理系にゅーす

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1: 2019/03/01(金) 14:15:20.52 ID:CAP_USER
鳥やイルカなど、音声のやり取りを行う動物は多く存在しますが、人間のように即時的で複雑な会話を行う動物は限られています。そんな中、人間にように複雑な会話を行う「歌うマウス」を研究することで、人間の脳が会話をどのように処理しているのかというメカニズムが明かされる可能性が出てきています。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/01/songs-of-singing-mice/00.jpg

Motor cortical control of vocal interaction in neotropical singing mice | Science
http://science.sciencemag.org/content/363/6430/983

This singing mouse’s brain could reveal keys to snappy conversation | Science | AAAS
https://www.sciencemag.org/news/2019/02/singing-mouse-s-brain-could-reveal-keys-snappy-conversation

The Songs of Singing Mice May Help Unlock How the Brain Processes Conversation | Technology Networks
https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/the-songs-of-singing-mice-may-help-unlock-how-the-brain-processes-conversation-316156

人間の脳は、他の人のスピーチに含まれる情報をエンコードし、それに対し即座に応答します。マーモセットというサルは、話者を順番に交代するスタイルの人間のようなコミュニケーションを取りますが、やり取りは人間よりもゆっくりとした速度です。

しかし、「Alston’s singing mouse」と呼ばれるマウスは速いスピードで複雑な会話が行えるとして、ニューヨーク大学メディカルセンターの研究者がその脳の働きを調査しました。Alston’s singing mouseのオスは敵を攻撃する時やメスのマウスを魅了する時に歌を歌いますが、この行動は他のマウスと大きく異なると論文の筆頭著者であるMichael Long准教授は語っています。一般的なラボのマウスは短く、無秩序な、超音波の音声を発しますが、Alston’s singing mouseは相手が発話者を特定できるような構造的なシグナルを発することができ、その音声はおよそ100の音色から生み出される比較的長いものとなっています。

Alston’s singing mouseの音声がどんなものなのかは、以下のムービーから確認できます。

Male Alston's singing mouse (S. teguina) singing to female in estrus - YouTube
https://youtu.be/Cwjjxj6ambY


続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2019/03/01/songs-of-singing-mice/02.jpg
https://i.gzn.jp/img/2019/03/01/songs-of-singing-mice/02.jpg

https://gigazine.net/news/20190301-songs-of-singing-mice/
ダウンロード


引用元: 【動物】「歌って会話するネズミ」が人の脳のメカニズム解明のカギとなる[03/01]

「歌って会話するネズミ」が人の脳のメカニズム解明のカギとなるの続きを読む

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1: 2019/02/23(土) 11:48:19.54 ID:CAP_USER
誰も脳の配線図を理解していなかったが、コネクトームと呼ばれる脳の構造を代数的位相幾何学で理解できることが判明した。

人間のコネクトーム(白質の構造で基本的には脳の配線図といってよい)は、脳の異なる部分間をつなぐリンクのネットワークだ。リンクは、灰白質を構成する神経細胞体を接続する神経細胞「軸索」の突起の束である脳の白質によって図式化する。

脳に関する従来の見解では、灰白質が主に情報処理や認知に関与し、白質は脳の異なる部分間で情報を送信している、とされてきた。

白質の構造はあまり理解されてないが、いくつかの高度なプロジェクトによる研究で、コネクトームは当初考えられていたよりもずっと複雑だとわかってきた。人間の脳には、1014のシナプス結合で接続された1010ものニューロンがある。リンク同士の接続を図式化するのはもともと難しい上に、ネットワーク構造が画像解像度に依存するので、さらに難しくなっている。

構造を研究することで、白質は学習や脳の活動調整で重要な役割を果たしている証拠も出てきた。しかし、この役割が構造にどう結び付いているかは正確にはわからない。
https://www.technologyreview.jp/wp-content/uploads/sites/2/2016/08/neural-cycles.jpg

