脳を司る「脳」 最新研究で見えてきた、驚くべき脳のはたらき （ブルーバックス）

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【はじめに】
『脳を司る「脳」』というタイトルは、脳をニューロンからなるデジタル系システムとすると、それだけではない「脳」の機能が脳活動を支えて制御しているという意味で括弧付きの「脳」という言葉を使っている。

著者は、理化学研究所からお茶の水女子大学に移り、「生体組織機能学研究室」を立ち上げている若手研究者。生理学を脳神経のはたらきによって理解しようとする神経生理学を専門としている。

本書のあとがきの中でもリンクが紹介されているが、以下のYouTube動画が著者の研究や本書で言いたいことを要約しているので、本を読む前に見ておくと内容理解の助けになるだろう。
「Brain BLAST!: 健康な脳のカギを握る脳の中のメタコミュニケーション」
https://www.youtube.com/watch?v=zPDvu4Xlzp8

【概要】
これまで脳の活動と言えば、ニューロン間のシナプスを介した情報交換に注目され、その他の組織についてはニューロンと比べると相対的にはほとんど無視されてきた。しかし、近年グリア細胞を始めとしてニューロン以外の脳の生体組織にも注目が集まっており、それらをまとめて解説したのが本書『脳を司る「脳」』となる。

ここで解説されているニューロン以外の脳生体組織およびその活動として、具体的には、細胞外スペース、神経修飾物質(ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニン、アセチルコリン)、拡散性伝達、脳脊髄液、細胞間質液、細胞外電場、グリア細胞(アストロサイト、オリゴデンドロサイト、ミクログリア)となる。かなり網羅性をもって脳全体の活動要素についてまとめられていると思う。この辺り、ブルーバックスらしいまとめ方で好感が持てる。

例えば、細胞外スペースについての新しい知見として、睡眠時と覚醒時には脳の細胞外スペースの大きさが違っているとらしい。睡眠時にはおそらくノルアドレナリン濃度の影響で細胞外スペースが広がっていて、脳脊髄液の流れがよくなるからだという。睡眠の健康に与える重要性が最近喧伝されることが多いが、生理学的にはこういった脳の代謝に関係しているのかもしれない。

また、「エファプティック(非シナプス的)・コミュニケーション」と呼ばれる近接ニューロン同士のシナプスを介さない情報交換も最近注目されている脳内活動だという。脳組織の低周波数に対する誘電特性が生理的食塩水とは大きく違っており、なぜそうなのかも含めて研究の対象となっている。

関係者の中でも流行中とされている、グリア細胞のアストロサイトが関与して行われている脳内の老廃物代謝のリンパ系的機能である「グリンファティック・システム」が提唱されたのはまだ2012年と最近のことであり、まだまだ脳の生理学的研究は知見を積みあげていくような新しい発見が次々と出てくるフロンティアであるのだと思う。

グリア細胞であるアストロサイトの密度が霊長類になるに従い濃くなっているとか、アインシュタインの脳でニューロンの数には一般的な人と変わりがなかったが、グリア細胞の数が多かったということから、グリア細胞が知性に大きく関わっているのではないかとも言���れている。なお、グリア細胞に関しては本書と同じくブルーバックスから出ている『もうひとつの脳 ニューロンを支配する陰の主役「グリア細胞」』がとても詳しく勉強になる。

著者は、知能とは答えがあることに答える能力であり、知性とは答えがないことに答えを出そうとする営みだと定義し、ニューロンのデジタルな活動では知能の問題にしか対応できず、アナログ情報も含むニューロン以外の脳活動が人間を特徴付ける知性に関係しているのではないかという。著者は次のように語る。

「脳の中のデジタル伝達とアナログ伝達の非シナプス的相互作用こそが、人間らしさの根源である「知性」の正体であると予想しています」

それが、おそらく著者を含む脳神経生理学の世界が研究者を惹きつける理由なのだろう。

【所感】
脳神経を模擬した多層パーセプトロンによるニューラルネットワークが、画像認識、音声認識などのAIで領域によっては人間を超える能力を達成したことから、一部ではAIが人間を超えるのはいつなのかということを真剣に議論するようになってきた。しかしながら、現状のAI技術の延長でできることは、決して人間の脳ができることを超えることはできないだろう、というのが多くの識者の合意事項にもなっているように思う。著者はその理由としてアナログ情報である神経修飾物質や拡散性伝達、アストロサイトなどの働きを挙げられている。果たして著者が言うように知性の源泉がそこにあるのかはわからないが、そこにAIと人間の脳との違いがあるのは間違いないだろう。

