脳みそなんもわからんけど、ショウジョウバエは素晴らしい
この記事は「みすてむずみすてむず いず みすきーしすてむず (2) Advent Calendar 2023」に寄稿する記事です。
こんにちは。LINNEL a.k.a キョロちゃんです。某災いポケモンのアイコンの人です。
なんと初記事です。今までツイッターで連ツイすることでしか考えを言葉にしたことがない人間がなんと記事を書いています。
そのくせ前日に数時間で書こうとしています。なんとか見れる記事になるよう頑張りたかったんですが、5000字のクソデカ記事になってしまいました。
常識も結構含まれてる気がするので、ちょいちょい読み飛ばしながら読んでいただければ……。
脳って何？
みんな脳って何かわかる？私はわからん。
いやそりゃ身も蓋もないこと言うと
これ。脳みそ。それはそう。
私は考えるのが好きだ。考えるのが好きだからツイッターでアホみたいな連ツイをしている。
いろいろ考えてるときにふと思った。なんで私は「考える」ができるんだろう？まあ、脳みそがあるからだよね。
は？脳みそって何モン？？
こうなった。こうなった結果今私は大学院で脳みその研究をしている。
研究してるんだけどすればするほど意味がわからないので、みんなにも意味わからなくなってほしい。ということで筆をとりました。
途中まで中学理科やってるので適宜読み飛ばしてください。なんもわからん……。
脳が何してるのか考えようとすると、まあとりあえず、じゃあ脳って何でできてるの？ってあたりが気になってくる。
何でできてるかっていうと、まあ常識かもしれんけど、
これ。神経細胞。多分みんな中学理科で教わったやつ。
人間の脳だと900億個くらい集まってると言われてる。あなたの脳みそ取り出して顕微鏡で見るとこれがわちゃわちゃある。なかったらすごいから研究用に寄贈してほしい。
詳しい話をすると神経細胞以外にも「グリア細胞」というやつもいっぱい詰まってるんだけど、まあメインの機能を果たしてるのは少なくとも今のところ神経細胞だと言われているし、みんなもそう思ってると思う。
実はグリア細胞も神経細胞並に伝達物質再取り込みとかしてるやついるっぽいって論文結構出てるけど、まあこの話がしたくなるような人は最後のほうまで飛ばしてもらって大丈夫な内容になっております。
じゃあ神経細胞って何してるの？
こう書くと当然脳みそが何をしているのか理解するには、神経細胞が何をしているのかを知るのが大事かなって感じがしてくると思う。
一言で言うと、電気のバケツリレー。
さっきは神経細胞を1個だけ書いたけど実際にはこんな感じに繋がっている。
まあ見たことある図だと思う。
軸索というパーツから伸びてるのが送信機、樹状突起というパーツから伸びてるのが受信機。
送信機と受信機はナノメートル単位でくっついてないと送受信できない。このくっついてるやつがシナプスなんぞと呼ばれている。
送信機から「神経伝達物質」とやらが送られてくると受信側では電流が発生する。この電流がビリビリっと軸索を通ってまた送信機に到達すると、「神経伝達物質」とやらがまた更に次の受信機に送られる。
バケツリレーでしょ？
ちょっと複雑な話だけど、個人的に一番おもしろいと思うのはこの電流がどうやって発生して流れていくかってところだと思う。
実は、神経伝達物質をたくさん受け取ると、いろんな処理がごたごた起きた結果、超ちっっさいトンネルが開くのだ。
このトンネルは「チャネル」と呼ばれている。これを知っていると教科書が読みやすくなる。
どういう原理かわからんが、チャネルは基本的に特定のものしか通さない。電流に関わっているのは「ナトリウムチャネル」と「カリウムチャネル」なんだけど、そんな名前はどうでもよくて。大事なのはこいつらが陽イオンを通すってこと。
陽イオンが通るとどうなる？
ほーーーんのちょっぴり、その部分の電位が変わる。電荷を持ってるものが動くから当然っちゃ当然だけど。
そうすると変わった電位に反応する特別な陽イオン用のトンネルが開いて、お隣さんで陽イオンの移動が発生する。
これがドミノ倒し的に連鎖して電位が変わっていくから、結果的に「電流」が生じるのだ。
え、めっちゃ物理じゃない？これ電気じゃんね。陽イオンそんな使い方することあるんだ……。そんなふうに陽イオンを捉えたことなかったよ……。物理の人には当たり前の発想なんかな？
でもこれが単細胞生物から進化する過程で形成されてるってもうわけわからんくない？神様が生物作ったって信じたくなるわ。
閑話休題。
こんな感じでバケツリレーが脳内で起きてるわけですが、実際にはこんな簡単な回路なわけがなくて……
こうなっとる。省いちゃったけど、丸が書いてあるところはそれぞれ別の神経の送信機やら受信機やらがペアになってると思ってください。
何がなにやらわからんが？？？？？？？？？？
こんな複雑なもんが900億個存在してるんですよ。人間の脳みそじゃ計算できませんて。ふざけとるんか？スパコンでも無理やろ
今調べてて知ったことだが、5億個分くらいはスパコンでちゃちゃっと計算できるようになってたらしい。
これが5年前の話なので、今ならもう少し計算できるだろうか……。それでも100%にはまだ遠いのではないか、ちょっと調べきれないけど。
更に問題があって、実は送信機には電流を起こすやつと抑えるやつがあるってこと。これはさすがにヒトの神経レベルではよくわからないから、こうやって計算できるようになっても正直そんなに……じゃないのかと思うのだが、ヒトの脳はあまり詳しくないのでよくわからない。もしかしたらなにかすごい研究で送信機の種類もわかっているのかもしれない。
