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2014 年度 実績報告書

意思決定のための価値の生成と統合の脳機能:数理モデルの提案とその実験検証

公募研究

研究領域予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用
研究課題/領域番号 26120732
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

中原 裕之  独立行政法人理化学研究所, 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) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード意思決定 / 強化学習 / 神経科学 / 価値 / 経済学
研究実績の概要

本研究の目的は、「意思決定のための価値の生成と統合の脳機能」の解明にある。目的達成に向け、数理モデル提案と実験検証を合わせて行うことに留意し、研究を進めた。この目的は二つに大別できる。
目的Iは価値の「学習」、特に「価値予測を形成する脳内入力の表現学習」と価値学習の関係に焦点をあてている。ここではドーパミン神経細胞活動を題材に、従来想定の“直観的、習慣的なモデルフリー脳機構”を置き換え、「表現学習と統合されたモデルフリー学習」の提案/検証を行う。この着想自体が国際的にもユニークであり、この構想と将来の研究の方向を提案したオピニオン論文 (Nakahara H, 2014, Current Opinion in Neurobiology. 25: 123-129) は、様々な方面から良い反響を得た。さらに、この構想の実例として、新しい強化学習の脳計算モデルを構築し、それを実験データと比較した論文も発表した (Kaveri S, Nakahara H, 2014, PLoS ONE. 9(10): e108142.)。
目的IIは価値に基づく「行動選択」、特に「複数の価値統合による行動選択」に焦点を当てている。特に社会的意思決定をとりあげ、異なる起因で生成された複数の価値統合がそれぞれ脳内のどこで処理されるかの脳機能解明を目指している。ヒトfMRI実験では、従来想定の価値意思決定試行に加え、他者への報酬に起因する価値付加試行を用意し、そこでの価値意思決定を検討している。さらに他者価値付加試行の検討のために、自己価値付加試行も実験課題に入っている。これらの試行を用いて、脳の情報処理を深く解析できるモデル化解析手法を適用した。なお、これらの予備的成果は、複数の学会発表で高い評価を得ることができた。また、学術論文執筆に向け、より徹底した実験データの取得と解析も進めることができた。

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

欲を言いだせばきりがないというのが事実ではあるが、目的I,IIの両方でほぼ順調と考えている。目的Iは、構想の提案とその実装の最初の一例を成果として出版することができたので、おおむね順調に進んだと言える。目的IIも学術論文の投稿準備への入り口まで何とか進んだので、おおむね順調である。

今後の研究の推進方策

今後は目的IIに力点をおいて進めたいと考えている。特に、学術論文誌への投稿をするための一段深いレベルのデータ解析を進めることと論文執筆を順調に進めたい。また、適時状況に応じて、一部追加実験を行うことを視野に入れている。たとえば、現在の実験データに追加すべき実験および現状の解析からその先に解明すべきも明らかなので、その検討に資する実験を行う。また、本研究の意義を知らしめるために、学会などに積極的に発表していく予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dual Reward Prediction Components Yield Pavlovian Sign- and Goal-Tracking.2014

    • 著者名/発表者名
      Kaveri S, Nakahara H
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 9(10) ページ: e108142

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0108142

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiplexing signals in reinforcement learning with internal models and dopamine.2014

    • 著者名/発表者名
      Nakahara H.
    • 雑誌名

      Current Opinion in Neurobiology

      巻: 25 ページ: 123-129

    • DOI

      10.1016/j.conb.2014.01.001

    • 査読あり
  • [学会発表] How is reward of others added to make one's own decision in neural mechanisms?2015

    • 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
      脳と心のメカニズム 第15回冬のワークショップ 脳の計算論の未来
    • 発表場所
      北海道、日本
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-07
  • [学会発表] Dual Reward Prediction Components Yield Pavlovian Sign- and Goal-Tracking.2015

    • 著者名/発表者名
      Kaveri S, Nakahara H.
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第15回冬のワークショップ 脳の計算論の未来
    • 発表場所
      北海道、日本
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-07
  • [学会発表] How is reward of others integrated to make one's own decisions in neural mechanisms?2014

    • 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 44th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Washington DC, USA.
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-17
  • [学会発表] How is reward of others integrated to make one's own decisions in neural mechanisms?2014

    • 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
      Vision, Memory, Thought: How Cognition Emerges from Neural Network (VMT2014)
    • 発表場所
      東京、日本
    • 年月日
      2014-11-07 – 2014-11-07
  • [学会発表] Primitives for neural computations underlying social decision-making.2014

    • 著者名/発表者名
      Nakahara H.
    • 学会等名
      Workshop "One, two, and many brains"
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal.
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19
  • [学会発表] Neural mechanisms of integrating others’ outcomes to make one’s own decisions.2014

    • 著者名/発表者名
      Fukuda H, Suzuki S, Ma N, Harasawa N, Ueno K, Gardner JL, Ichinohe N, Haruno M, Cheng K, Nakahara H.
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神奈川、日本
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] Neural computation and social decision-making.2014

    • 著者名/発表者名
      Nakahara H.
    • 学会等名
      OIST Computational Neuroscience Course (OCNC2014)
    • 発表場所
      沖縄、日本
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Learning, Decision-Making, and Neural Coding.2014

    • 著者名/発表者名
      Nakahara H.
    • 学会等名
      NII Shonan Meeting "Deep Learning: Theory, Algorithms, and Applications"
    • 発表場所
      神奈川、日本
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-19
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.itn.brain.riken.jp/index.html

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公開日: 2016-06-01  

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