【読書中】脳の地図を書き換える: 神経科学の冒険

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脳の地図を書き換える: 神経科学の冒険
Livewired: The Inside Story of the Ever-Changing Brain

デイヴィッド・イーグルマン(著), 梶山あゆみ(翻訳)
早川書房 (2022/5/24)

デイヴィッド・イーグルマン David Eagleman
1971年生まれ。スタンフォード大学で「脳の可塑性」講座を教える神経科学者。エミー賞にノミネートされたテレビシリーズ「The Brain」の生みの親で同番組のプレゼンターも務めたほか、非侵襲的なブレイン・マシン・インターフェースを開発するネオセンソリー社のCEOでもある。これまで7冊の著書を上梓し、なかでも『あなたの知らない脳――意識は傍観者である』(ハヤカワ・ノンフィクション文庫)は世界的なベストセラーとなっている。カリフォルニア州パロアルト在住。

梶山あゆみ かじやま・あゆみ
翻訳家。東京都立大学人文学部英文学科卒。訳書にウィンチェスター『精密への果てなき道』(早川書房)、アクティピス『がんは裏切る細胞である』、ハラリほか『漫画 サピエンス全史 文明の正体編』、シンクレア&ラプラント『LIFESPAN』など多数。

読書中

ライブワイヤード

■可塑性とライブワイヤード

脳は外部の出来事によって変化させられ、
その新しい形を維持できるシステムである。

このことから、
アメリカの心理学者ウィリアム・ジェームズは
「可塑性(plasticity)」という新しい用語を生み出した。

神経科学ではこの性質を
「脳の可塑性」(神経可塑性とも)と呼ぶが、
本書ではこの用語を乱発しすぎないようにしていきたい。

「可塑性」という言葉は、
一度何かを形づくったらその形を永遠に維持するところに
その主眼があるかに思える。

脳はそうではない。持ち主の生涯が終わるまで
自らを改造し続ける。

本書で私たちが目指すのは、
生きているシステムがどのようにして働いているかを
解き明かすことである。

その点をより的確に表現するために、
私は「ライブワイヤード(livewired)」という言葉を
新たにつくろうと思う。

これから見ていくように、
脳がハードウェアとソフトウェアに分けられると
考えることはもうできなくなっている。

脳の地図を書き換える: 神経科学の冒険

この前、脳についてとりあげたのは、
『脳は世界をどう見ているのか: 知能の謎を解く「1000の脳」理論』

この原著の『A Thousand Brains: A New Theory of Intelligence』の
ハードカバーの出版は、2021/3/2

今回取り上げる
『脳の地図を書き換える: 神経科学の冒険』の原著
『Livewired: The Inside Story of the Ever-Changing Brain』の
ハードカバーの出版は、2020/8/27

こちらのほうがちょっと前に出版されています。

「1000の脳」理論は、大脳新皮質の独立した
数千のミニコラムが、投票することにより、
1つの近くを生み出すという話でした。

今回とりあげるのは、
脳が常に作り変えられているという話です。

初めのほうで紹介されているエピソードは、
脳の半分がなくなると
どうなるかという例でした。

3歳の子供が、脳炎になり、
3年間症状に苦しんだあと、
脳の半分を切除する手術をします。

その手術後、排便も排尿も制御できず、
歩くことも話すこともできなくなりました。

が、理学療法と言語療法を毎日続けた結果、
3ヶ月で年齢相応の発達段階に達し、
右手と右足には苦労するものの、
傍目にはほぼわからず、
レストランで必要な仕事をほとんどこなしている、
ということでした。

