Quantification of brain state transition costs based on stochastic control theory and its application to cognitive neuroscience

基于随机控制理论的大脑状态转换成本量化及其在认知神经科学中的应用

• 批准号: 22KJ1172
• 负责人: 神谷 俊輔
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1172/
• 关键词: 脳の状態遷移; 制御理論; 神経ダイナミクス

私たちの脳は多くの神経細胞からなる力学系で、時々刻々、様々な状態に移り変わる。中でも、移り変わりに大きなコストが必要な、到達しにくい状態と、コストがさほど必要でない、到達しやすい状態があると考えられる。このように、脳の状態遷移にどのくらいのコストが必要かを定量化することは、脳の理解を促進するのと同時に、コストという観点から認知的な負荷や精神疲労、発達障害に新たな評価法や診断基準を与えることができる点からも重要である。本研究課題では脳状態遷移のコストに注目し、研究目的を①脳の状態遷移コストを、実データから正確に定量化する手法を開発すること、②状態遷移コストを様々な認知現象に応用し、認知科学に新たな視点を与えること、とした。そして、3年間を手順1: 確率モデルの導入、手順2: 低次元モデルでの遷移コストの検証、手順3: 実データへの応用 という3ステップに区切り、順を追って研究を進めていく計画を立てた。本年度は、1年目前半で行う予定であった手順1については完了し、1年目後半から2年目前半までの手順2を行っている段階である。特に、完了した手順1の成果として、決定論的なモデルにはない確率モデルの優位性を十分に示すことができた。この研究成果は2023年1月、国際誌より出版され(Kamiya et al., Journal of Neuroscience, 2023)、featured paperに選出されるなど注目度の高い論文となった。また、同論文に基づく発表として、2022年7月の国内の神経科学系の合同学会Neuro 2022での口頭発表、7月にオンライン開催された国際学会International Conference on Mathematical Neuroscienceでの口頭発表、8月のネットワーク科学研究会2022での招待講演などを行った。

The department of mechanics, the department of mechanics and the department of mechanics. In the middle of the day, please do not know if it is necessary, so that it is necessary, and so on. It is necessary to determine the level of mental fatigue known to you at the same time and at the same time, and to achieve the importance of the new method to determine the basic level of stress and the importance of the new method to determine the level of mental exhaustion and the importance of the new method. In this study, we have paid close attention to the situation, the objectives of the study are as follows: 1. The purpose of the study is to make sure that the quantitative method is correct, and that the two-state shift does not know how to use it, and how to learn about science and technology. For 3 years, please do not know how to do this. 1: make sure that the input rate is very high, hand 2: low-dimensional data transfer is required, and handset 3 is used to improve the accuracy of the program. This year, the current half of the year is scheduled to be completed, and the second half of the year and the second half of the year are currently scheduled for the second half of the year. Special attention has been paid to the results of the decision theory, and the accuracy of the decision theory is very high. In January 2023, the National Journal of Science and Technology published Kamiya et al., Journal of Neuroscience, 2023, and featured paper selected a list of high-profile articles. In July 2022, the contract Society of the Department of Divine Science of China (Neuro 2022), the International Society of International Studies (International Conference on Mathematical Neuroscience), the International Society of International Studies (IIC), and the International Academy of Science and Technology (CAS) were invited to perform the International Academy of Science in July.