科学ニュース+板 (26/92)
科学技術振興機構(JST)と東京大学は1月20日、脳の神経回路が、回路を形成する神経細胞「ニューロン」(画像1)より小さく、「シナプス」の単位で正確に編まれることで機能を発揮することを明らかにしたと発表した。東京大学大学院薬学系研究科の池谷裕二准教授らの研究グループによる発見で、成果は米科学誌「Science」に米国東部時間1月20日に掲載された。
画像1。ニューロンとシナプスの基本構造。ニューロンは、樹状突起が広がる細胞体部分と、そこから
長く伸びる軸索とで構成され、ほかのニューロンから受け取った情報を処理して、ほかのニューロンに
伝えていく。シナプス部分では、神経伝達物質を使って情報をほかのニューロンに伝える
脳はニューロンと呼ばれる神経細胞からなり、各々のニューロンが、少しずつ情報を処理している。その 処理結果は、ニューロン間の特殊な結合であるシナプスを介して、次のニューロンに伝えられる(画像1)。
ニューロンには多くの樹状突起と呼ばれる枝分かれした線維があり、ここにあるシナプスは、樹状突起の 先端部分「スパイン」と呼ばれる突出構造を介してほかのニューロンからの情報を受け取る仕組みだ。 樹状突起は複雑に分岐するだけでなく、種々の「イオンチャネル」(細胞膜や内膜など、細胞の生体膜に ある膜貫通タンパク質の一種で、受動的にイオンを透過させるタンパク質の総称)や「受容体」(生物の 体にあって、外界や体内からの何らかの刺激を受け取り、情報として利用できるように変換する仕組み を持った構造のこと)を持つため、「どのスパインが、いつ、どんな入力を受けたのか」が、ニューロンの情報 処理に大きく影響する。
ニューロンは主として樹状突起からの入力を受けるが、樹状突起上のシナプス配置のパターンについては、 現在、2つの仮説が提唱されている(画像2)。1つは、同期した入力(ほぼ同時刻に来る入力)は樹状 突起上のある特定の箇所に集中するという「クラスター入力モデル」(仮説1)で、もう1つは、同期した 入力が樹状突起全体に散在している「分散入力モデル」(仮説2)だ。
仮説1はニューロンの一部を強く活動させるためには有利とされているが、仮説2は情報のロスが少ないと いう利点がある。いずれのモデルが正しいのかについては、数十年来の議論の的となっているものの、こ れを検証するための実験技術がなかったため、これまでに明確な回答は得られていなかったというわけだ。
画像2。今回の研究は、2つの仮説のうち仮説1が正しいことを証明した。左図では、同期するニュー
ロン仲間が、相手ニューロンの線維の近くに集中的に投射している。右図では、そのような秩序は見ら
れない。このどちらの図が正しいかが、長らく議論の的になっていた
活動している神経細胞を観測するために現在広く利用されている手法は、「カルシウムイメージング法」 と呼ばれるものだ。活動している神経細胞を検出するため、活動時に細胞内で遊離されるカルシウム イオンの存在により蛍光を発する色素(カルシウム蛍光指示薬)を用いる仕組みである。
しかし、この蛍光は微弱なため、従来の手法では強いレーザー光を当てることによって観察中に細胞が 死んでしまうのを回避することができないという欠点があった。そこで今回、池谷准教授らは、抗酸化 剤を用いることで死滅する細胞を減らし、また光透過性の高い光学レンズと高感度なデジタルカメラを 用いるなど、多くの改良を行い、「大規模スパインイメージング法」を開発。その結果、多数のシナプス から一斉にカルシウム活動を計測することができるようになったという次第だ。
この手法をもとに、まずステップ1として海馬のスライス培養標本のニューロン内にカルシウム蛍光指示 薬を注入し(画像3)、多くのスパインからの蛍光変化を高感度CCDカメラにより同時に記録することで、 「どのスパインが、いつ、どんな入力を受けたのか」を調べた。
デイビー日高/マイナビニュース 2012/01/20 http://news.mynavi.jp/news/2012/01/20/105/index.html
脳はニューロンと呼ばれる神経細胞からなり、各々のニューロンが、少しずつ情報を処理している。その 処理結果は、ニューロン間の特殊な結合であるシナプスを介して、次のニューロンに伝えられる(画像1)。
ニューロンには多くの樹状突起と呼ばれる枝分かれした線維があり、ここにあるシナプスは、樹状突起の 先端部分「スパイン」と呼ばれる突出構造を介してほかのニューロンからの情報を受け取る仕組みだ。 樹状突起は複雑に分岐するだけでなく、種々の「イオンチャネル」(細胞膜や内膜など、細胞の生体膜に ある膜貫通タンパク質の一種で、受動的にイオンを透過させるタンパク質の総称)や「受容体」(生物の 体にあって、外界や体内からの何らかの刺激を受け取り、情報として利用できるように変換する仕組み を持った構造のこと)を持つため、「どのスパインが、いつ、どんな入力を受けたのか」が、ニューロンの情報 処理に大きく影響する。
