[カテゴリー別保管庫] 生理研研究会2013「メタ認知の脳内メカニズム」

2013年10月14日

■ メタ認知を動物で証明するってどういうことだ?

10/18(金)-19(土)の生理研国際研究集会「メタ認知」いよいよ今週末となりました。参加申し込みはギリギリまで受け付けます。ぜひ来てください！プログラムが最終版になっています。紙が必要な人はダウンロードして印刷して持参してください。

ということで今回は最終回、後藤さんのトークの予習中。

後藤さんに紹介してもらったHampton 2009 Multiple demonstrations of metacognition in nonhumans: Converging evidence or multiple mechanisms? を読んでるけど難しい。「Primary taskのperformanceとsecondary behavior (monitoringやadjustment)とが相関するのを見つけた」ってのがいわゆるメタ認知課題。でもそれだけではダメだよ、って話。

そこで出てくる論点がpublicかprivateかということ。つまりヒトにおけるメタ認知の定義が「自分自身の認知的な処理についてモニターして適応的に処理すること」というものであるとするならば、ロイドモーガン的にはprivateにアクセスできるものでないのならばメタ認知と呼ぶ必要はない(内的にアクセスするのではなくてpublicな情報にアクセスしているのだから)、という話。ここがわかったような、わからないような。

でもrejectするべき他の説明として、"behavioral cue association"というのが出てきて、これはよくわかる。つまり、primaryのほうの反応が遅れる(RTが長くなる)と、RTが長くなったという自分の反応を手がかりに出来てしまう。だから実験デザインとしてそれが出来ないようにしないといけない。RTが長くなったことを使えばそのsubject以外でも出来てしまうからprivateでもない。

primaryとsecondaryを同時に答えさせるのも応答のcompetitionが起こってしまう。だからsecondaryを先に答えさせてからprimaryを答えさせるんだよ、ってのがHamptonのPNAS 2001 "Rhesus monkeys know when they remember"での理屈だったんだろう。

"Environmental cue association"はわかるようでわからん。ある刺激条件(コヒーレンスでも輝度でも)で同じ条件だったら同じようにsecondaryが出来てしまう(generalizeできる)のではいかんって話だけど、それって同じ輝度のデータの中でもprimaryとsecondaryの間に相関がないとって話とおなじか? それなら以前のMarc Sommerの論文についてコメントしたときに書いたから分かる。それならpublicな情報だし。

わたしがメタ認知に興味を抱くのはそれが意識に関係しているかもしれないから。というのもヒトにおけるメタ認知には上記の通り定義としてintrospectionを行うことをを含んでいるから。もしメタ認知の動物モデルがintrospectionをしていないのならそれは意識の研究ではないということになるだろう。

そしてそれじたいは、研究者によってはどうでもよいことなのだろうと思う。introspectionしてようがしていまいが、課題で与えられたuncertaintyを評価して行動を調節する過程さえ解明できればよいのだろうから。そもそも俺らに意識なんて必要か? 意識の存在なんて前提とするなよ、って話となる。ヘテロ現象学。

ということでふたたびラットの因果推論の時に出てきた「因果推論に思考は必要なの?」って話と同じところまでやってきた。そういうことに興味があるから、動物心理の人の話を聞きたいと思っていたのだ。この興味をはたしてどのくらい共有してもらえるかは分からないのだけれども、はじめに後藤さんがそういった話を持ってきてくれることで議論を(mechanisticなものよりかは)もっとcognitive寄りに出来るんではないかなあとか思ってる。

ということでhampton 2009を読んでいるところですが、参加者の皆さんが後藤さんの話を聞くときに予習として読むべきファーストチョイスは日本語講演録の「比較認知科学は擬人主義とどうつきあうべきか」 ではないかと思います。ぜひ行きの新幹線で読んできてください。カムカムエブリバディー。

2013年09月27日

■ 国際研究集会「メタ認知とuncertainty」予習シリーズ：OFCは不確実性ではなくて注意?

10/18(金)-19(土)の生理研国際研究集会「メタ認知」参加申し込み受付中です。参加費タダ(<-100円から)になりました。会場隣の簡易宿舎「三島ロッジ」(一泊2400-2600円)の予約も受付中です。こちらは部屋が埋まり次第締め切ります。お申し込みはお早めに！

今年から伊佐研に小川正晃さんが加わりました。小川さんは最近Neuron 2013 "Risk-responsive orbitofrontal neurons track acquired salience"を出して、OFCの機能についてこれまでとは違った仮説を提出しています。今度の生理研国際研究集会「メタ認知」で口演していただきます。

まずNeuron 2013の仕事はどういうものかというと、OFCの神経活動が示しているのは、ShultzやKepecsが言うようなRisk(=variability=uncertainty)ではなくて、連合学習理論的な意味でのサリエンスである、というものです。

