非侵襲的脳活動計測を用いたヒトの報酬系における神経修飾物質系の機能の解明

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「神経修飾物質系のメタ学習仮説」は,神経修飾物質の機能について,動物実験や臨床現場から得られた知見を,計算理論的な観点からモデル化することにより,脳における高次の学習機構の実態に迫るものである.我々はセロトニンの報酬系における機能モデルの解明ために,衝動性との関連性から,報酬予測の時間スケールを制御するという作業仮説を唱え,短期と長期の報酬予測が必要なボタン押し学習課題中の被験者の行動と,脳活動を測定した.ベイズ推定の手法を用いて被験者ごとの時間スケールを推定し,理論モデルに基づいた脳活動データ解析によって,短期の報酬予測しかできないような条件では,線条体の腹側部が,また長期の報酬予測を必要とする条件では,線条体の背側部が報酬予測に関わることを明らかにした(Neural Networks,9(8)).また時間遅れのある行動選択を行う時の被験者の報酬予測の計算モデルを明らかにした(PLos Computational Biology,2(11)).この異なる時間スケールでの報酬予測の脳内メカニズムと,セロトニンの機能に関する一連の結果を,日本神経回路学会オータムスクール,および脳を活かす・脳を読む分科研究会で発表を行った.また本年度は,新しい計算モデルのアイデアと,fMRI実験のスキルを取得するために,カリフォルニア工科大学のJohn O' Doherty博士の下で,3テスラのMRI装置を用いた実験を行った.この実験は,報酬を得るための行動がどのように生成されるかを調べたもので,被験者が環境から得られる報酬と自分の行動の間に因果関係があると感じた度合いによって,内側前頭前野が強く活動するという結果が得られた.この実験結果は,2007年10月にサンディエゴで行われる北米神経科学会において発表予定である.