予測的価値を行動に変換する神経機構

将预测值转化为行为的神经机制

基本信息

批准号：
21H02804
负责人：
濱口航介
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，報酬条件が逆転する事を予期するマウスを用いて、予測に基づく価値を表現する神経細胞の同定を目指している。また、予測に関わる脳領域の神経活動を抑制した際、予測的な行動が抑制されるかどうか調べる事で、予測的価値を行動に変換する神経機構を明らかにすることを目指した。初年度では予測的な行動を行う頭部拘束マウスを多数供給できる体制を確立した．マウスの予測的行動に対し、強化学習モデルで説明を試みた所、従来の過去の履歴だけに依存するモデルでは、予測的な行動を説明できなかった。そこで予測の成分を含む強化学習モデル(hybrid Q-learning)を新たに作成したところ、従来のモデルよりも高い精度で行動が説明でき、その背後にある価値のダイナミクスが推定できた。そこで次年度では、予測的行動を行うマウスの前頭皮質神経細胞よりカルシウムイメージングを行い、予測された価値のダイナミクスが現れるか検証した。その結果、予測に基づいた価値計算を行うことを示唆する神経活動が２次運動野の一部、Anterior Lateral Motor (ALM)領域で観測された．また光遺伝学をもちいて課題遂行中にALMを抑制したところ，予測ができずに初心者のように行動する様子が観察された。これらの結果は　Hamaguchi et al., PNAS 2022として掲載された。

在这项研究中，我们的目标是通过使用预期奖励条件逆转的小鼠进行预测来识别表达价值的神经元。我们还旨在通过研究当参与预测的大脑区域的神经活动受到抑制时预测行为是否受到抑制，从而阐明将预测值转化为行为的神经机制。第一年，我们建立了一个系统，使我们能够提供大量表现出预测行为的头部约束小鼠。当我们尝试使用强化学习模型解释小鼠的预测行为时，我们无法使用仅依赖于过去历史的传统模型来解释预测行为。当我们创建包含预测组件的新强化学习模型（混合 Q 学习）时，我们能够比传统模型更准确地解释行为，并估计其背后的价值动态。因此，在接下来的一年里，我们对参与预期行为的小鼠额叶皮层神经元进行了钙成像，以验证预测值动态是否出现。结果，在次级运动皮层的一部分、即前外侧运动（ALM）区域中观察到了基于预测的建议值计算的神经活动。此外，当我们在执行任务时使用光遗传学抑制 ALM 时，我们观察到受试者无法预测并且表现得像初学者一样。这些结果发表为 Hamaguchi 等人，PNAS 2022。

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）

From Retrospective to Prospective: Integrated Value Representation in Frontal Cortex for Predictive Choice Behavior

从回顾到前瞻性：额叶皮层预测选择行为的综合价值表征

DOI：
10.1101/2021.12.27.474215
发表时间：
2021-12-28
期刊：
bioRxiv
影响因子：
0
作者：
K. Hamaguchi;Hiromi Takahashi;Dai Watanabe
通讯作者：
Dai Watanabe

マウス前皮質の予測的価値表現は予測的な行動を担う

小鼠前皮层的预测值表示负责预测行为

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
濱口航介
通讯作者：
濱口航介

Prospective and retrospective values integrated in frontal cortex drive predictive choice

额叶皮层中整合的前瞻性和回顾性价值驱动预测选择

DOI：
10.1073/pnas.2206067119
发表时间：
2022-11-29
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子：
11.1
作者：
K. Hamaguchi;Hiromi Takahashi;Dai Watanabe
通讯作者：
Dai Watanabe