脳科学のステージ
Ｔｗｉｔｔｅｒ
（
２０１４年６月
／１ ～ ２１）
神経細胞の構造図 （パブリックドメイン／著作権フリー）
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Ｔｗｉｔｔｅｒ
（
２０１４年６月
／１ ～ ２１） 神経細胞の構造図 （パブリックドメイン／著作権フリー） |
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参考文献 ＜１
～ ２１＞ ＜参考文献＞ 日経サイエンス ／２０１４-０７ 脳の実相に迫る Ｒ．ユステ
（コロンビア大学） ／ Ｇ．Ｍ．チャーチ （ハーバード大学） |
| ２０１４年 ～ |
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| ７月 ７日 |
《脳科学のステージ》・・・（２１） 有機色素や蛍光タンパク質の電位センサーを、【量子ドット】で作れる可能性もあ る。これだと、光や色の強さを正確に設計できるわけだ。 その他、量子光学の分野では【ナノ・ダイヤモンド】も、電場の変化を敏感に捉える ようだ。 またナノ技術との、混合型もある。 |
７月 ４日 電気シナプスの模式図 |
《脳科学のステージ》・・・（２０） 新技術は…ニューロンの発火に応じて色特性が敏感に変わるよう、色素反応を増 強する必要がある。 ニューロンが損傷しない様、色素設計する必要もあるが、すでに遺伝子操作で膜 電位センサーは作られている。 蛍光タンパク質が…細胞外膜に運ばれ…機能を発揮する…
《脳科学のステージ》・・・（１９） 【膜電位イメージング】 とは… 蛍光センサー／ニューロンの発火時に光を発するセンサーで、細胞活動を調べる。 センサーは、電気信号で細胞膜内外の電位が反転した時、蛍光を発する。これを 検出装置で記録。センサーを埋めた多数のニューロンを捕捉して行く。
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| ７月 ３日 |
《脳科学のステージ》・・・（１８） 神経生理学者は… 遺伝学者や物理学者や化学者と協力し、カルシウムを見るのではなく、膜電位の 微小な変化を検出し、神経活動を直接記録する光学技術／【膜電位イメージング】 の技術が必要になる。つまり…【カルシウム画像化法】を超える技術の開発が必要 になる。
《脳科学のステージ》・・・（１７） ＜脳活動から・・・行動が生まれる仕組みを解明＞ するには…ゼブラフィッシュの実験は始まりに過ぎない。 今後、３次元の中で、ニューロン活動を同時に可視化できる、新たな顕微鏡が必要 だ。さらに 【カルシウム画像化法】は、ニューロンの発火を捉えるには遅すぎる。
《脳科学のステージ》・・・（１６） 脳波計の登場以来… 神経系は、基本的に常に活動していると分かる。このコトは＜命の本質＞と関連 するのだろうか？ 新しい画像化技術は、神経科学に大きな窓を開けつつある。このビッグサイエンス が…“人類文明の第３ステージ／意識・情報革命”（／“人類文明の第１ステージ／農耕・文明 の曙”・・・“人類文明の第２ステージ／エネルギー・産業革命”・・・に続く、第３ステージ ）へ繋がるのか…？
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| ６月 ２７日 |
《脳科学のステージ》・・・（１５） それを… 新型／顕微鏡で脳一面に光を照射し…ニューロンの発光を秒刻みで撮影。これは 【カルシウム画像化法】と呼ばれる。 実験では…ゼブラフィシュの１０万個あるニューロンの８０％を記録。休んでいる時 も、多くの部分が不可解なオン・オフをしていることが判明。
《脳科学のステージ》・・・（１４） ゼブラフィシュは… 稚魚の時は体全体が透明で、脳などの内部構造が観察しやすいため、神経生物 学の実験によく使われる様だ。 実験では…この稚魚のニューロンを遺伝子操作し、発火（／活動電位に達すること）してカ ルシウム・イオンが細胞内に流入すると、蛍光を発するようにした。
《脳科学のステージ》・・・（１３） 電極はニューロン活動を補足する１つの手段。これを超える方法も、研究室段階で 実現しつつある様だ。 昨年…新技術の先駆けが報告された… ハワード・ヒューズ医学研究所（アメリカ／バージニア州／アッシュバーン／ジャネリア・ファーム研究キャ ンパス）のアーレンス（Misha Ahrens）は、ゼブラフィシュ（／インド原産の体長 ５ cm ほどの小型の魚。 コイ目コイ科ラスボラ亜科・・・コイや金魚などに近い）の稚魚の脳全体の活動を、顕微鏡画像レベ ルで可視化した。
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| ６月 ２６日 |
《脳科学のステージ》・・・（１２） この様な装置が実用化すれば…眼／網膜の何万個ものニューロンの電気的活動 を測定可能。 さらに…この電極アレイを３次元に重ねたり、小さくしたり、シャフトを長くすれば… 大脳皮質の奥まで挿入可能。そうなれば、個々の細胞の電気的特性を識別しつつ 測定可能に…
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| ６月 ２５日 |