したがって、白質の構造をさまざまなスケールで理解することは神経科学の大きな課題である一方、適切な数学的ツールの欠如が、研究の進展を妨げていた。

しかし今日、この状況は代数的位相幾何学のおかげで変わろうとしている。神経学の研究者が徐々にだが初めて、代数的位相幾何学の価値を理解し始めている。従来、代数的位相幾何学は、空間や形状を分類するための「数学的な探求」だったが、ペンシルベニア大学のアン・サイズモア研究員(準計算機生物学者)などによるチームは、代数的位相幾何学がどのようにコネクトームの理解に革命をもたらすかを示した。

学問的探求において、代数的位相幾何学者は、異なるスケールで位相空間での対称性を見つけるという、試練を設定する。

数学において、対称性とは、視点を変更しても不変であることだ。たとえば正方形は90度回転しても形状が変わらない。これが対称性のひとつのタイプだ。

中でも、コネクトームを理解する上では、さまざまなスケールでも対称性を保つ数学的構造「永続的な相同性」の探求が重要だとわかってきた。

神経学者は、特定の認知機能は、脳全体に分散されているさまざまな神経ノードを利用することにずっと気付いていた。コネクトームプロジェクトの中心的な疑問の1つは、これらのノードが白質でどう接続されているかだ。

神経学者が白質繊維を研究する方法は、繊維の長さに沿って、どう水を拡散するかを観察することだ。拡散経路は、「拡散スペクトルイメージング」によって明らかにでき、白質の構造を理解できる。

詳細に調べるため、サイズモア研究員は8人の健康な成人の脳を測定した。これにより、すべての脳に同じ構造を探せた。チームは特に、聴覚系や視覚系、接触、圧力、疼痛に関する体性感覚システムなど、認知システムに関わる脳の83の異なる領域間のリンクを観察した。

こうして配線図を構築したサイズモア研究者のチームは、構造の研究に代数的位相幾何学の手法を適用することで、いくつかの重要な洞察が生まれた。

まず特定のノードのグループは、グループ内の各ノードが他のすべてのノードに接続された「すべての対全接続している」状態でクリークと呼ばれる構造を形成していることが明らかになった。認知システムのすべては、異なる数のノードを含むのクリークで構成されている。

しかし、分析により、もうひとつの重要な位相構造のグループが明らかになった。この位相構造は「サイクル」と呼ばれる閉じたループで、最初のノードが次のノードに接続し、その次のノードがまた次のノードに接続していき、最後のノードは最初のノードに接続してサイクルが閉じている。

続きはソースで
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引用元: 【数学/脳科学】コネクトーム:脳の構造を代数的位相幾何学で理解できることが判明

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1: 2019/03/17(日) 15:38:18.76 ID:CAP_USER
まだ生きている状態の人間の脳に化学処理を施し、何百年も保管できるようにするサービスを計画しているスタートアップ企業がある。将来の科学の進歩により保存した脳から情報を復元できるようになれば、コンピューター・シミュレーションとして蘇ることができるという触れ込みだ。

スタートアップ養成企業であるYコンビネーター(Y Combinator)主催の超冒険的・野心的な企業を支援する3カ月間のブート・キャンプが人気だ。

だが、ネクトーム(Nectome)のような企業は、これまでにはなかった。

ネクトームの共同創業者でマサチューセッツ工科大学(MIT)の卒業生であるロバート・マッキンタイヤーCEO(最高経営責任者)は、3月21日に開催されたYコンビネーターのデモ・デイ(日本版記事)で、ハイテク死体防腐処理加工をして巧妙に脳を保存するテクノロジーについて説明した。そこでマッキンタイヤーCEOは、自身のビジネスに対する意気込みを語ったはずだ。ネクトームのWebサイトで問いかけているように「あなたの心をバックアップできるとしたらどうしますか?」と(日本版注:現時点ではその後の報道に対する声明が掲載されている)。