小川さんはOFC研究で有名なSchoenbaumのところに在籍して、Pearce-Hallの注意モデルをアップデートしたHaselgrove-Esberモデルというものに基づいてラットのOFCの活動を解析している。

cueが確率的にrewardを与える課題においては、rewardが出る確率が0%や100%のときと比べて、uncertainな条件(33%, 66%)では活動が上がる。Kepecsとかではこれをuncertaintyとしてモデル化していた。

そこをOgawa et alではcue-rewardのときだけではなくて、cue-no rewardでも注意を引く(salientである)というふうに考えてモデル化している。行動モデル自体についてはEsber and Haselgrove Proc. R. Soc. B 2012 "Reconciling the influence of predictiveness and uncertainty on stimulus salience: a model of attention in associative learning"などに記載されてる。

そういうわけで、神経経済学的な"value"や"risk"ではなくて、連合学習理論的なsalience (連合強度に上げ下げに伴って変化するものだから"acquired salience"と呼ばれている) のほうがより説明能力高かった、というのがこの論文のインパクト。

連合学習理論的な意味での注意理論(Pearce-Hallモデル)で言うサリエンスというのが正直さっぱりわからなくて、以前「学習心理学における古典的条件づけの理論」を読んだときも、失礼ながら澤さん執筆部分(Pearce-Hallモデル)は飛ばして読んでた。

でもやっと取っ掛かりができて、連合学習理論的な意味での注意理論というものが、視覚的サリエンシーのようなボトムアップ的注意と、ポズナー課題のようなトップダウン的注意との間で比較的立場が曖昧な、経験によって生態学的にサリエントになるもの、たとえばなぜTD人にとって顔がサリエントであり、autismにとっては顔がサリエントにならないのか、といったところに切り込むのに役立つんではないだろうかという感じがしてきた。

Basal gangliaにおいてもprediction errorだけではなくて(incentive / motivational) salienceであるみたいな話があって、以前書いたようなSNc - anterior insula - ACC のようなサリエンス回路の話に繋げられないだろうかとか、知覚的サリエンスと学習されたサリエンスとを統一的に扱えないだろうかとか、いろいろ考えたいことが出てくる。

あと、ここはもうちょっとちゃんと考えないとわからないのだけれども、小村さんのPulvニューロンのuncertaintyはなんらかのサリエンスであって、acquired salience説を使うと、pulvinarが注意に関わっているというこれまでの知見と整合的になるんではないだろうか？

ともあれ、もう一回「学習心理学における古典的条件づけの理論」借りてきて、「MackintoshモデルとPearce-Hallモデル」の部分をちゃんと読んで、ここで言っているサリエンスとはいったいなんなのか、報酬予測との関係から理解しておこうと思う。

Haselgrove & EsberってのはJohn M. Pearceと共著があって、まさに直系なのだろう。

.@alltbl 連合学習理論というのは説明できないことを見つけるとそれを説明するために逐次モデルを変えていくというかんじで部外者からするとかなり後付けな印象を持ちます。ただそれとはべつにして、パラメーターを変えてみたときの行動予測が出来るという意味での予想能力はあるので、たとえばHaselgrove-Esberモデルの場合だったら、それまでの複数の注意モデルを統合するようなモデルを作ったら、overtrainしたあとの行動選択だけではなくて、学習中の行動選択についても予測することが出来るようになった、ということのようです。

連合学習理論にはたくさんモデルがあるけれども、けっきょくは大元のレスコーラ・ワグナーモデル(もちろんもっと遡れる)での「予測誤差によって試行ごとに連合強度を変える」というのがモデルの骨子で、それ以降のさまざまなモデルはそれだけでは説明できないことについて逐次モデルをアップデートしている(通常科学)という、そういうかんじなのではないかと思う。

.@alltbl 連合学習理論の「理論、モデルとしての立ち位置」については、澤さん@kosukesa による「連合学習理論は擬鼠主義の産物か -表現論としての連合理論-」 で「中間言語としての連合学習理論」と書いておられます。

関連資料を探していたのだけれど、OUPから出版されている"Attention and Associative Learning: From Brain to Behaviour (2010)"というのを見つけた。さっそく図書館に貸借申し込みした。

.@kosukesa とりあえず2章(Pearce and Mackintosh)と9章(Philip Quinlan: On the use of the term 'attention')読んでみようかと思います。

中間言語というからにはそれには文法があって推移則があって自律性があって、その記述レベルでの予測可能性があることが必要となる。脳・神経レベルでの記述でもなければ、フォークサイコロジー的な心的現象の記述でもなくてその中間が必要だっていう問題意識には共感する。