測定技術の進化により、今まで見えなかったことが見えてきたことで、新しい仮説が提案され理論が構築される。原子・分子の世界でも、細胞の世界でも、宇宙科学の世界でもそうだった。脳研究の世界も例外ではなく、これまで優位を高めていたニューロン中心主義からの脱却が必要とされる新しい時代が測定技術の進歩によってやってきたのだろう。著者も言うように脳にはまだまだわからないことが山ほど残っているのである。自分も真剣に学ぶと面白いかもしれないなと思う。

なお著者は、科学者として理研時代からアウトリーチ活動の重要性にも賛同し、いつかブルーバックスで本を出したいと考えていたという。ブルーバックスがそういうポジションになっているというのは素晴らしいことである。いつもながら、ブルーバックスには感謝している。

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『もうひとつの脳 ニューロンを支配する陰の主役「グリア細胞」』(R・ダグラス・フィールズ)のレビュー
https://booklog.jp/users/sawataku/archives/1/4065020549#comment
『つながる脳科学 「心のしくみ」に迫る脳研究の最前線』(理化学研究所脳科学総合研究センター)のレビュー
https://booklog.jp/users/sawataku/archives/1/4062579944

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これまで、ニューロンに着目した書籍は何冊も読んだが、ニューロン以外の脳内の細胞に着目したものは読んだことが無く、新しい知識となった。
具体的には、グリア細胞や間質液などに着目したものである。
ニューロンによる伝達はデジタル回路に近く、グリア細胞の一種であるアストロサイトによる伝達はアナログに近いイメージを持った。デジタル、アナログを併用しているというところに面白みを感じる。

脳科学の本を読むのは、なるべく楽して頭を良くしたいという短絡的な希望があるのだが、そういう意味ではあまり参考にならなかった。
具体的にはこうするとグリア細胞が増えるとかそういうことは記載されていないので。

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脳科学の最新研究がわかりやすくまとめられていてとてもよかった。

睡眠中の脳の活動に興味があるのでグリンファテックシステムについて丁寧に書かれてるのはよかった。まだあまり解明されていないんだなあ。

「ほとんどの全身麻酔薬はどうして効くのかわかっておらず、全身麻酔の作用機序を解明したらノーベル賞間違いなしとも言われています。」そうなのか。

超解像シャドーイメージング(SUSHI法)というのでマウスの脳スライスの細胞外スペースが可視化されるの、すごいな。

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脳研究といえばニューロンというイメージが強かったがグリア細胞、細胞外スペースなど研究領域が広がっているという話。ニューロン以外も神経伝達物質の運搬に関わっているという話や、それがヒトの気分や性格、特性、さらには知性や意識に影響している可能性はワクワクしますね。

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自分には、第1章の基本的なことも知らなかったのでそこだけで十分だった。

脳は人体でも独特の存在で、独自の機構をもっている。免疫も脳独自のものになっていて、カフェインとか一部のものを除き、脳に入ることはできない。
脳のメインの働きはニューロンによると思いきや、間質が関わっているのではないか、というまだ途上と思われる話。

電気信号でやりとりをしていたり、そんなブラックボックスが正確に（狂うこともあるけど）機能していることが不可思議。寝ている間に水が脳を綺麗にする話、IQが高い人は脳がシンプルって話が良かった。自分の生きている間にはまだまだわからなそうだ。

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ちと中断入ったりで時間かかったけど、ようやく。
もう教科書読むこともないだろうけど、教科書自体に反映されるのは一体いつなんだろうか。正解不正解を求める入試をなくせば機動的に変えられるのかも⁈

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面白い。脳はニューロンだけで成り立ってると思ってたが、グリア細胞（アストロサイト）、細胞外スペースなど、さまざまな相互作用の上に機能している。

