計算論と実験検証の統合による大脳皮質-大脳基底核ループの機能的役割

结合计算理论和实验验证大脑皮层-基底节环的功能作用

• 批准号: 18019033
• 负责人: 鮫島 和行
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18019033/
• 关键词: 脳生理学; 大脳基底核; 強化学習; 計算論; 意志決定; 報酬; fMRI; 前頭葉; 線条体; 意思決定; 行動価値; 脳の計算論的モデル; 神経生理

様々な入力情報から将来得られる報酬の大小を判別し、適切に意思決定する能力はヒトを含む生物の生存とって重要な脳機能の1つである。報酬に基づく意思決定とその結果からの学習行動は、近年強化学習というアルゴリズムによって説明されている。大脳基底核では、強化学習で用いられる価値の表現と比較による行動決定と、価値の更新による行動学習が行われているという仮説が提唱され、検証実験がおこなわれてきた。しかし、大脳基底核線条体の一部分はより認知的な情報処理にかかわる領域からの結合がある。そこで私は「複数の大脳皮質-基底核ループ回路は、運動のみでなく、注目すべき特徴や保持すべき記憶情報を意図的に決定するような、認知的な意志決定の際にも働く。複数のループは、複数の異なる表現における価値関数を表現し、比較し、決定する、異なるレベルでの意思決定が行われる」という仮説を新たに提唱した(Samejima & Doya 2007)。この仮説を検証するために、ヒトを被験者としたfMRI実験を行い、「複数の選択肢から報酬を予測し選択をする」認知的に意思決定する瞬間と、「複数の運動から1つを選択して運動する」運動そのものを決定する瞬間を分離した課題を遂行中の脳活動を計測した。認知的意思決定を行うevent related 活動のうち、報酬予測(のちに選択するターゲットの報酬量)を用いて脳活動の回帰分析をおこなったところ、腹側線条体の側座核(NAcc)と腹側被殻を含んだ領域で優位な相関がみられた。この結果は、運動を決めることができないような認知的意思決定時にも、被殻領域に価値の表現が現れることを示唆する。

Others 々 な intelligence into force か ら will ら れ る の size を discriminant し, appropriate remuneration に mean decision す る ability は ヒ ト を containing む creatures の と っ て important な 脳 function の 1 つ で あ る. Reward に base づ く mean decision と そ の results か ら の は learning action, in recent years, reinforcement learning と い う ア ル ゴ リ ズ ム に よ っ て illustrate さ れ て い る. Big 脳 basal ganglia で は, intensive study で い ら れ る 価 numerical と の performance comparison に よ る action decision と, 価 numerical の update に よ る action learning が line わ れ て い る と い う 仮 says the が sing さ れ, 検 certificate be 験 が お こ な わ れ て き た. A part of the large 脳 basal gangla line body <s:1> よ よ cognitive な information processing に.. わる domain ら ら <e:1> combination がある. そ こ で private は "plural の 脳 - basal ganglia cortex ル ー プ loop は, movement の み で な く, striking す べ き, 徴 や keep す べ き memory intelligence を meaning 図 に decided す る よ う な, cognitive な will decide the event の に も 働 く. Plural の ル ー プ は, plural の different な る performance に お け る 価 numerical number of masato を し, compare し, decided to す る, different な る レ ベ ル で の mean line decision が わ れ る と "い う 仮 said を new た に mention sing し た Samejima & Doya (2007). こ の 仮 said を 検 card す る た め に, ヒ ト を by 験 と し た fMRI be 験 を い, "plural の sentaku limb か ら を remuneration be し sentaku を す る" cognitive に meaning decision す る instant と, "plural の movement か ら 1 つ を sentaku し て movement す る" movement そ の も の を decided す る instant を separation し を た subject carries out in の 脳 activity を measuring し た . Line the meaning of cognitive decision を う event related activities の う ち, remuneration to measure (の ち に sentaku す る タ ー ゲ ッ ト の reward amount) を with い て 脳 activity の 帰 back analysis を お こ な っ た と こ ろ, ventral side body の side nuclear (NAcc) と ventral be shell contains を ん で だ field optimal bit phase な masato が み ら れ た. こ の results は, sports を definitely め る こ と が で き な い よ う な decide the meaning of cognitive に も, shell be に 価 numerical の performance が now れ る こ と を in stopping す る.

项目成果

Brain mechanism of reward prediction under predictable and unpredictable environmental dynamics

• DOI: 10.1016/j.neunet.2006.05.039
• 发表时间: 2006-10-01
• 期刊: NEURAL NETWORKS
• 影响因子: 7.8
• 作者: Tanaka, Saori C.;Samejima, Kazuyuki;Doya, Kenji
• 通讯作者: Doya, Kenji

線条体における行動価値と行動選択のメカニズム

纹状体动作价值和动作选择的机制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 試験医学 24・15
• 作者: Kawato;Mituo;Mitsuo Kawato;Saori C Tanaka;鮫島 和行
• 通讯作者: 鮫島 和行

線条体の行動価値と皮質-基底核回路の強化学習モデル

纹状体行为值和皮质基底节回路的强化学习模型

• 发表时间: 2007
• 作者: 鮫島和行;上田康雅;銅谷賢治;木村實
• 通讯作者: 木村實

Multiple representations of belief states and action values in corticobasal ganglia loops

• DOI: 10.1196/annals.1390.024
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: REWARD AND DECISION MAKING IN CORTICOBASAL GANGLIA NETWORKS
• 作者: Samejima, Kazuyuki;Doya, Kenji
• 通讯作者: Doya, Kenji

Estimating internal variables of a decision maker's brain: a model-based approach for neruoscience

估计决策者大脑的内部变量：基于模型的神经科学方法

• 发表时间: 2007
• 作者: Samejima;Kazuyuki
• 通讯作者: Kazuyuki