池上さんの「サンドイッチ理論」というのも脳のハードウェアとソフトウェアとを繋ぐレベルのものこそが「モデルをつくって初めて説明できたこと」がでてくることが可能となるようなgenerativeな理論となることを構想しているのだと思う。じつは「中間言語」という言葉とよく似ている。

ただし池上さんの場合は物理的なモデルなので、その記述レベルならばソフトウェアやハードウェアベースでの記述よりもずっと正確で曖昧さが無くならないとその名に値しない。つまり、計測が正しい限り、99.9999999%みたいな精度が出るようなかんじ。(連合学習理論の方でも同じか。)

昨日書き漏らしたことだけど、uncertaintyとsalienceの関係というのがずいぶん唐突だなあと思っていたのだけれども、そういえばフリストン理論でもattentionはprecisionの逆数つまりuncertaintyに対応させていた。いまだに理解できてないのだけれど。

視覚的注意の理論では、注意を上げるとはSNを上げることであるみたいな話になるけど、そのへんと近いってことまではわかる。

.@NaotakaFujii そこは池上さんに聞いてほしいけど、もしそういうものが見つかったとしたら、精度の高さから他の可能性が排除されるんではなかろうかと思います。もしDNA説でなくてタンパク説で遺伝理論を作ったら精度の悪いなりに理論が出来るけどそれは排除されるだろうから。

いくつか補足しておくと、ニューロンレベルでの精度はけっして99.9999999%とかにはならないだろうという前提がある。コネクショニズム以降の脳観では、個々のニューロンは中間層なのであって、入力や出力に一対一対応するような表象をしている必要はないし実際していない。だから個々のニューロンは注意だろうが意志決定だろうがいろんなものを持っているし、それは計測技術が上がったら解決されるようなものではない。それにもかかわらずMTニューロンとperceptual decisionの関係とか、ITの顔ニューロンとか、思った以上にスパースな表象がなされている場所がこれまでとくに研究されてきたのだし、スパースであること自体は重要な意味を持つだろうけど、脳全体に適応できるルールではない。

いまデコーディングで行われていることは、そういった分散表象している中間層が持っている情報を読み込めるだけ読み込むための方法であって、脳では「あるニューロンが別なニューロンから情報をread outしている」ということを前提にしてその上限までは情報を読める。

はなしがとっちらかったけど、だから中間が必要だってのはいろんな領域で問題意識としてあって、神経科学ではそれはマー的な計算論だし、連合学習理論をそう捉える人もいるし、カオス遍歴のような層を考える人もいる。というあたりなのではないだろうか。

というわけで、twitterで小川さんの論文のまとめとかしてたらいつもどおり話がいろいろ膨らんでいきましたよっていう。こんなかんじで国際研究集会でもぜひ議論しましょう。カムカムエブリバディー。

2013年09月08日

■ 国際研究集会「メタ認知とuncertainty」予習シリーズ：SEFで見つかった、メタ認知の神経相関

JCでMiddlebrooks & SommerのNeuron 2012"Neuronal correlates of metacognition in primate frontal cortex"をとり上げた。

彼らはそれの前のJEP2011"Metacognition in monkeys during an oculomotor task"でサッカードによるconfidence judgement課題の行動結果を出している。マスキングのSOAで難易度調整してサッカードのlocalizationをしたあとでhigh betかlow betか選ばせる。SOAを短くすると正答率も下がって、high betの割合も減った。

だからマカクでもちゃんと難易度によってbetの割合を変えていると言うことになる。でもそれだけでは足りなくて、SOAをモニタしているだけかもしれない。だから同じSOA内で正答と誤答でのbetに比率を計算して独立でない(正答のときにhigh betが多い)ことを示している。サッカードの応答潜時をモニタしているわけでもない。

ここまで抑えた上でNeuron論文の方ではニューロンを記録している。betの違いによって発火が違っていた(ニューロンの発火が[correct - high bet] > [correct - low bet]となっていた)のはSEFだけ。

しかし二つの難点があるんではないかと思う。

1) CH > CLはreward anticipationで説明できるのでは? じっさいSEFニューロンはreward anticipationで活動がmodulateされる。おなじcorrectでもhigh betのときはlow betと比べて報酬期待が高いと言えるだろう。著者はこれに対して、もしSEFのニューロンが報酬期待をコードしているのなら、CH=IHとなるはずだ(両者は報酬の量は同じ)。だがそうなっていないから、積極的に報酬期待であるとする理由はない、と議論している。これはダメだと思う。

CH=IHとなるのはSEFが報酬期待「だけ」をコードしている場合であるが、CHとIHではそもそもdecision phaseでサッカードしている場所すら違うんだから活動が違うのは当たり前。confidenceとreward anticipationを分けるのはかなり本質的に重要。

