| 研究課題/領域番号 |
18K17916
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
横井 惇 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (70795393)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 運動学習 / 到達運動 / 瞳孔径 |
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| 研究実績の概要 |
2020年度は以下の研究課題を行なった。
（１）環境の不確実性を考慮に入れた学習モデルとしてVolatile Kalman Filter (VKF)(Piray & Daw, 2020)を選定し、これまでに得られた実験データとの比較を行った。実験開始後から数回の変化点（外乱の導入・反転などの誤差が急増するイベント）に対しては、瞳孔径はVKFによる不確実性の推定値とよく似た過渡的応答を示した。したがって少なくともこの期間においては、瞳孔径には（誤差サイズの変化に基づいた）環境の不確かさの推定値が反映されているものと考えられる。一方で、その応答は変化点が繰り返されるにつれて急激に減弱した。このような変化点に対する瞳孔径の特徴的応答は、これまでに報告されていない現象である。
（２）上記の特徴的な瞳孔径応答を再現する数理モデルの構築・検討を行った。複数の変化点への瞳孔応答の減弱は、瞳孔径に反映される環境の「不確かさ」には複数の時間スケールで更新される成分があることを示唆している。Dayan & Yu (2006) によれば、ノルアドレナリンは生物にとって予期不可能な不確かさ（例：系統誤差）を反映し、アセチルコリンは予期可能な不確かさ（例：偶然誤差）を反映すると提唱されている。したがって、変化点の繰り返しに伴う応答の減弱は、変化点による誤差そのものが被験者にとって予期可能となった事によると考えられる。つまり、（１）の瞳孔応答は、より短い時間幅で更新される予期不可能な成分と、より長い時間幅で更新される予期可能な成分とが拮抗することで形成されているものと推察される。以上の特徴を取り入れた数理モデルは、実験で得られた瞳孔径応答を定性的に再現した。さらに、予期不可能な成分と予期可能な成分の比によって学習率が調節されるモデルは、運動学習における一部の先行研究の結果を再現可能であることも確認した。
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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
2020年度は、世界規模の新型コロナウィルス感染拡大に伴い、度重なる緊急事態宣言の発令が行われたこともあり、ヒトを対象とした実験を新たに行うことが非常に困難であった。このような状況下において、これまでに得られた実験データの（再）解釈や、数理モデルの検討などを中心に研究を進める事で、より考察を深めることができた他、新たな実験の構想を得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までの実験結果と、上記した数理モデルによる考察をまとめた論文の執筆を行いつつ、状況の改善を見て新たな実験を行う。まずは実験データに関する報告をプレプリントサーバに投稿した（https://doi.org/10.1101/2021.04.03.438075）。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
世界規模の新型コロナウィルス感染拡大に伴い、度重なる緊急事態宣言の発令が行われたこともあり、当初予定していた国内外の出張が全て取りやめとなった他、予定していた量のヒトを対象とした実験を行うことが困難であった。次年度に繰り越した余剰金は引き続きRA雇用・被験者謝金に用い、状況の改善に伴い速やかに実験が可能となるよう備える。また、次年度は論文投稿・掲載料が見込まれる。
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