ニューロン以外のグリア細胞も神経伝達物質を運搬しているとか、細胞外スペースが20%もあり、それもどうやら伝達に関わっているなど、いろんな最新の脳のメカニズムがわかりやすく紹介されている。

「うつは炎症で起きる」というかなり面白かった本と知識として連動する部分もあった。

それは、脳は髄膜にリンパ管（脊髄リンパ）があり、それを通り首のリンパ管に合流して代謝老廃物を排泄するということ。

特別な排泄機構があるわけではなく、全身と同じリンパ系を使った排泄メカニズムであり、免疫細胞の輸送も普通に行われる。

つまり、全身で炎症が起きたらサイトカインが脳にも運ばれ、脳でも炎症が起き、鬱になる。

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最新の脳研究を知ることが出来てとても面白い。

なかでも脳信号がワイヤレス送信している？というエファプティック・コミュニケーションの話はすごく興味深い。

脳が電気を蓄える性質を持っているという部分もちょっとハッとさせられました。

脳の話は面白いなあ。

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医学部で習った知識からアップデートされていなくて、この本を読んで初めて知った。
細胞外スペースが寝ている時には広くなり起きている時は狭くなる。
実は、情報伝達はニューロンのシナプスだけでなく、このスペースなど細胞外の領域をホルモンみたいに伝達する機構も備えている。
この細胞外スペースが狭くなるとなんらかの情報が伝達されやすく、広くなると脳の老廃物が能動的に排泄される。
こういったニューロン以外の機能は主にアストロサイトなどのグリア細胞が担っているようで、このアストロサイトもマウスよりも人では複雑性が高く、アインシュタインはある領域で発現量が増えているとのこと。
今までニューロンがすべてだと思っていたけれど、アナログ的な作用も重要視され始めており、さらにAIと人の機能はかけ離れていくような印象になった。

あんまり詳しくは理解できていないけれど、

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脳の構造・ニューロンの働き・脳科学の歴史を踏まえた上でニューロン以外の脳の最新研究が紹介されており、たまに脳関連のニュースを見聞きする自分にとっても初見の内容が多々ありました。

時々刻々と、細胞外スペース・細胞間質液・脳脊髄液・アクアポリン 4・アストロサイト（グリア細胞）・広範囲調節系・神経修飾物質など、多くの要素が相互作用している脳内環境。

近年、脳に関連する情報がメディアやネットでも積極的に発信されて「ニューロン」「シナプス」「神経伝達物質（ドーパミンなど）」などの用語を見聞きすることも増え、一素人でもなんとなく脳に対する漠然としたイメージがありましたが、本書を読むと、そんなイメージを軽々と超えてくる脳の果てしない複雑さ、奥深さを再認識させられます。

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ニューロンの仕組みや脳科学の歴史をおさらいしたところで、触れられることが少ないグリア細胞そして細胞外スペースの解説を行い、ニューロンとそれらの相互作用について考察する。細胞外スペースを拡散する神経修飾物質が気分などのモードに関係しているとかグリア細胞であるアストロサイトがシナプス伝達をの効率を変化させているなの興味深い話が満載、グリア細胞や細胞外スペースの作用を人工知能に組み入れられると面白いかも。

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脳を司る脳とは脳内のニューロン以外の要素のことであり、
それらがニューロンの働きを司っているということを意味
している。その意味で前に読んだ「もうひとつの脳」と
似た内容であった。「もうひとつの脳」が2018年発行で
この本が2020年発行。その分わかってきたことも多いの
だが、もちろんわかっていないこともまだまだたくさんある
ということがよくわかる本だった。研究者が研究成果を世に
問い、社会貢献すること＝「アウトリーチ」に著者自ら言及
していることからもわかるように初心者にもわかりやすく
書かれているのも好感が持てた。さて、私が生きている間に
あとどれくらいのことがわかるのだろう。

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ノルアドレナリン、アドレナリン、ドーパミン、セロトニンの関係がよくわかった。
セロトニンを増やす方法として、定期的なリズム刺激というのは、役に立つ情報だし、そこここのライフハックでも聞く話で納得。