そう、ネクトームは「脳を保存してアップロードする」企業なのだ。ネクトームの化学溶液を用いれば、数百年、もしかすると数千年間、肉体を傷つけずに凍結したガラス像として保存できる。未来の科学者がいつの日か、レンガのように硬くなった脳をスキャンして、コンピューター・シミュレーションとして脳を蘇らせるというアイデアだ。そうなれば、非常に似ているが厳密には異なる人物が、どこかのデータ・サーバーの中でもう一度花の匂いを嗅いだりするようになるだろう。

だが、この話には身の毛のよだつような落ちがある。ネクトームの処置が効果を発揮するには、脳は新鮮でなくてはならないのだ。ネクトームは、末期症状の患者がまだ生きている間に(ただし麻酔をかけられた状態で)人工心肺に接続し、頸動脈にさまざまな防腐剤を調合した薬剤を投与する計画だという。

カリフォルニア州では2年前に、末期症状の患者に対する医師による自◯ほう助を容認する法律「終末期選択法(End of Life Option Act)」が制定された。ネクトームはこの法律に詳しい弁護士に相談して、自社のサービスは合法であろうと信じるに至った。同社の手法を用いれば「間違いなく死にます」とマッキンタイヤーCEOはいう。「Yコンビネーターが投資する企業の中でも、ネクトームが特異な位置にいるのはそのためです」。

予約リスト

脳のアップロードは、レイ・カーツワイルなどのフューチャリストの文献を読んだことがある人なら馴染みがあるだろう。コンピューター・プログラムとしての不死は今後間違いなく現実のものになっていくとすでに確信している人もいるかもしれない。あるいは、こういった考えの総称である「超人間主義(トランスヒューマニズム)」は、死に対する人間の恐れにつけ込むハイテク宗教に過ぎないと思う人もいるかもしれない。

いずれにしろ、ネクトームには注目しておくべきだ。ネクトームは多額の連邦政府補助金を獲得し、MITで最も優秀な神経科学者であるエドワード・ボイデン教授と共同研究しているのだから。ネクトームは、同社の手法を使ったブタの脳の保存状態が極めて良好であり、すべてのシナプスを電子顕微鏡で観察できたことを評価されて、賞金8万ドルの科学賞を受賞したばかりだ。

コンピューター科学者のマッキンタイヤーCEOと共同創業者のマイケル・マッカナは、異常なまでの熱心さでYコンビネーターの教えに従っている。「ユーザーが体験することは、医師のほう助による自◯と同じでしょう。このサービスが市場に受け入れられるかどうかは、この方法がうまくいくと人々が信じるかどうかにかかっています」(マッキンタイヤーCEO)。

ネクトームの保存サービスはまだ提供されておらず、今後数年は無理かもしれない。死んだ組織の中に記憶を見つけられる保証もない。

続きはソースで

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https://www.technologyreview.jp/s/78899/a-startup-is-pitching-a-mind-uploading-service-that-is-100-percent-fatal/
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引用元: 【化学】「生きた脳」の永久保存で人類は不死を手に入れるのか

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1: 2019/03/04(月) 13:32:02.78 ID:CAP_USER
「子どもをバスから投げ捨てる」「未成年との性 行為」「電車の前に飛び出す」といった不愉快で悪質な内容を思い浮かべてしまうことを「侵入思考」といいます。侵入思考は思考内容が不愉快だと理解していても止められないもの。侵入思考が人のメンタルヘルスにどのような影響を及ぼすのか、どう扱えばいいのかが、ダブリン大学トリニティ・カレッジで臨床心理学・神経心理学について研究するSimon McCarthy-Jones准教授によって説明されています。

Unwanted unacceptable thoughts: most people have them and we should talk about them
https://theconversation.com/unwanted-unacceptable-thoughts-most-people-have-them-and-we-should-talk-about-them-112245