ニューロンは主として樹状突起からの入力を受けるが、樹状突起上のシナプス配置のパターンについては、 現在、2つの仮説が提唱されている(画像2)。1つは、同期した入力(ほぼ同時刻に来る入力)は樹状 突起上のある特定の箇所に集中するという「クラスター入力モデル」(仮説1)で、もう1つは、同期した 入力が樹状突起全体に散在している「分散入力モデル」(仮説2)だ。
仮説1はニューロンの一部を強く活動させるためには有利とされているが、仮説2は情報のロスが少ないと いう利点がある。いずれのモデルが正しいのかについては、数十年来の議論の的となっているものの、こ れを検証するための実験技術がなかったため、これまでに明確な回答は得られていなかったというわけだ。
活動している神経細胞を観測するために現在広く利用されている手法は、「カルシウムイメージング法」 と呼ばれるものだ。活動している神経細胞を検出するため、活動時に細胞内で遊離されるカルシウム イオンの存在により蛍光を発する色素(カルシウム蛍光指示薬)を用いる仕組みである。
しかし、この蛍光は微弱なため、従来の手法では強いレーザー光を当てることによって観察中に細胞が 死んでしまうのを回避することができないという欠点があった。そこで今回、池谷准教授らは、抗酸化 剤を用いることで死滅する細胞を減らし、また光透過性の高い光学レンズと高感度なデジタルカメラを 用いるなど、多くの改良を行い、「大規模スパインイメージング法」を開発。その結果、多数のシナプス から一斉にカルシウム活動を計測することができるようになったという次第だ。
この手法をもとに、まずステップ1として海馬のスライス培養標本のニューロン内にカルシウム蛍光指示 薬を注入し(画像3)、多くのスパインからの蛍光変化を高感度CCDカメラにより同時に記録することで、 「どのスパインが、いつ、どんな入力を受けたのか」を調べた。
デイビー日高/マイナビニュース 2012/01/20 http://news.mynavi.jp/news/2012/01/20/105/index.html
15：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 03:19:22.25 ID:bpF2yb4I
どうも、配線だけで機能するように言われるのはなんか変だな。CPUはどこで
どんな働きしているのかね。
どんな働きしているのかね。
人間が機械みたいにできてるのか
機械が人間みたいにできてるのか
今となっちゃどっちなのかわからんね
機械が人間みたいにできてるのか
今となっちゃどっちなのかわからんね
30：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 06:54:58.50 ID:ZGJ6iyv8
32：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 07:55:11.58 ID:kU/Zi2g4
33：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 08:22:51.24 ID:KCudlEWu
>>8
IQってのは相対評価なんだよ
その年齢で獲得すべき平均知能が100、そこから30の振れ幅を取って、130以上が天才で、70以下がバカってことにしてる。
IQを50上げたいなら、自分以外の人間をバカにするか、自分一人が頭良くなるかしかない。
一般に、大学で高い教育を受ければ100〜120にはなると言われてるが。
IQってのは相対評価なんだよ
その年齢で獲得すべき平均知能が100、そこから30の振れ幅を取って、130以上が天才で、70以下がバカってことにしてる。
IQを50上げたいなら、自分以外の人間をバカにするか、自分一人が頭良くなるかしかない。
一般に、大学で高い教育を受ければ100〜120にはなると言われてるが。
外からの刺激に対しまるで意識があるように振る舞うようにプログラムされたロボットと
人間の様な意識があるロボットがあるとして、この両者を見分ける方法はあるの？
人間の様な意識があるロボットがあるとして、この両者を見分ける方法はあるの？
43：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 09:54:53.10 ID:rewYJvLb
>>41
