日程：2012年1月16日(月)-18日(水)
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会場：
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ルスツリゾート（北海道蛇田郡留寿都村字泉川13）
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 http://www.rusutsu.co.jp/winter/ |
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| 会場地図: |
ノースウイング コンベンションホール 18番ホール |
スケジュール:
| 1月16日（月）-18日(水） | |
| 「脳内シミュレーション」 "Simulation in the brain" |
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| 16日 | トピックセッション |
| 18:10-19:00 | 長井志江（大阪大学） |
| 19:10-20:00 | 千住 淳（University College London） |
| 20:10-21:00 | Ben Seymour（University College London） |
| 21:00-23:00 | ポスターセッション |
| 17日 | スペシャルセッション |
| 15:30-16:20 | George Dragoi (Massachusetts Institute of Technology) |
| 16:30-17:20 | Rajesh Rao (University of Washington) |
| 17:30-18:20 | 吉田和子（University College London) |
| 20:00-22:00 | ポスターセッション |
| 18日 | トピックセッション |
| 9:00-9:50 | 中野珠実（大阪大学） |
| 10:00-10:50 | 豊泉太郎（理化学研究所） |
| 11:00-11:50 | 寺前順之助（理化学研究所） |
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| 冬のワークショップ ポスター | |
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Abstracts and References：Yukie Nagai
長井志江 Osaka University
Mutual Shaping between Caregivers' Scaffolding and Infants' Development:New
Insights from Cognitive Developmental Robotics
How do caregivers assist infants' development? How do infants influence
caregivers' scaffolding? Despite the important role caregivers play in
infants' development, little is known about the mechanism. I'll present
our synthetic approach to understanding how caregivers and infants
mutually shape their interaction to facilitate infants' development. It
is known that caregivers significantly exaggerate their actions as well
as speech when interacting with infants compared to interacting with
adults. Our synthetic approach using infant-like robots demonstrates how
the exaggeration in caregivers' actions, called motionese, facilitates
learning of infants and how motionese is elicited and shaped by immature
attention of infants.
References:
Y. Nagai and K. J. Rohlfing, "Computational Analysis of Motionese Toward
Scaffolding Robot Action Learning," IEEE Transactions on Autonomous
Mental Development, vol. 1, no. 1, pp. 44-54, May 2009.
Y. Nagai, A. Nakatani, and M. Asada, "How a robot's attention shapes the
way people teach," in Proceedings of the 10th International Conference
on Epigenetic Robotics, pp. 81-88, November 2010.
Homepage: http://cnr.ams.eng.osaka-u.ac.jp/~yukie
(All publications are available in the above homepage.)
Atsushi Senjyu
千住 淳
Birkbeck, University of London
"自発的な社会的認知の定型・非定型発達”
適応的な社会行動を行うためには、複雑で流動的な社会的環境の
中で、社会行動に関連した情報を素早く、また自発的に読み取り、
適切なタイミングで反応することが不可欠である。しかしながら、
旧来型の認知心理学実験では、構造化された実験環境において、明
確な教示に基づいた反応を計測することがほとんどであり、社会的
認知の「自発性」を十分に捉えているとは言い難い。
ことばによる教示が不可能であり、旧来型の認知実験には乗って
こない乳幼児を対象とした研究は、必然的に彼ら・彼女らの自発的
な反応を引き出し、定量化するデザインとなっている。こういった
乳児研究の知見が蓄積されるにつれて、心の理論など高度な社会的
認知能力が、生後１－２年の間に急速に発達することが明らかと
なってきた。一方、演者らの最近の研究により、旧来型の認知実験
では十分に高い社会的認知能力を示す高機能自閉症者において、定
型発達の乳児期から見られるような自発的な社会的認知が見られな
いことも示唆されている。本講演では、こういった自発的な社会的
認知の定型発達、および自閉症におけるその障害の基盤について議
論する。
References:
Senju, A., Southgate, V., Snape, C., Leonard, M., & Csibra, G. (2011).
Do 18-months-olds really attribute mental states to others? A critical
test. Psychological Science, 22, 878-880.
Senju, A., Southgate, V., White, S., & Frith, U. (2009). Mindblind
eyes: An absence of spontaneous theory of mind in Asperger syndrome.
Science, 325, 883-885.
Senju, A., & Csibra, G. (2008). Gaze following in human infants
depends on communicative signals. Current Biology, 18, 668-671.
Ben Seymour
Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, UCL, London, UK
Consultant Neurologist, Addenbrookes Hospital, Cambridge, UK.
Painful Decisions.
What is pain? Philosophers and psychologists have long debated whether
it is an emotion, sensation, or a cognitive state. This argument into
the phenomenological nature of pain has very much influenced human
neuroimaging studies of pain, which have attempted to map brain
regions to distinct components of the pain experience. But after 20
years of neuroimaging, we are not much closer to understanding how
pain is processed in the brain. I will trace the history of theories
of pain, and argue for a new approach. This is based on building a
mechanistic understanding centred on the ecological functions that
pain performs, rather than what pain feels like. This allows us to
take a decision-based approach to the way in which pain shapes our
behaviour and perceptions as a signal of tissue injury. I will show
recent data that suggests a surprisingly different organisation of the
pain system than that traditionally held. This raises important
questions and challenges that pain research needs to address to make
progress towards clinical goals.
