MEDICINE & AI

タイトル：Learning produces an orthogonalized state machine in the hippocampus 雑誌名：Nature. 2025 Apr; 640(8057): 165-175. 概　要： この研究は、海馬における認知地図の形成メカニズムを解明することを目的としています。マウスが仮想現実内で微妙に異なる2つの直線トラックから報酬を効率的に収集する過程を、大規模な二光子カルシウムイメージングを用いて観察しました。学習の進行に伴い、動物の行動と海馬の神経活動は複数の段階を経て改善され、タスクの表現が向上しました。この学習過程では、初期の類似した神経活動がデコリレーションを経て、タスクの構造を捉えた直交化された表現に至りました。このプロセスは、タスク状態特異的な応答を持つ神経細胞（状態細胞）によって駆動されました。 方　法： 本研究は、マウスを対象にした実験で、海馬CA1領域の数千の神経の活動を二光子カルシウムイメージングで記録しました。マウスは、仮想現実内で2つの異なる直線トラックから報酬を収集するタスクを学習しました。主要評価指標は、行動の効率性と神経活動のデコリレーションの進行状況です。 結　果： 学習の過程で、海馬の神経活動はデコリレーションを経て、タスクの構造を反映した直交化された状態に至りました。標準的な人工ニューラルネットワークはこの動態を自然には捉えられませんでしたが、クローン構造の因果グラフは、動物に見られた学習軌道と最終的な直交化状態を再現しました。 結　論： 本研究は、海馬における認知地図形成のメカニズムに関する新たな知見を提供し、隠れた状態推論が生物学的および人工知能における基本的な計算原理であることを示唆しています。