とにかく！！！
こんなに神経の数あったらたまりません。もっと少ないやつでしかも脳みそ解剖したりいろいろ実験しても愛護団体に怒られないような動物いないんですか！！！送信機の種類も詳しく知りたいです！！
そんなわがまま聞いてくれる動物なんかおる？？
実は、いる！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
ショウジョウバエを讃えよ
みなさんショウジョウバエって知ってる？
お家でもちょこちょこ飛んでるハエの一種。
湧いててうぜえって思ったら生ゴミを捨てろ。生ゴミを！！捨てろ！！！
おめめ真っ赤でかわいいね。
当たり前だがヒトの500分の1くらいのサイズ(約3mm)なので脳みそも小さい。
神経細胞の数は
・ヒト 900億個
・マウス 7100万個
・ショウジョウバエ 25万個
と言われている。
25万個！！！マウスの7100万個もヒトに比べたら小さいけど、25万個なんてもはや端数じゃん。
これならさすがにスパコン使わなくてもいけるでしょう。
みんなが今思ってることを当ててあげよう。
「俺らの素晴らしい脳みそをハエごときと一緒にするんか！？！？！？」
これでしょ。私も思った。
もちろん、まったく同じとは思っていない。私たちが文章を書くようにハエが文章を書くとは思わないし、私たちがなにかを予測するようにハエもなにかを予測できるとは思わない。
ただ、一部の機能が共通しているのも事実。そもそも遺伝子でいえばショウジョウバエとヒトは7割同じ。私もあなたも7割はショウジョウバエなんですよ(？)
ショウジョウバエって思ってるよりは賢くて、単純な記憶くらいならできることがわかっている。砂糖と一緒に適当な(好き嫌いのない)匂いをかがすと、砂糖があるんじゃないかとそっちに寄っていくようになる、というのはハエ界隈では伝統的な話だ。まあ線虫でもできるし……。
何よりカニ🦀より、ヒトやマウスが数十個・数百個の神経細胞をまとめたレベルの話しかできないのに対して、ショウジョウバエは数個単位の神経細胞の話ができる。
これはなかなか画期的な話だ。
おかげさまですでにショウジョウバエはかなりの脳神経がどこでどう繋がっているのかわかっていて、しかもそれを可視化するWebサービスまで展開されている。
1個の神経がどう広がって、どんな神経と繋がっているのか見れてしまうのだ。しかもよくわからんけどwikipediaのように全世界のハエ脳科学の教授方が注釈を入れていく予定らしい。
夢しかない話だ。
それにまだ情報は統合されてないけど、それぞれの神経と送信機の機能についてもとても研究が進んでいる。この神経回路のデータ群に送信機の働きや神経細胞の役割の情報を付加していけば、コンピューター上にショウジョウバエの脳みその働きをまるごと再現できてしまうかも……！
本当ならIT技術者としてこれに使われている技術を解説すべきなんだろうけど、なにもわからなかった……。
前身(？)のようなプロジェクトではグラフデータベースを使っていてなんかかっこよかったんだけど、pythonとcsvでいいのか……いいのか……。なんもわからん……。
どこかにアルゴリズムの概念とかを書いた論文があるはずなんだけども見つけられなかった。お手上げさせてください。許して神様！！
で、結局脳って何？
調べてみましたが何もわかりませんでした！いかがでしたか？
待って、待って叩かないで。ごめんなさい叩かないで。違うんです、違うんです、本当にわからないんですぅ……。
神経細胞についてここまで語ってきたけど、結局のところ、じゃあどうしてその神経細胞に電流が流れたら、記憶が、思考が、感情が生まれるのかは本当に未だにわからない。
神経細胞がしているのはバケツリレーだと言った。じゃあそのバケツリレーの終点では一体何が起きているんだ？
そこが何もわからないのだ。
おおよそのことは行動として見ることになるから、各四肢(ショウジョウバエは昆虫だから六肢だが)の筋肉がどうたらこうたらという話に帰着できる(一般に脳から伸びた神経は最終的に筋肉を制御している)。
でも、思考や感情、記憶、こういう「頭の中で起きること」に関しては本当に、本当に何もわからないのだ。
「記憶」というものが一体何としてコードされているのか。感情を一体どうやって感じているのか。思考、頭の中で流れる文章は一体なんなのか……。調べれば調べるほど神経回路が複雑でわからない。
脳みそ、何もわからない……。
ショウジョウバエの脳についてのWebサービスに夢があると言ったけれど、最終的にはこれをヒトレベルまで広げないと私たちはいつまでも脳みそ何もわからんズのままなのだ。広げてもわからんズかもしれないけど……。
生物を飼育するあまりにも単調な作業には耐えられなくて逃げ出してしまったが、今後IT技術者になって、こういう方面から脳科学を進歩させられたりしたら……というのがひっそりした野望……というか野望の種くらいとして私に存在している。
シメ
IT関係者の集いに生物の話を、しかもITそこまで関係ない部分をぶちこむということでどれくらいから説明すべきかわからず、思ってた5倍の文章量になっちゃった。
1人でも0.5人でも生物興味あるかも……のアンテナにひっかかってくれたらめっちゃ嬉しいです。
明日はgonさんの記事です！「アニメかゲームの話になりそう」とのことで、オタクな私は楽しみにしております。
ではでは、お読みくださりありがとうございました。お疲れ様でした。
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