脳は「認知のレゴ」を組み替える？ MIT・プリンストン研究が示した再利用可能な神経回路

再帰型ニューラルネットワークでも同じ構造が生まれた

研究チームは、マウスが行った課題に似た要求を再帰型ニューラルネットワークにも学習させた。するとネットワークにも、特定の計算を担うモジュールを再利用する組織化が形成された。

この結果は、見つかった構造が記録対象となったマウスだけに偶然存在する特徴ではなく、複数の課題を効率よく処理するうえで計算上有用な解決策である可能性を示している。

「認知のレゴ」が意味すること

この考え方は、認知を複数の部品から組み立てる「構成的な認知」と結びつく。限られた神経資源から、再利用可能な部品を組み合わせたり組み替えたりすることで、多様な行動を作り出せるという見方だ。

学習にも利点があるかもしれない。新しい課題に直面するたびにゼロから学習するのではなく、すでに身につけた計算を再利用し、その組み合わせや保持する情報だけを変えられるためだ。これは、課題やルール、記憶、行動計画をすばやく切り替える柔軟な認知を説明する可能性がある。

AIにとっても設計上の示唆がある。現在のAIシステムは、関連する新しい課題に対応するために大規模な再学習を必要とすることがあり、学習済みの能力を失う問題も指摘されている。脳のように、既存の計算モジュールを組み替えて新しい課題に対応する仕組みは、今後のAI研究の設計目標になり得る。

ただし、人間の思考の仕組みを証明したわけではない

今回のマウスでの証拠は、神経活動の相関に基づくものだ。特定のクラスターが感覚記憶から行動計画へ役割を切り替えたように見える活動パターンは確認されたが、そのクラスターが行動を直接生み出していることまで証明したわけではない。

また、提供された研究情報の一つは査読前のプレプリントであり、研究成果の解釈には今後の検証が必要だ。

今後は同じクラスターを操作して確かめる

研究者は今後、課題の異なる時間帯に特定の前頭前皮質クラスターを選択的に抑制・操作する因果実験を計画している。焦点となる予測は、同じクラスターを操作しても、介入するタイミングによって影響する機能が変わるかどうかだ。

たとえば感覚記憶を保持している期間に妨害すれば感覚情報の記憶が損なわれ、行動計画を保持している期間に妨害すれば計画の維持に影響するなら、神経クラスターの役割転換をより直接的に検証できる。ただし、提供された資料だけでは、具体的な操作方法や実施時期の詳細は明らかになっていない。

研究費について分かっていること

このMIT・プリンストン研究そのものの資金源を特定できる十分な情報は、提供された資料にはない。

プリンストン大学が公表した「米国国家情報長官室」と「米国国立衛生研究所（NIH）」による主な助成は、マウスのコネクトーム研究に関する別のプロジェクトのものだ。そのため、この研究の資金として扱うことはできない。