Exploration of adaptive functions of metacognition: hypothesis exploration using constructive methods and its experiential verification

メタ認知とは、確信度などの自身の内的状態を利用した行動の適応制御である。複雑な問題解決場面で確信度を参照できることは、自信がない場合はやみくもに行動せずに刺激を再度確認するなどの行動を可能にし、より柔軟で効率的な問題解決を可能にする。動物のメタ認知研究はこの前提の下に開始され、既に複数の動物種で肯定的な結果を得ている。これはメタ認知が進化の産物であることを示唆するが、動物でメタ認知が機能する複雑な問題解決場面を再現するには各動物種の特性に応じた課題の最適化が必須となるため、知見の種間比較・統合によるその適応的意義と進化プロセスの追究が困難であった。本研究は、動物のメタ認知研究の知見を反映させたシミュレーションによる仮説探索と、その仮説に基づいた行動・神経記録実験による仮説の実証と神経機序の解明により、メタ認知の進化過程に関する妥当な仮説の提案を目指すものである。2022年度は、まずメタ認知が何らかの形で学習や進化に寄与する条件をシミュレーションにより探索した。具体的には、記憶状態などの内部状態に基づいて行動を学習可能なメタ認知エージェントを設定し、学習・進化シミュレーションを行った。仮説探索では、強化学習のみ、もしくは記憶課題における遅延時間などの外的な手がかりしか参照できないエージェントに対し、生存・繁殖に追加でコストがかかるが、自身の記憶状態を直接参照できるメタ認知エージェントが有利となる条件を探索した。その結果、課題において学習する必要のある刺激-反応連合の数が多い、もしくは記憶すべき刺激が複数の次元でコーディングする必要がある複合刺激である場合にメタ認知が進化することが示唆された。また、学習速度に関する興味深い知見として、メタ認知は刺激・反応関係が複雑な場面等の強化学習アルゴリズムが有効に働かない状況下で学習を促進するという機能を持つことを示唆する結果も得ている。

メタ認知とは、確信度などの自身の内的状態を利用した行動の適応制御である。複雑な問題解決場面で確信度を参照できることは、自信がない場合はやみくもに行動せずに刺激を再度確認するなどの行動を可能にし、より柔軟で効率的な問題解決を可能にする。動物のメタ認知研究はこの前提の下に開始され、既に複数の動物種で肯定的な結果を得ている。これはメタ認知が進化の産物であることを示唆するが、動物でメタ認知が機能する複雑な問題解決場面を再現するには各動物種の特性に応じた課題の最適化が必須となるため、知見の種間比較・統合によるその適応的意義と進化プロセスの追究が困難であった。本研究は、動物のメタ認知研究の知見を反映させたシミュレーションによる仮説探索と、その仮説に基づいた行動・神経記録実験による仮説の実証と神経機序の解明により、メタ認知の進化過程に関する妥当な仮説の提案を目指すものである。2022年度は、まずメタ認知が何らかの形で学習や進化に寄与する条件をシミュレーションにより探索した。具体的には、記憶状態などの内部状態に基づいて行動を学習可能なメタ認知エージェントを設定し、学習・進化シミュレーションを行った。仮説探索では、強化学習のみ、もしくは記憶課題における遅延時間などの外的な手がかりしか参照できないエージェントに対し、生存・繁殖に追加でコストがかかるが、自身の記憶状態を直接参照できるメタ認知エージェントが有利となる条件を探索した。その結果、課題において学習する必要のある刺激-反応連合の数が多い、もしくは記憶すべき刺激が複数の次元でコーディングする必要がある複合刺激である場合にメタ認知が進化することが示唆された。また、学習速度に関する興味深い知見として、メタ認知は刺激・反応関係が複雑な場面等の強化学習アルゴリズムが有効に働かない状況下で学習を促進するという機能を持つことを示唆する結果も得ている。