未知の問題を解決に導く「メンタルマップ」

未知の状況に対して、私たちはどのような意思決定をするのでしょうか？
研究者たちは、既存の知識を一般化したり、与えられた新たなデータから手探りで正解を導き出す、優れた能力を持っているようです。

How do we make decisions about a situation we have not encountered before?

参照元：https://www.ucdavis.edu/news/new-model-solving-novel-problems-uses-mental-map
– カリフォルニア大学デービス校 University of California Davis. September 02, 2021 –

私たちは、これまでに経験したことのない状況に対して、どのようにして意思決定を行うのでしょうか？

カリフォルニア大学デービス校の心と脳の研究センターが発表した新しい研究によると、私たちは、2つの既知の場所の間の新しいルートを見つけるのと同じように、内部の認知マップを使って抽象的な問題を解決することができるそうです。

この研究成果は、2021年8月31日付の学術雑誌「Nature Neuroscience」に掲載されました。

人間や動物は、既存の知識を一般化したり、限られたデータから新たな解決策を推測したりすることで、新しい問題を解決する優れた能力を持っています。

これを人工知能で実現するのはかなり難しいです。

人間を含む動物は、移動しながら頭の中に外界の代表的な地図を作成してナビゲーションを行います。

2つの場所が近いことが分かれば、そこに行ったことがなくても、その間に近道があることを推察することができます。

この地図には、脳の一部にある「グリッド細胞」と「場所細胞」のネットワークが利用されています。

Erie Boorman教授、Seongmin (Alex) Park博士、Douglas Miller博士らは、これに先立ち、人間のボランティアが抽象的な情報に対して同様の認知マップを構築できることを示しました。

この実験では、2次元のソーシャルネットワーク上にいる人々について、相対的な能力や人気でランク付けされた限定的な情報が与えられました。

その結果、ボランティアは、元のネットワークを見なくても、格子状に表現されたネットワークを精神的に再構築できることがわかったのです。

今回の研究では、この研究をさらに発展させ、人がこのような地図を使って新しい問題の答えを見つけることができるかどうかを検証しました。

起業家とのマッチング

これまでと同様、ボランティアは、起業家と呼ばれる16人の人物を、能力と人気の軸でランク付けして学びました。

彼らは完全なグリッドを見ることはなく、ペア間の比較のみを行いました。

そして、個々の起業家に対して、一緒に始めた事業の成長性を最大化するようなビジネスパートナーを選んでもらいました。

能力が高く人気が低い起業家には、人気の高い起業家が補完してくれるというのが前提です。

Boorman教授は話します。

「例えば、マーク・ザッカーバーグは、ビル・ゲイツとリチャード・ブランソンのどちらとコラボレーションした方が良いでしょうか？(実際の実験では、生身の人間は使われていません）」

ボランティアが判断タスクを行っている間、研究者たちは脳を機能的磁気共鳴画像（fMRI）でスキャンしました。

Boorman教授は話します。

「もし、ボランティアが頭の中の格子状の細胞を使って答えを推測していたとしたら、fMRIの信号に合わせた解析方法で測定できるはずです。その結果、脳内のシステムは、その場で計算された軌道の特徴を示していることがわかりました。認知マップを活用しているようです。」

その場で解決策を計算

言い換えれば、私たちは、つながりの薄い情報や断片的な情報を取り込み、それをメンタルマップに組み立て、新たな問題の解決策を推論することができるということです。

Park博士は話します。

「科学者たちは、脳はそれぞれの選択肢の価値を共通の通貨に換算して、単一の次元で比較できるようにして意思決定を行っていると考えています。例えば、人は通常、価格に基づいてワインBよりもワインAを選ぶかもしれませんが、そのワインに合わせる料理によって好みが変わることもわかっています。」

「今回の研究では、人間の脳は固定された値のワインリストを持っているのではなく、抽象的な多次元空間にワインを配置することで、現在の需要に応じて柔軟に新たな判断値を計算できることが示唆されました。」

Boorman教授は話します。

「認知マップは、限られた情報の中でその場で計算することを可能にします。認知マップは、限られた情報の中で、その場で計算することができ、判断が新しい場合に有効です。意思決定を理解するための全く新しい枠組みです。」

ネズミのナビゲーションマップは、脳の「初期」部分である内嗅皮質にあります。

ヒトの認知マップは、前頭前野や後内側皮質など、脳の他の部分に広がっています。

これらの脳領域は、デフォルトモードネットワークの一部であり、自伝的記憶、想像力、計画、心の理論などに関与する「常にオン」の大規模な脳ネットワークです。

本研究は、米国国立科学財団および米国国立衛生研究所の支援を受けて行われました。