[論文レビュー] Insula Interoception, Active Inference and Feeling Representation

Alan S. R. Fermin, Karl Friston+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2021

Psychosomatic Disorders and Their Treatments被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、扁桃体を階層的モジュラー構造として位置づけ、深部脳構造からの内臓信号と前頭前野および尾状体領域を統合することで、文脈に応じた適応的行動を支援する、Insula Hierarchical Modular Adaptive Interoception Control (IMAC) モデルを提案する。さらに、これらの統合的表象—「メタセプション」と呼ばれるもの—が、アクティブインファレンス原理に従う再帰的推論によって、意識的内臓的感覚を生じさせると提唱する。

ABSTRACT

The body sends interoceptive visceral information through deep brain structures to the cerebral cortex. The insula cortex, organized in hierarchical modules, is the major cortical region receiving interoceptive afferents and contains visceral topographic maps. Yet, the biological significance of the insula's modular architecture in relation to deep brain regions remains unsolved. In this opinion, we propose the Insula Hierarchical Modular Adaptive Interoception Control (IMAC) model to suggest that insula modules (granular, dysgranular and agranular subregions), forming networks with prefrontal (supplementary motor area, dorsolateral and ventromedial cortices) and striatum (posterior, dorsomedial and ventromedial) subregions, are specialized for higher-order interoceptive representations, recruited in a context-dependent manner to support habitual, model-based and exploratory adaptive behavior. We then discuss how insula interoceptive representations, or metaceptions, could give rise to conscious interoceptive feelings built up from low-order visceral representations and associated basic emotions located in deep interoceptive brain structures.

研究の動機と目的

• 扁桃体のモジュラー構造の機能的役割が内臓信号処理にどのように寄与するかを説明すること。
• 深部脳の内臓感覚経路と関連する扁桃体サブリージョンの未解決な生物学的意義を解明すること。
• 内臓感覚をアクティブインファレンスフレームワークと統合し、意識的感覚の出現を説明すること。
• 低レベルの内臓信号がどのように意識的感情的体験に変換されるかを説明する神経認知的メカニズムを提案すること。

提案手法

• 扁桃体サブリージョン（被蓋層、不被蓋層、無被蓋層）と前頭前野および尾状体サブリージョンを結ぶ階層的・モジュラーなフレームワークとしてIMACモデルを提案する。
• アクティブインファレンス原理を適用し、扁桃体モジュールが内臓状態の予測的表象をどのように生成するかをモデル化する。
• 内臓の便宜的入力に対する再帰的推論を通じて形成される高階層的表象としての「メタセプション」の概念を導入する。
• 神経解剖学的および機能的結合データを用いて、扁桃体ネットワークを特定の行動モード（習慣的、モデルベース、探求的）にマッピングする。
• アクティブインファレンス下での扁桃皮質における階層的推論が、内臓感覚を副産物として生じさせることを枠組みづける。
• 理論神経科学と予測コーディングに依拠し、身体状態の内部モデルがどのように意識的感情的体験を生成するかを説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 被蓋層、不被蓋層、無被蓋層という扁桃体サブリージョンは、高階層の内臓感覚表象にどのように寄与するか？
• RQ2 適応的行動の過程で、前頭前野および尾状体サブリージョンは扁桃体の内臓感覚処理をどのように調整するか？
• RQ3 階層的内臓感覚表象は、どのように意識的内臓感覚を生じさせるか？
• RQ4 アクティブインファレンスは、内臓便宜的入力から主観的感覚状態を構築するためにどのように機能するか？
• RQ5 内臓制御の文脈において、扁桃体のモジュラー構造の生物学的意義は何か？

主な発見

• 被蓋層、不被蓋層、無被蓋層という扁桃体サブリージョンは、前頭前野および尾状体領域と専用のネットワークを形成し、文脈に応じた適応的行動を支援する。
• 扁桃体の内臓感覚表象—いわゆる「メタセプション」—は、内臓信号に対する再帰的推論から生じる高階層的構造であると提唱される。
• 意識的内臓感覚は、深部脳構造における低レベルの内臓便宜的入力と基本的な感情状態の階層的統合から生じる。
• IMACモデルは、習慣的、モデルベース、探求的という異なる行動モードと関連する扁桃体のモジュラー組織を理論的枠組みで結びつける。
• 扁桃体におけるアクティブインファレンスメカニズムにより、身体状態の予測コーディングが行われ、主観的感覚状態が構築される。
• このモデルは、扁桃体を内臓予測と行動選択の統合の中心的ハブとして位置づけ、予測処理原理に裏打ちされたものである。