脳って、本当にすごいんですね。

ということで、脳のすごさをこの本から学び
まだまだ自分の脳の地図を書き換えていきたいと思います。

メルマガで数回に分けてとりあげます。

あなたは、10年前の自分の脳の地図と、どんなところが書きかわっていると思いますか。

20220623 脳の地図を書き換える 神経科学の冒険_ライブワイヤード(1)vol.3448【最幸の人生の贈り方】

夢はなんのために見るのか

■なぜ夢を見るのか

神経科学の分野でいまだ解けない謎のひとつが、
なぜ脳は夢を見るのか、である。

地球は自転しているため、
平均一二時間サイクルで闇へと放り込まれる
(電気に恵まれた現代についてではない)。

すでに見てきたように、
どれかひとつの感覚が奪われると
隣接領域による乗っ取りの引き金が引かれる。

では、視覚系はこの不公平なハンデに
どう対処しているのだろうか。

答えは、夜間も後頭葉を活動させておくことによって、である。

視覚野が乗っ取られるのを阻むために
夢は存在する──それが私たちの仮説だ。

なんといっても、地球の自転は
触覚、聴覚、味覚、嗅覚にはいっさい響かず、
暗くて不利になるのは視覚だけである。

夜間のほとんどの時間には夢が現れないのだが、
レム(REM=「急速眼球運動」の略)睡眠の最中には
特別なことが起きる。

心拍数と呼吸数が上昇し、小筋肉が引きつり、
脳波は低振幅の速波となる。

眠りの中で夢が発生するのがこの段階だ。

レム睡眠を始動させるのは、
脳幹の一部をなす「橋」という構造内の
特定のニューロン群である。

このニューロン群の活動が高まると、
ふたつの結果がもたらされる。

ひとつは主要な筋肉群が麻痺すること。

筋肉の活動を停止しておけば、
脳は実際に体を動かさずとも疑似的に世界を経験できる。

もうひとつの結果はきわめて大きな意味をもっている。

ニューロンのスパイク波が
脳幹から後頭葉へと伝わるのだ。

スパイクが後頭葉に届くと、
その活動は視覚として経験されて私たちは見る。

夢が絵画や映画に似ていて、
抽象的でも概念でもないのはこのためである。

この一斉射撃のような活動が夜間に起きるときには
関係する脳構造が厳密に決まっている。

活動はかならず脳幹で始まり、ただ一か所に、
つまり後頭葉にのみ向かう。

生まれつき盲目の人(もしくは非常に幼くして視力をなくした人)は
夢で視覚的イメージを得ることはない代わりに、
ほかの感覚は間違いなく経験する。

盲目の人の後頭葉はほかの感覚の領土として
併合されているということである。

七歳よりあとで視力を失った人の場合は
それより早かった人より夢に視覚的要素が多く登場する。

夢を見ている最中、海馬と前頭前野という
ふたつの脳領域は覚醒時と比べて活動が少ない。

私たちがなかなか夢を思い出せないのは
そのせいではないかと考えられている。

■加齢とともにレム睡眠は減少する

未熟な状態で誕生する動物ほど
レム睡眠の時間が長く(最大で八倍)、
その現象は生後一か月のあいだがとくに顕著なのだ。

これは生まれ落ちた時点での脳の可塑性が
非常に高いために、色々なバランスをとるのに
絶えず戦わなくてはいけないからではないか。

私たちはそう解釈している。

もうひとつ指摘したいのは年齢とともに
レム睡眠の長さが減少することである。

ヒトの場合、乳児は睡眠時間の半分をレム睡眠に充て、
大人ではそれが一〇~二〇パーセント、
高齢者になるとその割合はなおさら小さい。

脳の地図を書き換える 神経科学の冒険

若年者と高齢者の睡眠の違いについて、
興味深いグラフを発見しました。

e-ヘルスネット:高齢者の睡眠
https://www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/heart/k-02-004.html


