2016 Fiscal Year Annual Research Report
ラットにおけるメタ認知の存在証明：行動分析・神経記録・数理モデルによる統合的理解
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15J08974
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
結城 笙子 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | ラット / オペラント条件付け / 遅延見本合わせ / メタ認知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタ認知とは、記憶や知識などの内的な情報の評価に基づいて、適応的に行動方略を制御する能力である。本研究の目的は、ラットをこの適応的な行動制御としてのメタ認知のモデル動物として確立し、メタ認知の制御機構を行動・神経活動レベルで総合的に理解することである。
モデル動物を利用した研究ではヒト研究との連続性をどう担保するかが常に問題となる。そこで昨年度はラットとヒトの研究の連続性を担保するために、ラット研究と同様な構造を持つメタ認知課題をヒトに行ってもらい、課題中の脳活動を従来のヒト研究の知見と比較し、一貫した関与部位があることを確認した。今年度はメタ認知に基づいた行動選択の神経基盤を明らかにするために、この脳活動データを詳細に解析し、内側前頭前野の腹側部と背側部、楔前部の3領域をつなぐ内側前頭前野-楔前部間の機能的結合の強度が、ハイリスク・ハイリターンとローリスク・ローリターンのどちらを選んだかに応じて有意に異なることを明らかにした。特に内側前頭前野の腹側部と背側部の機能的結合は、リスク選択をメタ認知に基づいて行っていた参加者ほど強いという個人間での対応も示した。これは、動物研究の視点を取りいれることで、ヒトのメタ認知的な行動制御に特異的な脳内ネットワークが直接関与することを示した初めての研究である。そのため、英語論文としてまとめ、著名国際一般紙への投稿準備を行っている。
さらに、昨年度はラットがメタ認知を用いなければ不可能な行動制御を示すことを実験的に検証したが、本年度はこれを英語論文にまとめ、国際専門誌に発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
メタ認知は主に自身の認知状態の評価とそれに基づく認知・行動の制御の2段階の処理によると考えられる。メタ認知の神経基盤はこれまで主にヒト研究で行われてきたが、ヒト研究は特に自身の認知の評価部分に焦点を当ててきた。そのため、こういったメタ的な評価を適切に認知や行動方略の制御に反映させる過程の神経基盤は未だに明らかでない。
そこで、昨年度に取得した動物課題と共通の構造を持つメタ認知課題中のヒトの脳活動データをより詳細に解析し、ラットからの神経記録に先んじて、メタ認知的評価を行動制御に反映させる過程の神経基盤の作業仮説を探索した。その結果、内側前頭前野の腹側・背側部、楔前部間の機能的結合が行動選択に反映された確信度の高低に、また個人間では内側前頭前野間の機能的結合が記憶確信度を行動選択に反映された程度に対応することが示唆された。これらの結果は、今後メタ認知課題中のラットから神経記録を行い、メタ認知的評価を行動制御に反映させる過程の神経基盤を探索する際の作業仮説となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題はメタ認知に関して特定の行動や脳活動が持つ機能やそれらの関係性を示し、メタ認知的行動を総合的に理解することを目的とするものである。昨年度までに引き続きメタ認知課題中のラットからの神経記録を準備・実施する予定であるが、自由行動下で複雑な系列行動を行うラットの神経活動を計測するための実験系の構築に想定以上に困難が伴うことが分かった。
そこで、ラット用のメタ認知課題や実験系の改良と並行して、動物課題と共通の構造を持つメタ認知課題中のヒトの脳活動データからもメタ認知的行動の予測モデルの作成を試みる。ヒト実験では脳活動データだけでなく、メタ認知的行動が現れる反応潜時や時系列情報、またはより一般的なワーキングメモリの容量なども取得している。
これらの行動・神経データを組み合わせで、メタ認知的な行動選択自体やその適切さの予測に各変数がどのように関与するかを明らかにすることで、メタ認知に関して特定の行動や脳活動が持つ機能やそれらの関係性を統合的に理解することを目指す。
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