脳の計算論と生物学の統合による感覚減衰の発生機序の解明及び精神疾患理解への展開

通过脑计算和生物学的结合阐明感觉衰减的机制并发展对精神障碍的理解

基本信息

批准号：
22KJ3167
负责人：
出井勇人
金额：
$ 3.33万
依托单位：
National Center of Neurology and Psychiatry
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、自由エネルギー原理に基づいた再帰型神経回路モデルを用いて、感覚減衰の自己組織化シミュレーションを行い、その変調として統合失調症や自閉スペクトラム症をはじめとする精神疾患の計算メカニズムを理解することを目的としている。本年度は、感覚減衰に関する新しい計算理論を考案し、神経回路モデルを用いたシミュレーション実験を行った。具体的には、感覚減衰は自己の運動予測に対して予測可能性が常に高く変動性が小さい刺激において生じ、逆に予測可能性の変動性が高い刺激においては感覚が増幅されるという新しい理論を提案した。実験では、シミュレーション環境上にアームロボットを構成し、物体を自身で動かす文脈と、物体が外部的に動かされ、その予測可能性が変動する文脈について、それぞれの視覚運動パターンの学習データを用意した。学習データを階層的な再帰型神経回路モデルに学習させた結果、物体を自身で動かす文脈においては、感覚皮質に対応する神経回路モデルの部位の神経ダイナミクスが減弱し、一方で、外部的に物体が動かされる文脈においては、同部位の神経ダイナミクスが増幅されるように自己組織化されることを確認した。また、感覚領域における神経ダイナミクスの減弱と増幅は、前頭葉に対応する高次の実行領域の神経ダイナミクスの変化に応じてスイッチングされることが分かった。さらに、多感覚を統合する連合領域における予測誤差の反応性を実験的に操作し学習への影響を調べた結果、連合領域で予測誤差反応性を小さくすることで感覚領域での感覚減衰が起きにくくなる一方で、逆に大きくした場合には感覚減衰のメカニズムは発達するが、実行領域に基づいた動的な環境への適応能力が低下することが分かった。これらの結果は、統合失調症における感覚減衰や自己感の変調、自閉スペクトラム症における感覚減衰の正常さと認知柔軟性の低下、といった相違性について示唆を与える。

这项研究的目的是使用基于自由能原理的递归神经回路模型来自组织，并了解精神疾病的计算机制，例如精神分裂症和自闭症谱系障碍，作为调节。今年，我们设计了一种有关感觉衰减的新计算理论，并使用神经电路模型进行了模拟实验。具体而言，我们提出了一种新理论，即在刺激中发生感官衰变，这些刺激总是可以预测的，并且在预测一个人的电机的预测中，而另一方面，在高度可预测且可变的刺激中会放大感觉。在实验中，在模拟环境上构建了一个ARM机器人，并为对象本身移动的上下文以及对象被外部移动及其可预测性变化的上下文准备了每个视觉运动模式的学习数据。由于将训练数据训练成层次递归神经电路模型，我们证实，在移动对象本身的背景下，与感觉皮质相对应的神经电路模型的神经动力学会减弱，而在外部移动对象的背景下，同一位点的神经动态是自动组织的，是自动组织的，以使其扩增它们。还发现，在与额叶相对应的高阶执行区域的神经动力学变化的响应时，感觉区域中神经动力学的衰减和扩增会切换。此外，我们通过实验操纵相关区域中预测误差的反应性来研究对学习的影响，从而整合了整合多感官，并检查了对学习的影响，我们发现，在相关区域中的预测误差反应虽然很难降低感官区域中的传感衰减，但在感官范围内发展的能力，但在感觉环境中会提高，但可以使动力延迟，但它是在感官范围内提高的，但仍能提高感官的机制，但仍可降低效率的衰减。减少。这些结果表明，诸如精神分裂症的感觉衰减和自sensens的调节之类的差异，以及自闭症谱系障碍感觉衰减的正常和认知灵活性。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

脳の階層的な言語獲得のシミュレーション研究

大脑分层语言习得的模拟研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹
通讯作者：
小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹

Elucidating multifinal and equifinal pathways to developmental disorders by constructing real-world neurorobotic models

通过构建真实世界的神经机器人模型阐明发育障碍的多最终和等最终途径

DOI：
10.31234/osf.io/6wfd7
发表时间：
2023
期刊：
PsyArXiv
影响因子：
0
作者：
Idei Hayato;Yamashita Yuichi
通讯作者：
Yamashita Yuichi

