近年の神経科学は、人間の知覚が受動的ではなく能動的であることを示しています。人間の脳は外部の物理世界からの入力から絞り出される知識をテレビのようにただ受動的に映し出しているのではありません。脳は外部世界の様子を能動的に創造しているのです。

たとえば、白い光で照らされたトマトは赤く見えます。これは、トマトが赤い光を反射するからです。このように物体には、特定の波長の光を反射したり放出したりする固有の物理的な性質をもっています。一見ヒトはこの波長と色を対応づけて知覚しているように見えます。しかし、実際にはそうではありません。トマトに青い光で照らして赤い光が反射することがないようにしてやっても、人間はトマトを青くではなく赤いものとして知覚します。

脳は、その場にある全ての物の色を見て、それぞれの物がもつ本当の色を予測するのです。このように脳は、目に入る光の物理的な性質ではなく、予測によって色の知覚を創っているのです。これは色だけの話ではありません。音も匂いも脳の創り出した知覚の中にのみ存在しています。

それでは、脳はどのようなトリックを使ってこのような能動的なメカニズムを実現しているのでしょうか？残念ながらその答えはまだ出ていません。しかしそのヒントはあります。 人間の脳は、 膨大な数の神経細胞が複雑につながりあって形成される特徴的な構造をもったネットワーク、神経回路網です。脳が生み出す全ての心的現象は、神経回路網を構成する神経細胞の活動が基盤となります。実際、脳の中には感覚刺激を受けたときや、動作を実行したときに活動する神経細胞があることが知られています。

私たちが着目しているのは、感覚刺激や動作と直接的に関連づけるのが難しい神経活動です。この活動は、当初ノイズと解釈されていましたが、近年では神経回路網において自律的に生じる協調的な活動の一部であると言われています。この自律的な神経細胞活動こそが脳のもつ能動的なメカニズムの一端であると考えています。

そしてこの仮説を検証する第一歩として、脳の器官の一つである大脳基底核に着目しています。大脳基底核では、顕著な自律的な神経活動が観測されることが知られています。また機能的には、 大脳基底核は知覚と行為を連合学習によって結びつけていると考えられています。

これらの知見に基づき私たちは、大脳基底核は内在する自律的な活動を利用して、がやがやとして賑やかな感覚の混沌の中から、動作のコツやきっかけを能動的に見いだして学習するためのメカニズムであると考えています。このようなメカニズムのおかげで、人間は外部世界からの曖昧で粗雑な感覚信号のもとでもしっかりと行動できるのでしょう。

この仮説を機能的な側面と生理的な側面の両方から検証するために、生物学的なディテール、神経細胞の電気的な性質や神経細胞間の結合関係など、を踏まえた神経回路網モデルとして大脳基底核を計算機上に再構成し、神経細胞の動的な振る舞いをシミュレーション（計算機実験）することによってモデルの学習能力を調べています。