実は内緒だけど俺以外はみんな俺が作ったロボットなんだ
実は内緒だけど俺以外はみんな俺が作ったロボットなんだ
46：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 10:10:24.39 ID:LaOc5f+b
>>41
子孫を残せない、エネルギー問題とかかな。
まぁそれでも、同じ用なロボットを生産できたり、エネルギーを解決したら
「生物の定義」においてPC上のウイルスは生物と言えるか？（むしろ生物ではないと言える要素があるか？）
と似たような感じになるかな。
子孫を残せない、エネルギー問題とかかな。
まぁそれでも、同じ用なロボットを生産できたり、エネルギーを解決したら
「生物の定義」においてPC上のウイルスは生物と言えるか？（むしろ生物ではないと言える要素があるか？）
と似たような感じになるかな。
>>22
>>24
CPUもプログラムも存在しない
あえて例えるなら、ハードウェアのみで組んだ論理回路
それを、「誰か」が始終組みなおしたり増やしたりしてる感じ
もう少し突っ込んで言うと、ごくごく小さいコンピュータを無数に繋いだクラスタ構成
一つ一つはごく単純なスイッチングぐらいで、それらが相互に繋がってる
その配線は、やっぱり「誰か」が組みなおしてる
「誰か」が何かはわからない
外部刺激が生みだす脳内化学物質の変化だったり、確率論だったり本能だったりするんだろうか
どっちにせよ、自分を自分たらしめているもの、その思考は一つの塊じゃない
無数の何かが集まって動いて、その方向性としてなんとなくそれっぽく見えてきたものってことになる
グラビア写真を拡大していくと無数の点でしかないように
思考の仕組みを掘り下げていくと、およそ思考とは呼べないものになる
……さて、俺は誰だ？ お前は何者だ？
>>24
CPUもプログラムも存在しない
あえて例えるなら、ハードウェアのみで組んだ論理回路
それを、「誰か」が始終組みなおしたり増やしたりしてる感じ
もう少し突っ込んで言うと、ごくごく小さいコンピュータを無数に繋いだクラスタ構成
一つ一つはごく単純なスイッチングぐらいで、それらが相互に繋がってる
その配線は、やっぱり「誰か」が組みなおしてる
「誰か」が何かはわからない
外部刺激が生みだす脳内化学物質の変化だったり、確率論だったり本能だったりするんだろうか
どっちにせよ、自分を自分たらしめているもの、その思考は一つの塊じゃない
無数の何かが集まって動いて、その方向性としてなんとなくそれっぽく見えてきたものってことになる
グラビア写真を拡大していくと無数の点でしかないように
思考の仕組みを掘り下げていくと、およそ思考とは呼べないものになる
……さて、俺は誰だ？ お前は何者だ？
53：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 11:34:16.82 ID:rDqvY/8e
>>52
えーっと、えーっと、えーっと、タンパク質！
えーっと、えーっと、えーっと、タンパク質！
55：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 11:46:21.41 ID:5XA5YAeC << 61
>>25
微妙に不可能らしい。
なんでかというと脳神経の集合体が集まってそれを指揮する自意識ってのは
複合的要素で成立していてしかも勝手に自立しているからなんだって、
単純に書くとすげぇ〜いっぱいの蟻を集めたら勝手に一匹の蟻が女王アリになってしまった
みたいな。
そんでその外部記憶に自立した意識を閉じ込める箱っていうのは単一された神経デバイス
という枠が成立できないんだってね。
本人という複合的な要素をコピーできないのと一緒。
微妙に不可能らしい。
なんでかというと脳神経の集合体が集まってそれを指揮する自意識ってのは
複合的要素で成立していてしかも勝手に自立しているからなんだって、
単純に書くとすげぇ〜いっぱいの蟻を集めたら勝手に一匹の蟻が女王アリになってしまった
みたいな。
そんでその外部記憶に自立した意識を閉じ込める箱っていうのは単一された神経デバイス
という枠が成立できないんだってね。
本人という複合的な要素をコピーできないのと一緒。
56：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 11:50:55.56 ID:5XA5YAeC
60：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 13:10:54.27 ID:nVR8Xy0o
>>52
その誰かを「自己組織化」って言う
その誰かを「自己組織化」って言う
