予測的価値を行動に変換する神経機構

将预测值转化为行为的神经机制

基本信息

批准号：
21H02804
负责人：
濱口航介
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，報酬条件が逆転する事を予期するマウスを用いて、予測に基づく価値を表現する神経細胞の同定を目指している。また、予測に関わる脳領域の神経活動を抑制した際、予測的な行動が抑制されるかどうか調べる事で、予測的価値を行動に変換する神経機構を明らかにすることを目指した。初年度では予測的な行動を行う頭部拘束マウスを多数供給できる体制を確立した．マウスの予測的行動に対し、強化学習モデルで説明を試みた所、従来の過去の履歴だけに依存するモデルでは、予測的な行動を説明できなかった。そこで予測の成分を含む強化学習モデル(hybrid Q-learning)を新たに作成したところ、従来のモデルよりも高い精度で行動が説明でき、その背後にある価値のダイナミクスが推定できた。そこで次年度では、予測的行動を行うマウスの前頭皮質神経細胞よりカルシウムイメージングを行い、予測された価値のダイナミクスが現れるか検証した。その結果、予測に基づいた価値計算を行うことを示唆する神経活動が２次運動野の一部、Anterior Lateral Motor (ALM)領域で観測された．また光遺伝学をもちいて課題遂行中にALMを抑制したところ，予測ができずに初心者のように行動する様子が観察された。これらの結果は　Hamaguchi et al., PNAS 2022として掲載された。

在这项研究中，我们旨在确定基于预测奖励条件的小鼠预测表达价值的神经元。此外，我们旨在通过检查预测中涉及的大脑区域的神经活动是否抑制预测行为，阐明将预测价值转化为行为的神经机制。在第一年，我们建立了一个系统，该系统使我们能够提供大量的头撞小鼠，以执行预测行为。尽管我们试图使用强化学习模型来解释小鼠中的预测行为，但仅依靠过去历史的模型无法解释预测行为。因此，创建了一个包含预测组件的新的增强学习模型（混合Q学习），并且可以比常规模型更高的准确性来解释行为，并且可以估算其背后的值动态。因此，在第二年，对执行预测行为的小鼠的额叶神经元进行了钙成像，以验证是否体现了预测的值动力学。结果，在前侧运动（ALM）区域（次级运动皮层的一部分）中观察到基于预测进行价值计算的神经活动。此外，当使用光遗传学执行任务时抑制ALM时，观察到他们无法像初学者那样预测和行为。这些结果发表为Hamaguchi等人，PNAS 2022。