widgets (詳説)タスクセットの切り替え

執行機能の３番目の基本要素として Cognitive flexibility がある。Cognitive flexibility は、現在の視点とは異なる位置から見た物体像を想像する空間的 Cognitive flexibility、物事を別な側面から考える機能（thinking outside the box）、自分の考えの間違いを認めて別な考えを試すこと、などを含み、ヒトでは unusual uses task、verbal fluency、category fluency などでテストされる。よく制御された実験室テストとしては、タスクセットの切り替え（Flexibly switch back and forth between tasks or mental sets）でテストされることが多く、中でもセットとして刺激―行為マッピングを使うことが多い。切り替えのたびにタスクを学習し直しているのでなく、すでに学習されたタスクの切り替えをしていることを確かめる必要がある。反応抑制の場合と異なり、同程度に容易な複数のタスクを用いる。

２次元の刺激を用いた刺激―行為マッピング規則の切り替え

刺激を２次元（図形の色と形、あるいはドットパターンの色と運動方向）にし、注目すべき刺激次元を切り替える。次元ごとに、特定の刺激特徴を特定の行為（例えば異なる方向のボタン押し）にマップする。実行すべき規則（注目すべき次元）は手掛かり刺激で指定する。数十試行のブロックごとに規則を変更する場合と、試行ごとにランダムに指定する場合がある。ブロックの方が日常環境に近い。マーモセットではヒトと異なる色覚を持つ個体が多いので色を用いる場合は注意が必要。

Mante..Newsome (2013) Context-dependent computation by recurrent dynamics in prefrontal cortex, Nature 503:78

緑と赤のドットが混じったランダムドットパターン。一部のドットが右向きまたは左向きに動き、他のドットはランダムに動く。注視点が黒十字のときは多い色のドットと同じ色の標的にサッケード。注視点が黄丸のときは一部のドットがコヒーレントに動く方向の標的にサッケード。

遅延見本合わせ課題と遅延非見本合わせ課題の切り替え

Wallis, Anderson, Miller (2001) Single neurons in prefrontal cortex encode abstract rules. Nature 411:953

遅延見本合わせ課題と遅延非見本合わせ課題を混ぜた。規則は試行ごとに変え、サンプル提示期の背景色または報酬有る／無しで指示した。日毎に変わる 4 個の刺激を繰り返し用いた。前頭前野主溝領域、前頭眼窩野外側部、運動前野背側部の多くの細胞の活動が規則を表した。

刺激逆転学習

歴史的には刺激逆転学習が Behavioral flexibility のテストとしてよく用いられてきた。S+（報酬と連合した刺激）と S-（報酬と連合してない刺激）を同時に提示し、S+を選択させる。ブロックごとに S+と S-を逆転する。刺激と報酬の連合を確率的（例えば S+と S-の選択に対しそれぞれ 70%と 30%の確率で報酬を与える）にしたのが確率的刺激逆転学習。報酬予測誤差による強化学習の枠組みで学習行動を整理できるメリットがある。確率的の場合はモデルベーストの Win-stay loose-shift 戦略が取れなくなる。逆転後は、前のブロックでの連合の記憶を抑制した後、新しい連合を再学習する。逆転学習では尾状核の関与が大きい。

ウィスコンシンカード分類課題

ウィスコンシンカード分類課題およびその類似タスクではタスクを示す手がかり刺激がなく、被験体は試行錯誤で現在有効なタスクを探しこれを試行を越えて維持する必要がある。この場合は、タスクセットの切り替えとは別の要素機能を課することになる。

ヒトでタスクセットの切り替えのテストに用いられてきた代表的なタスク

Plus-minus task

Number-letter task

Local-global task