61：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 13:16:37.69 ID:zUo/16mX
>>55
意思の決定って波や風のようなものなんじゃないかな
風を分子の動きで見れば一つ一つは自由に動き回ってるわけでしょ。
波だって小さなさざ波が合わさって大きな波になる。
脳神経も一つ一つは外的刺激に対して自由な反射しているが、多数決で大きい反応となる。
脊椎反射と反応のタイムラグは処理にかかる手間なんじゃないかな
意思の決定って波や風のようなものなんじゃないかな
風を分子の動きで見れば一つ一つは自由に動き回ってるわけでしょ。
波だって小さなさざ波が合わさって大きな波になる。
脳神経も一つ一つは外的刺激に対して自由な反射しているが、多数決で大きい反応となる。
脊椎反射と反応のタイムラグは処理にかかる手間なんじゃないかな
コンピュータとの比較で言えば、致命的に違うことが明らかになっただろ。
というのも一枚の葉っぱや棒は、ある形に集合すると木として認知できるよな？
ニューロン回路もそれと同じで、ある規模のニューロン構造体が
たとえば木として出力を返すわけだ。
つまり木を思い浮かべるとある形のニューロン構造体を参照する。
>>1よりこれは３次元的な構造だから、人間が物の形を
認知するのと似てる。
これが人間の抽象思考の原理じゃないか？コンピュータに真似できないことだ。
たとえば空に浮かぶ雲を見てその形状からキリンを連想することができる。
ニューロンが言葉や概念も、ある形のニューロン構造体として保存できるなら
キリンの形をした雲のように、ある言葉のニューロン構造体に似たものを探す
ことで言葉や概念の抽象思考も可能になるわけだ。
つまり聖書にある初めに言葉があったというのは間違いです。
ありがとうございました。
というのも一枚の葉っぱや棒は、ある形に集合すると木として認知できるよな？
ニューロン回路もそれと同じで、ある規模のニューロン構造体が
たとえば木として出力を返すわけだ。
つまり木を思い浮かべるとある形のニューロン構造体を参照する。
>>1よりこれは３次元的な構造だから、人間が物の形を
認知するのと似てる。
これが人間の抽象思考の原理じゃないか？コンピュータに真似できないことだ。
たとえば空に浮かぶ雲を見てその形状からキリンを連想することができる。
ニューロンが言葉や概念も、ある形のニューロン構造体として保存できるなら
キリンの形をした雲のように、ある言葉のニューロン構造体に似たものを探す
ことで言葉や概念の抽象思考も可能になるわけだ。
つまり聖書にある初めに言葉があったというのは間違いです。
ありがとうございました。
83：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 21:54:35.20 ID:oP5MO/yb << 85
84：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 22:21:32.04 ID:oeyGT7nl
85：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 22:23:20.28 ID:/q3nV93V
>>83
俺が天才だと認めたのは評価する
俺が天才だと認めたのは評価する
86：名無しのひみつ 2012/01/26(木) 22:30:18.02 ID:3oFCPA42
92：名無しのひみつ 2012/01/27(金) 11:02:45.38 ID:jz5V7KYh
>>78
人間は物体を数百のパターンに分けて把握してると言う説があるな
逆に言えば、数百のパターンでしか見ていない
視界の中で同時にピントが合う部分はごく一部分だから
一つの物体も部分部分をとらえ、その情報を合成して「それが何か」を認識する
ボタンや岩の配置が人の顔に見えたりするのも、そのパターン認識手順が生みだす錯覚なんだとか
途中までスキャンしたところで、経験を元にした勇み足で「それが何か」を判定しちゃうのかもな
人間は物体を数百のパターンに分けて把握してると言う説があるな
逆に言えば、数百のパターンでしか見ていない
視界の中で同時にピントが合う部分はごく一部分だから
一つの物体も部分部分をとらえ、その情報を合成して「それが何か」を認識する
ボタンや岩の配置が人の顔に見えたりするのも、そのパターン認識手順が生みだす錯覚なんだとか
途中までスキャンしたところで、経験を元にした勇み足で「それが何か」を判定しちゃうのかもな
(>> ソース)
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