行為と結果の時間ずれを考慮した感覚減衰と自己主体感の変分再帰型神経回路モデリング

考虑行动和结果之间的时间滞后的感觉衰减和自我代理感的变分循环神经回路建模

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也
通讯作者：
尾形哲也

自由エネルギー原理に基づく感覚減衰の発達過程の計算論的説明

基于自由能原理的感觉衰减发展过程的计算解释

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹;飯島真理子;出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳
通讯作者：
出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳

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作者：
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出井勇人其他文献

，沖縄県多良間島の淡水レンズにおける硝酸性窒素の起源と挙動に関する2021 年調査報告

，2021年冲绳县多良间岛淡水晶状体中硝态氮的起源和行为研究报告

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹;飯島真理子;出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳;飯島真理子;飯島真理子;丸山莉織・安元剛・水澤奈々美・天野春菜・神保充・渡部終五・高田遼吾・廣瀬美奈・新城竜一・細野高啓・飯島真理子・井口亮・安元純;丸山莉織・水澤奈々美・安元純・飯島真理子・安元剛・廣瀬美奈・井口亮・神保充・渡部終五・安元剛;飯島真理子・安元剛・安元純・井口亮・中村崇・酒井一彦・廣瀬美奈・水澤奈々美・鈴木淳・神保充・渡部終五;山本祐生（熊本大・理学部）・細野高啓（熊本大・大学院先端科学研究部）・Oktanius Richard Hermawan，新城竜一，伊藤湧人，宋科翰，安元純，宮城もね，松岡走，高田遼吾，安元剛，丸山莉緒，三雲沙貴，飯島真理子
通讯作者：
山本祐生（熊本大・理学部）・細野高啓（熊本大・大学院先端科学研究部）・Oktanius Richard Hermawan，新城竜一，伊藤湧人，宋科翰，安元純，宮城もね，松岡走，高田遼吾，安元剛，丸山莉緒，三雲沙貴，飯島真理子

The effects of groundwater runoff on the coastal bacterial communities near the Ryukyu Limestone area

地下水径流对琉球石灰岩地区附近沿海细菌群落的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹;飯島真理子;出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳;飯島真理子;飯島真理子;丸山莉織・安元剛・水澤奈々美・天野春菜・神保充・渡部終五・高田遼吾・廣瀬美奈・新城竜一・細野高啓・飯島真理子・井口亮・安元純;丸山莉織・水澤奈々美・安元純・飯島真理子・安元剛・廣瀬美奈・井口亮・神保充・渡部終五・安元剛;飯島真理子・安元剛・安元純・井口亮・中村崇・酒井一彦・廣瀬美奈・水澤奈々美・鈴木淳・神保充・渡部終五;山本祐生（熊本大・理学部）・細野高啓（熊本大・大学院先端科学研究部）・Oktanius Richard Hermawan，新城竜一，伊藤湧人，宋科翰，安元純，宮城もね，松岡走，高田遼吾，安元剛，丸山莉緒，三雲沙貴，飯島真理子;水澤奈々美，井口亮，飯島真理子，丸山莉緒，安元純，安元剛，廣瀬美奈，渡部終五
通讯作者：
水澤奈々美，井口亮，飯島真理子，丸山莉緒，安元純，安元剛，廣瀬美奈，渡部終五

琉球石灰岩地域における陸水のメタゲノム解析

琉球石灰岩地区内陆水域宏基因组分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹;飯島真理子;出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳;飯島真理子;飯島真理子;丸山莉織・安元剛・水澤奈々美・天野春菜・神保充・渡部終五・高田遼吾・廣瀬美奈・新城竜一・細野高啓・飯島真理子・井口亮・安元純
通讯作者：
丸山莉織・安元剛・水澤奈々美・天野春菜・神保充・渡部終五・高田遼吾・廣瀬美奈・新城竜一・細野高啓・飯島真理子・井口亮・安元純

琉球石灰岩地帯の地下水を対象としたメタゲノム解析

琉球石灰岩地区地下水宏基因组分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
鈴木隆太郎;出井勇人;山下祐一;尾形哲也;飯島真理子;小島知将，出井勇人，尾形哲也，菅野重樹;飯島真理子;出井勇人，大畑渉，山下祐一，尾形哲也，谷淳;飯島真理子;飯島真理子;丸山莉織・安元剛・水澤奈々美・天野春菜・神保充・渡部終五・高田遼吾・廣瀬美奈・新城竜一・細野高啓・飯島真理子・井口亮・安元純;丸山莉織・水澤奈々美・安元純・飯島真理子・安元剛・廣瀬美奈・井口亮・神保充・渡部終五・安元剛
通讯作者：
丸山莉織・水澤奈々美・安元純・飯島真理子・安元剛・廣瀬美奈・井口亮・神保充・渡部終五・安元剛