号: 16H06570
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 中原 裕之 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (10312282)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 計算神経科学 / 認知神経科学 / 意思決定 / 社会行動

研究実績の概要

本研究は「脳内他者を生かす意思決定の脳計算プリミティブの解明」を目指している。脳内他者を生かす意思決定とは、端的には「脳内他者を用いた他者予測」と「その予測を用いた適切な意思決定」である。この2つの脳計算プリミティブ（基本要素）の解明である。これらの機能は、社会認知でいう「心の理論」――他者の心や意図を推測して、自らの行動に生かす――の土台となる。他者のいない状況での脳計算（価値意思決定）を「自己システム」の土台とし、脳内他者のシミュレーションを要する価値意思決定を「自己システム＋（脳内）他者システム」と捉えることで研究を進めている。この2つの基本要素の神経基盤と脳計算を明らかにするために、ヒトfMRI実験とそのデータを脳計算モデルから解釈するためのモデル化解析を適用し、理論と実験の融合研究を推進しようとしている。実験としては、本実験データの大半を取得することができており、現在、解析を進めている。脳計算と対応させつつ、「脳内他者を用いた他者予測」に対応する脳活動、そして「その予測を用いた適切な意思決定」の脳活動も見出している。さらに、「脳内他者を用いた他者予測」の難しさに応じて、「その予測を用いた適切な意思決定」が変化することを行動データから実証しつつ、その計算を行っている脳活動を特定できている。これらの成果の一部は、国内のワークショップなどや、また国内外での学会でも報告した。

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

本年度は、本研究の実験(課題１)のデータ解析を中心に研究を進めた。実績の概要に述べたように、このデータ解析が概ね順調に進んでいるので上記の区分とした。ここでは課題1についてまとめておく。この課題１の着想の根本は、「通常の（自己報酬にかかわる）価値意思決定」を基礎に、「他者の価値意思決定のシミュレーションと予測」を押さえたうえで、「その予測を生かすことが必要な自己報酬の価値意思決定」の脳計算を調べることにある。この３つを調べるために、課題1は自己試行、他者試行、メイン試行で構成されている。自己試行では、各選択肢の報酬の量は、その試行の最初に教示された色の数字である。一方、バーの傾きは報酬確率を表す（図参照）。他者試行では、被験者は他者の行動を予測し、それが当たれば固定報酬を得る。自己試行と異なり、他者の報酬量はいつも各選択肢の上部の数字となる（自己選択課題と異なる）。より重要なのは、他者にとっての傾きが表す報酬確率は、自己試行の時の傾きー確率マップとは異なることにある（被験者には事前に告知）。そしてメイン試行では、被験者の報酬量は色に依存せずに、他者の選択に依存する。他者は他者試行同様の選択をする一方で、その他者が選ぶ選択肢では、被験者の報酬量は下部の数字になり、他方の選択肢では上部の数字になる。したがって、このメイン試行では各選択肢の被験者にとっての価値は、他者が選ぶ選択肢に依存する。すなわち、他者の行動を予測して自らの行動選択をする必要がある。この課題１を用いたヒトfMRI実験の解析が順調に進んでいるので、この進捗をうまく生かして研究をさらに進めていく所存である。

今後の研究の推進方策

「脳内他者を生かす意思決定の脳計算プリミティブの解明」のために、まずは現在の研究成果を学術論文にまとめていくことが大きな目標となる。「脳内他者を用いた他者予測」、「その予測を用いた適切な意思決定」さらには「脳内他者を用いた他者予測の困難さ」など、これらの脳活動と脳計算を明らかにする質の高い学術論文の発表に向けて研究を進める。そのうえで、2次的目的の実験課題の準備に入ることを計画している。

研究成果

• [雑誌論文] Computational Neuroscience: Mathematical and Statistical Perspectives (2018)
  • 著者名/発表者名: Kass RE, Amari S, Arai K, Brown EN, Diekman CO, Diesmann M, Doiron B, Eden U, Fairhall A, Fiddyment GM, Fukai T, Grun S, Harrison MT, Helias M, Nakahara H, Teramae J, Thomas PJ, Reimers M, Rodu J, Rotstein HG, Shea-Brown E, Shimazaki H, Shinomoto S, Yu BM, Kramer MA.
  • 雑誌名: Annual Review of Statistics and Its Application 巻: 5 ページ: 183-214
  • DOI: 10.1146/annurev-statistics-041715-033733
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 社会知性を実現する脳計算システムの解明： 人工知能の実現に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 中原裕之
  • 雑誌名: 人工知能学会誌 巻: 32(6) ページ: 863-872
  • 査読あり
• [学会発表] Learning to make reward-guided decisions: sequential, successive, and social (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakahara H.
  • 学会等名: Gatsby-Kaken Joint Workshop on AI and Neuroscience
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural computations underlying social decision-making (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakahara H.
  • 学会等名: The Seventh International Symposium on "Biology of Decision Making", SBDM2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural mechanisms for social value conversion in decision-making (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda H, Ma N, Suzuki S, Harasawa N, Ueno K, Gardner JL, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
  • 学会等名: The 46th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Learning to make reward-guided decisions: sequential, successive, and social (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakahara H.
  • 学会等名: 2017 Brain-AI Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural processes for converting social value into one's own decision value (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda H, Ma N, Suzuki S, Harasawa N, Ueno K, Gardner JL, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 国際学会
• [学会発表] Neural mechanisms of predicting others' decisions for one's better decisions (2017)
  • 著者名/発表者名: Ma N, Harasawa N, Ueno K, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
  • 学会等名: The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 国際学会
• [学会発表] Reinforcement learning with environmental structures and mind of others (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakahara H.
  • 学会等名: The 11th International Conference on Cognitive Science (ICCS 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural mechanisms for deciding with predicting others in human brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Ma N, Harasawa N, Ueno K, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Neural mechanisms for converting social value into one's own decision value (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda H, Ma N, Suzuki S, Harasawa N, Ueno K, Gardner JL, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 国際学会