ラットにおけるメタ認知の存在証明：行動分析・神経記録・数理モデルによる統合的理解

大鼠元认知存在的证明：使用行为分析、神经记录和数学模型的综合理解

• 批准号: 15J08974
• 负责人: 結城 笙子
• 金额: $ 2.18万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08974/
• 关键词: メタ認知; ラット; ヒト; オペラント条件付け; fMRI; 遅延見本合わせ

本研究課題は、メタ認知に関して特定の行動や脳活動が持つ機能やそれらの関係性を示し、メタ認知的行動を総合的に理解することを目的としたものである。本年度は、平成27年度に開発した、ラットに適応可能なメタ認知課題を遂行しているラットからの脳活動記録に取り組んだ。しかし、自由行動下で複雑な系列行動を行うラットからの神経記録には想定以上の困難が伴い、最終的にメタ認知的な行動制御との対応関係を検討するために十分なデータを取得するには至らなかった。特に問題になった点として、ノーズポークを用いる空間記憶課題のパフォーマンスが、頭部に電極という一種の重りが付くことで大きく阻害されたことが挙げられる。メタ認知的な行動制御に関する神経記録に用いる行動課題については、今後さらなる検討と改良が必要である。ラットからの神経記録と並行して、過年度に取得した動物課題と共通の構造を持つメタ認知課題を遂行中のヒトの脳活動データの再解析を行い、メタ認知的な行動制御の予測と制御に有効な神経指標を探索した。これまでの解析からは内側前頭前野の腹側部と背側部、楔前部をつなぐネットワークがメタ認知に基づく行動制御に特に関与することが示唆されていたため、Dynamic causal modeling(DCM)法を用いてこのネットワーク内の情報伝播の方向性を検討することで、よい神経指標の発見を目指した。その結果、メタ認知に基づく行動制御時には、前頭前野内側部の腹側部から背側部、楔前部に至る情報伝播経路が特に変化していたことが示唆された。さらに、前頭前野内側部の腹側部から背側部への情報伝播の変化がメタ認知の行動指標の個人差と対応していた。これらの結果は、メタ認知的な行動制御を可能とする脳内ネットワークが持つ性質について示唆を与えるものであり、メタ認知の予測モデルの作成や統合的理解に貢献できると考えられる。

该研究主题旨在证明与元认知有关的特定行为与大脑活动之间的功能和关系，并提供对元认知行为的全面理解。今年，我们研究了2015年开发的大鼠的大脑活动记录，这些记录正在执行可以适应大鼠的元认知任务。但是，在自由流动下进行复杂的序列行为的大鼠的神经记录比预期的要困难得多，我们无法获得足够的数据来检查元认知行为控制和最终之间的对应关系。一个特殊的问题是，使用鼻子戳的空间记忆任务的性能极大地阻碍了电极附加到头部的事实。将来，对于元认知行为控制中使用的行为问题，将来需要进一步考虑和改进。与大鼠的神经记录并行，我们在执行元认知任务的同时重新分析了人类的大脑活动数据，这些任务具有上一年获得的动物任务共同的结构，并探索了可有效预测和控制元认知行为控制的神经指标。先前的分析表明，连接内侧前额叶皮层的腹侧，背侧和前面的网络特别参与了基于元认知的行为控制，因此我们旨在通过使用动态因果关系模型（DCM）方法来检查该网络中信息传播的信息传播方向。结果表明，在基于元认知的行为控制期间，从腹侧到背侧到内侧前额叶皮层的前牙的信息传递路径尤其改变。此外，从腹侧前额叶皮层的腹侧向背侧部分的信息传播变化对应于元认知行为指标的个体差异。这些结果提供了有关大脑网络的性质的建议，这些脑网络允许元认知行为控制，并被认为有助于创建元认知和综合理解的预测模型。

项目成果

Emergence of metacognitive behavior in rats under a reduced chance level

大鼠在降低机会水平下元认知行为的出现

• 发表时间: 2015
• 作者: Shoko Yuki;Kazuo Okanoya
• 通讯作者: Kazuo Okanoya

ラットにおけるメタ認知の成立要件

大鼠元认知的要求

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuki;S.;& Okanoya;K;結城笙子;結城笙子
• 通讯作者: 結城笙子

Reward maximization in metacognitive task by rats

大鼠元认知任务中的奖励最大化

• 发表时间: 2015
• 作者: Shoko Yuki;Kazuo Okanoya
• 通讯作者: Kazuo Okanoya

行動制御としてのメタ認知：ラットとヒトを用いた検討

元认知作为行为控制：使用大鼠和人类进行的研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Yuki;S.;& Okanoya;K;結城笙子
• 通讯作者: 結城笙子

Rats show adaptive choice in a metacognitive task with high uncertainty.

老鼠在具有高度不确定性的元认知任务中表现出适应性选择。

• DOI: 10.1037/xan0000130
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition
• 作者: Yuki;S.;& Okanoya;K
• 通讯作者: K