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2021 年度 実績報告書

クオリア構造と対応する情報構造の脳活動からの抽出

計画研究

研究領域クオリア構造と脳活動から得られる情報構造の関係性理解
研究課題/領域番号 20H05712
研究機関東京大学

研究代表者

大泉 匡史  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (30715371)

研究期間 (年度) 2020-10-02 – 2023-03-31
キーワード意識 / クオリア / 情報 / 統合情報理論
研究実績の概要

我々が物を見た時、音を聞いた時などに感じる、主観的な体験の質(クオリア)は、言語化できない、定量化できないものとされてきた。しかしながら、ある体験に対するクオリアを単体で特徴付けようとするのではなく、他のクオリアとの間の関係性から特徴付けることは可能である。関係性とは例えば、似ている、似ていないという関係性のことを指す。具体的には、「赤」は「ピンク」には似ているが、「青」には似ていないといった関係性である。このような関係性をたくさん集めてくると、「赤」そのものを定量化していることと実質的に同じになる。この考えに基づけば、定量化不可能であると考えられたクオリアは、様々なクオリア同士の関係性が織り成す構造、「クオリア構造」によって、定量化できる。
本研究課題の目的は、クオリア構造によって定量化される、クオリアと脳活動との間にある数理的な関係性を明らかにすることである。
今年度はまず、異なる被験者のクオリア構造同士をラベルなしで比較する, unsupervised alignmentの手法の開発を行った。開発した手法をA01土谷班が大規模心理物理実験によって抽出した、色のクオリア構造のデータに適用して、異なる被験者間でクオリア構造の対応が取れることを示した。
また、ニューラルモデルネットワークを使って、実験で観測されるクオリア構造や神経活動の対応しえる、モデルの学習則の探索を行った。特に、contrastive learningと呼ばれる教師なし学習に着目し、モデルの潜在空間がfew shot learningを可能とする構造を持っていることを示した(片岡, 大泉, 神経回路学会, 2021)。

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

今年度は異なる被験者のクオリア構造同士をつなぐunsupervised alignmentの手法を開発しこと、contrastive learningを用いたニューラルネットワークの潜在空間の研究が進展したことなどから、研究計画は概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今後は今年度の研究成果の論文化を進めていく。また、クオリア構造同士の対応関係を見る上で用いたunsupervised alignmentの手法を、B01班山田が記録する神経活動データにも適用して、神経活動データの構造とクオリア構造同士が対応するかどうかを調べることが課題である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Quantifying brain state transition cost via Schr?dinger Bridge2022

    • 著者名/発表者名
      Kawakita Genji、Kamiya Shunsuke、Sasai Shuntaro、Kitazono Jun、Oizumi Masafumi
    • 雑誌名

      Network Neuroscience

      巻: 6 ページ: 118~134

    • DOI

      10.1162/netn_a_00213

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bidirectionally connected cores in a mouse connectome: Towards extracting the brain subnetworks essential for consciousness2022

    • 著者名/発表者名
      Jun Kitazono, Yuma Aoki, Masafumi Oizumi
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 特集 意識 Ⅲ.理論的アプローチ 意識の数理的な理論はどのように実験的に検証されるべきか?2022

    • 著者名/発表者名
      大泉 匡史
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 73 ページ: 59~63

    • DOI

      10.11477/mf.2425201466

  • [雑誌論文] Information flow in the rat thalamo-cortical system: spontaneous vs. stimulus-evoked activities2021

    • 著者名/発表者名
      Ishizu Kotaro、Shiramatsu Tomoyo I.、Hitsuyu Rie、Oizumi Masafumi、Tsuchiya Naotsugu、Takahashi Hirokazu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98660-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast, cell-resolution, contiguous-wide two-photon imaging to reveal functional network architectures across multi-modal cortical areas2021

    • 著者名/発表者名
      Ota Keisuke et al.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 109 ページ: 1810~1824.e9

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2021.03.032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 意識の質(クオリア)と脳活動をつなぐ数理の探求2022

    • 著者名/発表者名
      大泉匡史
    • 学会等名
      日本視覚学会
    • 招待講演
  • [学会発表] クオリア構造の定量化と発達研究への応用2021

    • 著者名/発表者名
      大泉匡史
    • 学会等名
      日本赤ちゃん学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards elucidating the mathematical relationship between qualia and brain activity2021

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Oizumi
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 招待講演
  • [学会発表] クオリア構造の定量化に基づく意識の理論の検証2021

    • 著者名/発表者名
      大泉匡史
    • 学会等名
      CBI学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural manifold alignment for the foundation of brain-to-brain communication2021

    • 著者名/発表者名
      Genji Kawakita, Masafumi Oizumi
    • 学会等名
      日本神経回路学会
  • [学会発表] 色のカテゴリカルな神経表現の獲得2021

    • 著者名/発表者名
      片岡 麻輝, 大泉 匡史
    • 学会等名
      日本神経回路学会

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公開日: 2022-12-28  

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