《脳科学のステージ》・・・（１１） さて… ＜脳活動の・・・創発パターン＞を画像化するには、数千個のニューロン集団を 測定できる、新しい検出装置が必要。 新素材を用いたナノテクノロジー（／大規模な記録が可能）なら、可能かも知れない。シリ コン基盤上に１０万個以上の計測点を持つ電極アレイが、すでに試作されている様だ。
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| ６月 ２４日 |
《脳科学のステージ》・・・（１０） ｆＭＲＩは…ニューロン活動を直接とらえるわけではなく…ボクセル内の血流に生じる、 ２次的な変化を記録するだけである。
《脳科学のステージ》・・・（９） 次に…ｆＭＲＩ／機能的磁気共鳴断層撮影装置では… 活動中の脳領域が光って見え、脳全体の活動を非侵襲的（／侵襲とは・・・ 侵入し、襲うこと。 医学では・・・生体の内部環境の恒常性を乱す可能性がある刺激全般をいう。投薬・注射・手術などの医療行為や、 外傷・骨折・感染症なども含まれる）に測定可能。しかし、検出速度が遅く、空間分解能も低い。 この画像の、１単位／ボクセル（３次元の画素）で表されるのは…約８万個のニューロン 活動が合わさったものです。
《脳科学のステージ》・・・（８） ニューロン１個の測定の対極が…脳全体のニューロン活動の補足。１９２０年代に …ベルガー（ハンス・ベルガー（１８７３～１９４１年）／人間の脳波の発見者）の発明になる脳波計（／ 脳波測定器）がある。 これは頭蓋に電極を置き、１０万個以上のニューロン（／ヒトの神経細胞は、生まれた時には １０００億個以上あり、その後１日１０万個のペースで減っていくようだ。８０歳になっても約９７％は残っているとか） の電気的活動をまとめて検出する。しかし、この方法は大雑把すぎ、詳細な活動 は見えて来ない。
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| ６月 ２３日 |
《脳科学のステージ》・・・（７） ニューロン細胞１個の活動測定では…実験動物の脳に電極を挿入…電気インパ ルスを記録。これで細胞から細胞へ化学シグナル（／ドーパミンなど、中枢神経系に存在する神 経伝達物質）が放出される、情報伝達の様子が分かる。 ニューロン１個の測定では、高解像度の映画をたった１画素で見ている様なもの。 全体は見えて来ない。
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| ６月 ２２日 |
《脳科学のステージ》・・・（６） ニューロン細胞の解明から、＜創発特性＞の解明は…ビッグサイエンスというより は…パラダイムシフト／“文明の第3ステージ＝意識・情報革命”への変容！ 具体的ミッションの１つが…昨年のオバマ政権（／アメリカ合衆国）の“ブレイン・イニシア チブ”。EUの出資の“ヒト脳プロジェクト”。日本でも…今年発足した。
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| ６月 ２１日 |
《脳科学のステージ》・・・（５） そもそも、＜創発＞とは… 部分の性質の総和にとどまらない性質が、全体として現れること…生物学的創発、 組織論的創発、情報工学的創発など様々… 臓器／脳もその1つだが…個々の細胞の総和を超えた莫大な機能を持つ。その方 向へのシフトは…しかし、容易ではない…
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| ６月 ２０日 |
《脳科学のステージ》・・・（４） ＜ジェニファー・アニストン細胞＞を理解するには… ニューロン１個を測定する現状から…細胞集団が複雑に相互作用し、より大きな全 体としての振る舞う…＜創発特性＞へ…理解を移行する必要がある。個々の原子、 個々の細胞から…集団や臓器としての特性である。
《脳科学のステージ》・・・（３） 女優／ジェニファー・アニストンを… ニューロン細胞がどの様な計算を通じて生み出しているのか…追跡は全く不可能。 そこには主観的体験や外界の知覚もあり…その上で、ジェニファー・アニストンの顔 に反応…電気インパルスを発する。まさにエイリアン（／本来は外国人を意味していたが・・・映 画／『エイリアン』がヒットして以降・・・怪物や地球外生命体の意味で使われることが多くなった）のメッセージ…
《脳科学のステージ》・・・（２） 最近、大騒ぎになっているコトがある。 ＜ジェニファー・アニストン細胞＞の発見だ。 個々のニューロンが、女優／ジェニファー・アニストン（／アメリカの女優。４５歳。『フレンズ』のレ イチェル役で知られる・・・俳優のブラッド・ピットと結婚）の顔に反応し、電気インパルスを発するとい う。説明がつかない！この発見は、神経科学が転機を迎えたことの証でもある様だ。
《脳科学のステージ》・・・（１） ★ 核エネルギー ★ 宇宙開発 ★ コンピューター ★ヒトゲノム解読 などが並ぶ が…次は ★ 脳科学 の様だ。 私は…“文明の第２ステージ／エネルギー・産業革命”の次に…“文明の第３ステー ジ／意識・情報革命”を想定するが…その橋頭堡（きょうとうほ／橋の対岸を守るための砦）に なるのか…
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