2) もうひとつの難点は、単一のSOAでCH > CLを示していないこと。行動の論文にもあったようにべつべつのSOAが混ざっているデータからはSOAによる効果を無視できない。著者はここでSOAによってphi correlationが変わらないこと、SOAによってニューロンの発火に差が出ないことからこの可能性を排除している。

でもそんな間接的なことをするよか、[CH-CL] * SOAs という2-way ANOVAにしてやって[CH-CL]のmain effectを示してやるのがいちばん直接的。たぶん有意差なかったんだろうって私は疑ってる。

2013年08月30日

■ 国際研究集会「メタ認知とuncertaintyの脳内メカニズム」参加登録始まりました

恒例の生理研研究会ですが、今年は2009年(意識)以来の国際研究集会、つまり海外からの講演者を招待して英語で行います。テーマは「メタ認知とuncertainty」。2011年の京都での国際意識学会ASSC15のときのサテライトシンポジウムで京大の船橋先生と(当時UCLの)金井さんオーガナイズでメタ認知のシンポジウムがありましたが、国内ではそのとき以来のイベントとなります。

参加登録始まりました。Webサイトはこちら：http://www.nips.ac.jp/%7Emyoshi/workshop2013/

つか「メタ認知」ってなんですかね? というようなことはまたべつの機会に行うとして、講演者の紹介ですが、今年はトータル7人で確定しております。

[Session 1: What is Metacognition?]

  • Kazuhiro Goto (Sagami WU, Japan)
  • Ryota Kanai (University of Sussex, UK)

[Session 2: Neural Correlates of Metacognition]

  • Marc Sommer (Duke University, USA)
  • Yutaka Komura (AIST, Japan)

[Session 3: Uncertainty & Decision]

  • Masaaki Ogawa (NIPS, Japan)
  • Angela J. Yu (UCSD, USA)
  • Bahador Bahrami (UCL, UK)

いろいろ見所はありますが、神経生理学者としては、Marc Sommer vs. 小村さんのところを期待したい。SommerはSEFの話をするし、小村さんはpulvinarの話をする。ちなみにこのシンポジウムの前の週には銅谷さんの新学術のシンポジウムInternational Symposium on Prediction and Decision Makingが京都であって、そこでKepecsがトークをします。kepecsはOFCから記録している。

いったいメタ認知って脳のどこにあるのか? やっぱヒト全脳で見たいわけだけど、このへんに関しては金井さんの話での論点となることでしょう。

つかそもそもescape条件付けた課題で見えるものというのはメタ認知と言っていいのか? 後藤さんの動物心理の話ではたぶんそういうことが問題となる。連合学習理論的な説明でメタ認知は説明することは可能か?とか。

小川さんのトークでは、OFCの活動はuncertaintyではなくてacquired salienceであるという話が出てくる。これはKepecsへの反論となっているわけだけど、連合学習理論的な説明で神経活動を説明する例となっている。

Angela Yuがどういう話を持ってくるかは未定なのだけれども、"Attention, uncertainty, and acetylcholine"の話に興味がある。小川さんの話にあるように、uncertaintyとattention (salience)は関係しているのだけれども、どう関係しているか計算論的に知りたい。

Bahador Bahramiはcollective decisionの際にuncertaintyの情報が重要であるというScience論文の話が有名だけど、これはPhilos Trans論文にもあるように、メタ認知の計算論的なメカニズムの解明に寄与している。このへんについて個人的には知りたい。

とまあそういうかんじであります。楽しく議論できたらいいなと考えております。カムカムエブリバディー。

お勧めエントリ

  • 細胞外電極はなにを見ているか(1) 20080727 (2) リニューアル版 20081107
  • 総説 長期記憶の脳内メカニズム 20100909
  • 駒場講義2013 「意識の科学的研究 - 盲視を起点に」20130626
  • 駒場講義2012レジメ 意識と注意の脳内メカニズム(1) 注意 20121010 (2) 意識 20121011
  • 視覚、注意、言語で3*2の背側、腹側経路説 20140119
  • 脳科学辞典の項目書いた 「盲視」 20130407
  • 脳科学辞典の項目書いた 「気づき」 20130228
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  • 盲視でおこる「なにかあるかんじ」 20110126
  • DKL色空間についてまとめ 20090113
  • 科学基礎論学会 秋の研究例会 ワークショップ「意識の神経科学と神経現象学」レジメ 20131102
  • ギャラガー＆ザハヴィ『現象学的な心』合評会レジメ 20130628
  • Marrのrepresentationとprocessをベイトソン流に解釈する (1) 20100317 (2) 20100317
  • 半側空間無視と同名半盲とは区別できるか？(1) 20080220 (2) 半側空間無視の原因部位は？ 20080221
  • MarrのVisionの最初と最後だけを読む 20071213

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