能動的推論に基づく意思決定の神経回路機構の解明

ゼブラフィッシュの終脳はその小ささにもかかわらず、基本的な構造が哺乳類の終脳と共有している。私たちは、ゼブラフィッシュ成魚専用の新しい「閉ループ仮想現実空間実験システム」を考案し（下図左）、その中で危険回避行動（下図右）を学ぶ過程において、哺乳類の大脳皮質に相当する終脳の表層部の神経細胞集団の活動がどのように変化するかを調べた結果、終脳のこの部分で、周囲の景色に付与された規則を表現する神経細胞集団と、外界の望ましい状態と現実との予測誤差を表現する神経細胞集団とが活動することを見いだしました。更に、ゼブラフィッシュが予測誤差を最小にするように行動することを明らかにし、その行動選択が、能動的推論と呼ばれる原理に従っていることを示しました。本研究では、哺乳類の大脳基底核に相当する終脳の深部の神経細胞群の遺伝子発現プロファイリングや神経結合パターンの解析を行ったうえで、各種の神経細胞ごとに神経活動のイメージングや操作を行うためのトランスジェニック系統を作成し、これらを利用して、終脳の表層と深層の神経細胞群の相互作用を解析し、能動的推論もとづく制御機構の実態をあきらかにすることを目指します。

文献

• Torigoe M, Islam T, Kakinuma H, Fung CCA, Isomura T, Shimazaki H, Aoki T, Fukai T, Okamoto H. (2022) Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality. Nat Commun. 12(1):5712. doi: 10.1038/s41467-021-26010-7.PMID: 34588436
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