George Dragoi
The Picower Institute for Learning and Memory
Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology.
Preplay of future place cell sequences by hippocampal cellular assemblies
During spatial exploration, hippocampal neurons display a sequential
firing pattern in which individual neurons fire specifically at the animal?s
locations along the trajectory (place cells). According to the prevalent model
of hippocampal cell assembly activity, place cell firing order is established
for the first time during the exploration to encode the spatial experience and
is subsequently replayed during rest or slow-wave sleep for consolidation of
the encoded experience. In contrast with this model, we report that temporal
sequences of firing of place cells expressed during a novel spatial experience
occurred in a significant number of occasions during the resting or sleeping
period preceding the novel experience. This phenomenon called ?preplay?
occurred in disjunction with sequences of replay of a familiar experience. Upon
repeated exposure to the same track or initial exposure to a contiguous novel
one, the post-run play of place cell sequences became stronger than the pre-run
play, in parallel with an increased stability, spatial-tuning, and coordination
of place cell sequences. Mechanistically, genetic blockade of NMDAR-dependent
plasticity specifically in the upstream area CA3 abolished the
experience-dependent increase in post-run play versus pre-run play and in
parallel delayed the spatial tuning and coordination of place cell sequences
and the acquisition of a delayed alternation task in naïve animals.
Altogether, these results indicate that a novel representation of a first-time
experience on linear tracks is formed in the CA1 area on the framework of the
preconfigured hippocampal network, which is partially reorganized during the
experience and stabilized primarily via CA3 NMDAR-dependent plasticity. The
internal repertoire of the reorganized network can rapidly assimilate related
novel place cell sequences independent of CA3 NMDAR-plasticity and may
represent a neuronal correlate of schema-based accelerated learning.
References:
G. Dragoi and S.Tonegawa "Preplay of future place cell sequences by hippocampal cellular assemblies"
Nature,2011 Jan 20;469(7330):397-401
Rajesh Rao
Neural Systems Laboratory, Department of Computer Science and Engineering,
University of Washington, Seattle, USA
Reward Maximization in the Primate Brain: A Probabilistic Model of
Decision Making under Uncertainty
How does the brain learn to make decisions based on noisy sensory
information and incomplete knowledge of the world? There is evidence
that the brain engages in Bayesian inference during perception but how
are such probabilistic representations used to select actions? In this
talk, I will describe a neural model of action selection and decision
making based on the general framework of partially observable Markov
decision processes (POMDPs). The model postulates that actions are
selected so as to maximize the expected sum of rewards, where rewards
can be external (e.g., food) or internal (e.g., penalty for delay).
Action selection is based on the entire posterior distribution over
states (the "belief" state), which is computed using Bayesian
inference. A reinforcement learning algorithm known as temporal
difference (TD) learning maximizes the expected reward. I will show
how such a model provides a unified framework for explaining
experimental results in decision making that involve both information
gathering and overt actions. The resulting neural architecture posits
an active role for the neocortex in Bayesian inference and belief
computation while ascribing a role to the basal ganglia in
belief-based value computation and action selection. The model
suggests an important role for interactions between the neocortex and
the basal ganglia in learning the mapping between probabilistic
sensory representations and actions that maximize rewards.
http://www.cs.washington.edu/homes/rao/pomdp-2010.pdf
http://www.cs.washington.edu/homes/rao/bayes-bookchap-06.pdf
http://www.cs.washington.edu/homes/rao/nc_bayes_reprint.pdf
Wako Yoshida
吉田和子 Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, UCL, London, UK
Watching you, watching me, watching you
Making choices during strategic social interactions requires the
representation and updating of the goals of others. We developed a
computational model of Theory of Mind with ‘recursive sophistication’:
in which my model of your goals includes a model of your model of my
goals; and so on ad infinitum. By applying this model to the analysis
of human brain imaging data, we have shown how different regions of
the prefrontal cortex engage distinct component functions to achieve
this, revealed by their correlation with distinct parameters of belief
inference. Furthermore, we extended this approach to study autism
spectrum conditions and have shown considerable diagnostic
heterogeneity in what has otherwise appeared to be a uniform
diagnostic category. Our findings provide the first quantitative
approach that can reveal the underlying computational dysfunctions
that generate the autistic ‘spectrum’.
Yoshida W, Dolan RJ and Friston KJ.
Game theory of mind.
PLoS Computational Biology. 4(12), 2008.
Yoshida W, Seymour B, Friston KJ and Dolan RJ.
Neural mechanisms of belief inference during cooperative games.
The Journal of Neuroscience. 30(32), 10744-10751, 2010.