第一の変化は、高齢者では若い頃にくらべて早寝早起きになることです。

第二の変化は、睡眠が浅くなることです。
睡眠脳波を調べてみると、
深いノンレム睡眠が減って

浅いノンレム睡眠が増えるようになります。

加齢にともなって、
深いノンレム睡眠とレム睡眠が減る一方、
浅いノンレム睡眠は変わりません。

とても興味深いですね。

ということは、浅いノンレム睡眠が、
生きるうえで不可欠だということですね。

深いノンレム睡眠のときに、
成長ホルモンが最も活発に分泌されるそうです。

もちろん、高齢者にとっても成長ホルモンは
新陳代謝のために必要ですが、
加齢とともに少なくなるのは、
理解できることです。

そして、レム睡眠は、脳回路の整理、記憶の定着に
使われるということになるのでしょうか。

深いノンレム睡眠ほど加齢による減少幅は
小さくないので、ある一定割合は必要だということですね。

そして、衝撃的なのは、
わずか四〇~六〇分目隠しをしただけでも、
脳の働きが変わるということです。

外部環境に脳は、即座に対応するということになります。

そして、元に戻るのも早い。

あなたは、睡眠の質をよくするために、どんな工夫をしていますか。

20220624 夢はなんのために見るのか_脳の地図を書き換える(2)vol.3449【最幸の人生の贈り方】

感覚と運動を拡張する

■感覚技能の追加

大脳皮質を汎用計算装置としてとらえると、
進化の過程で新しい感覚技能が
どのようにつけ足されてきたかが垣間見られる。

遺伝子変異によって一個の周辺機器が誕生すると
新しいデータの流れがどこかの脳領域に向かい、
神経情報処理機構が仕事に取りかかる。

つまり、新しい感覚技能を生み出すには
新しい感覚デバイスを開発しさえすればいい。

動物界全体を見渡したときに、
ありとあらゆる奇妙な周辺機器が見つかるのは
そのためだ。

そのひとつひとつは進化を通じて
数百万年かけて形づくられている。

こうした多種多様な周辺機器に対応させるために、
そのつど脳を設計し直さなくてはいけないのだろうか。

その必要はないと私は考えている。

大脳皮質がどこも同じに見えるのは
実際に同じだからである。

どの箇所も多能性をもっている。

つまり、どんな入力データが
プラグインされるかによって
多種多様な運命をたどる可能性がある。

聴覚に特化した脳領域が存在するとすれば、
周辺機器(この場合なら耳)からの情報ケーブルが
その場所に差し込まれているからにすぎない。

そこが聴覚野になる必然性があったわけではなく、
耳から伝わる信号がその領域の運命を
左右しただけだ。

脳は世界をできるだけ正確に反映するように
自らの回路を再編成する。

したがって、新しい有用なデータに触れる機会を
与えてやれば脳はそれを受け入れる。

これが起きるためには条件がふたつある。

ひとつはそのデータが使用者の目標と
結びついていること。

そうすれば脳は新しいデータを
一番効率的に学習できる。

もうひとつはそのデータが
使用者自身の行動とつながっていることだ。

■体を動かす

人が手足を一本失うと脳は自らを再編成する。

しかしそれは入力側の話にすぎない。

じつは出力側も同じで、
体の操作を担当する脳領域(運動野の地図)も
変化に応じて自らを調整する。

手足のどれかが存在しなくなって
コントロールできないことを神経系が察知すると、
そこに振り向けられていた皮質領域は縮小する。

脳は初めから特定の体を扱うように
定められているわけではない。

自らを適合させることで体を動かし、
外界と相互作用しながら見事に機能している。

■運動を拡張する

さらに素晴らしいのは、
新たに外づけの拡張機能が追加されたときにも
同じ学習方法でそれを使いこなせるようになることだ。

たとえば、自転車は私たちのゲノムが
おそらく予期していなかったものだろう。

脳の運動野はひとつしかないのに
何通りもの方法で体を操れるようになるなんて、
考えてみれば不思議な話である。

だが、ありがたいことに脳はじつに賢く
そのときの状況や背景を把握したうえで、
どのプログラムを走らせるかを判断している。

脳の地図を書き換える

引用には入れなかったのですが、
紹介されていたのは、
視覚障がい者、聴覚障がい者が
どのように世界を見たり聞いたりできるようになるか、
ということです。

最新の技術で、
視覚、聴覚の代わりに、皮膚の感覚で
とらえたりする、いくつもの方法で
実現されていました。

これらを使うと、
生まれながらに、目や耳がない人も
同じように脳を鍛えられるそうです。

また、白内障の人工レンズを入れた人で、
紫外線を感じるになった人もいるようです。

そして、同じように、私たちは運動機能を
拡張できるとのこと。

考えてみれば、普通にやっていることです。

自転車に乗れるようになったり、
泳げるようになったり、
自動車を運転したり、
楽器を演奏したり、
キーボードをブラインドタッチしたり、
スマホをフリック入力したり(私は得意じゃないけど)。

新しいものが出てくるたびに、
進化する必要はないわけです。

そして、この運動能力は、状況によって、
自動的に切り替わるという例として、
後ろの状況を確認するのに、
自動車の運転席に座っているときだけ、
バックミラーを無意識に見ると
著者が書いていました。

確かに、自動車の運転席と、
自転車の運転席と、
オフィスの座席では、
後ろを確認するのに、
意識しなくても別の動作で実現しています。

脳って、すごいですね。

あなたは、どんな感覚や運動機能が拡張されていると感じますか。

20220625 感覚と運動を拡張する_脳の地図を書き換える(3)vol.3450【最幸の人生の贈り方】

この記事は、メルマガ記事から一部抜粋し、構成しています。

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