Tamami Nakano
中野珠実
大阪大学大学院生命機能研究科・医学系研究科
"自発性瞬目の同期現象”
我々ヒトは無意識に瞬目を1分間あたり20回もおこなっている。しかし、眼球湿潤の ためには3回/分程度で十分であることから、なぜ頻回に瞬目を行うのか、という疑問 は未だに解明されていない。そこで、映画鑑賞時の人々の瞬目のタイミングを調べた ところ、映画の非明示的な切れ目で瞬目のタイミングが同期することを発見した。さ らに、対面会話時の話し手と聞き手の間の瞬目のタイミングを調べたところ、話し手 の瞬目から数百ミリ秒後に聞き手の瞬目が有意に増加していた。さらに、この瞬目の 引き込みは、話の切れ目で生じた話者の瞬目に対して選択的に生じていたのである。 このような話者に対する聞き手の瞬目引き込みは、コミュニケーションの障害が主症 状の自閉症スペクトラム障害の成人では生じていなかった。これらの発見を基に、自 発性瞬目の機能的役割について議論したい。
Related papers
Nakano T, Yamamoto Y, Kitajo K, Takahashi T, Kitazawa S. Synchronization of spontaneous eye blinks while viewing video stories. Proceeding Royal Society of London: B 276:3635-44 (2009)
Nakano T, Kitazawa S.Eyeblink entrainment at breakpoints of speech. Experimental Brain Research. 205(4):577-81 (2010)
Nakano T.,Kato, N., Kitazawa S. Lack of eyeblink entrainments in autism spectrum disorders. Neuropsychologia 49(9):2784-90 (2011)
Taro Toyoizumi
豊泉太郎 独立行政法人理化学研究所 脳科学総合研究センター
カオスの縁を超えて
～カオスの縁とその付近における神経回路網の信号増幅および信号積分～
ランダムな結合によって細胞間の信号を伝達をする神経回路網は、その結合の強度に応じて、静的な状態（固定点領域）から動的な状態（カオス領域）へ相転移を起こすことが知られている。そのような転移点、「カオスの縁」、付近においては信号の増幅率が高く回路網の時定数が長いという情報表現に関して有益な性質が報告されている。しかし、従来から研究が進んでいる固定点領域では、結合強度の値が転移点での値から離れるに従って急速にこれらの性質が失われるために、パラメータの微調整が必要不可欠であった。本研究では神経活動の観測の精度が有限であることと、神経細胞の持つ非線形性に関する特定の条件の下で、結合強度の調整が固定点領域よりもカオス領域においてより容易であり、より高精度の情報表現が可能であることを示す。
References:
http://pre.aps.org/abstract/PRE/v84/i5/e051908
Jun-nosuke Teramae
寺前順之介 理化学研究所脳科学総合研究センター、JSTさきがけ
大脳皮質自発ノイズの起源と機能：EPSPの対数正規分布とスパイク伝播の最適化
動物が外界からの刺激を受けない時でも、大脳皮質の神経細胞は低発火率で不規則な活動を続けている。この自発発火活動は皮質情報処理の基盤であり、感覚刺激の認知や推定において重要な役割を果たす。しかし皮質回路がこの活動を維持するメカニズムは未解明であり、特にこの活動が示す一件矛盾する諸性質（不規則性、膜電位のUP状態、正確な発火シーケンスの反復）を整合的に説明する事は出来なかった。本発表では、皮質興奮性細胞間に稀に極めて大きいEPSPが存在するという最新の知見がこの問題が一挙に解決する事を数値計算と理論的考察によって示す。皮質興奮性細胞間には稀に平均EPSP強度の数十倍の巨大EPSPが存在し、その結果EPSP振幅分布は右に長い裾を引く対数正規分布で記述される。この強弱シナプスの共存が鍵となり、皮質自発発火活動が安定して実現される事、またこの構造が自発活動の機能的意義を自然に提示する事も報告したい。
| 主催 | 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク |
| ATR脳情報研究所 | |
| 沖縄科学技術大学院大学先行研究プロジェクト | |
| 大阪大学 グローバルCOEプログラム「認知脳理解に基づく未来工学創成」 | |
| 科学技術振興機構CREST「脳神経回路」領域 | |
| 科学技術振興機構ERATO「浅田プロジェクト」 | |
| 科学技術振興機構ERATO「岡ノ谷情動情報プロジェクト」 | |
| 科学技術振興機構PRESTO「脳情報の解読と制御」 | |
| 心の先端研究のための連携拠点（WISH）構築 | |
| 最先端研究開発支援プログラム「心を生み出す神経基盤の遺伝学的解析の戦略的展開」 | |
| 最先端研究開発支援プログラム「複雑系数理モデル学の基礎理論構築とその分野横断的科学技術応用」 | |
| 新学術領域研究「質感認知の脳神経メカニズムと高度質感情報処理技術の融合的研究」 | |
| 新学術領域研究「精神機能の自己制御理解にもとづく思春期の人間形成支援学」 | |
| 新学術領域研究「ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明 | |
| 新学術領域研究「予測と意思決定の脳内計算機構の解明による人間理解と応用」 | |
| 玉川大学 グローバルCOEプログラム 社会に生きる心の創成 | |
| 日本神経回路学会 | |
| 理化学研究所次世代計算科学研究開発プログラム脳神経系チーム | |
| 理化学研究所脳科学総合研究センター | |
| 共催 | 東京大学最先端数理モデル連携研究センター |
| 北海道大学脳科学研究教育センター |