◆侵入思考は持っているのが普通

侵入思考は主に攻撃的・性 的・冒瀆(ぼうとく)的といった不適切な思考を指し、1978年に発表された研究結果では、「性○為中の暴力」「子どもをバスから投げ捨てる」「電車の前に飛び出す」といった内容が報告されました。

その後の調査で、人が持つ侵入思考の多くは暴力とセ◯クスに関することであり、多くの人が侵入思考を持つことが判明しています。「侵入思考を思い浮かべることがあるか?」という質問をアフリカ、アジア、オーストラリア、ヨーロッパ、北および南アメリカの人々に行ったところ、90%が「ある」と回答。また別の研究では、調査対象のうち60%が「車を道から飛び出させる」ということを考えた経験を持ち、46%が「家族を傷つける」ということを、26%が「知らない人を押して致命傷を負わせる」ということを考えたと回答しました。比較的少数ではあるものの、動物や人間以外のものと性○為をする想像をした人は6%で、男性の19%、女性の7%が子どもや未成年との性○為を考えた経験を持ちます。

このような侵入思考は、その内容を「不愉快」「おぞましい」と考えている人の頭の中にも起こります。なぜ人が侵入思考を経験するのかという原因は不明ですが、一説では侵入思考によってブレインストーミングを行う事で問題解決を助けているといわれています。また、侵入思考の多くが性 的や攻撃的であることについて進化心理学者のデイビッド・バス氏は「私たちが持つ大きな脳は特に心理的な回路を専門としており、この回路は特定の問題に対して◯人という解決策を導きます」と説明しています。一方で、「女性に対する敵対的な性 的思考を促進する父権社会」という文化的観点から議論が行われることもあるそうです。

侵入思考という分野の研究はまだ十分に行われておらず、現段階で存在する研究の多くが大学生を対象としていることも、研究の結論が不完全なものとなっている理由の1つとされています。

◆心を罰することは可能なのか?

自分でも不快だと感じるような侵入思考を抱いてしまったとして、それは罰するべきなのかという問題があります。法的にいうと、「考える」だけで人を傷つけることはできないため、多くの国で「人は思考によって罰せられない」という法律が制定されています。また、「考える」ことが犯罪化してしまうと、この世の全ての人が犯罪者になり、人が違いに罰するという事態が横行するはず。

しかし、ソーシャルメディアの登場によって「言葉にされた思考」はもはや法的に守られる存在ではなくなってきました。スピーチはもはや「今そこにある危機」を生み出し、他人に害を及ぼす可能性があるとみなされています。不愉快な侵入思考を開示することで、本人が傷つく可能性も大いにあります。

人間は自分の優位性を高め、他人の優位性を低くしようとする生き物ですが、ソーシャルメディアは人の地位を効果的に壊滅させるメカニズムを持ちます。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2019/03/04/unwanted-unacceptable-thoughts/adolescent-adult-beautiful-272760.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20190304-unwanted-unacceptable-thoughts/
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引用元: 【心理学】暴力や不適切なセックスなどを頭に思い描いてしまう「侵入思考」はどう扱えばいいのか?[03/04]

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1: 2019/03/10(日) 21:21:14.71 ID:CAP_USER
仕事や人間関係で嫌なことがあった時、無性に甘いものや大量の炭水化物をガッツリ食べたくなるという人は多いはず。いったいなぜストレスを感じると甘いものや炭水化物を食べたくなってしまうのか、脳科学者で肥満の専門家であるAchim Peters氏が説明しています。

Why Do We Crave Sweets When We're Stressed? - Scientific American
https://www.scientificamerican.com/article/why-do-we-crave-sweets-when-were-stressed/

人間の脳が体重に占める割合はわずか2%ですが、脳は人間が摂取する炭水化物の半分を消費する「大食い」の器官といえます。脳の燃料となるのがでんぷんやショ糖などの炭水化物を分解して得られるグルコースであり、炭水化物を摂取すると速やかに体へエネルギーを供給できるとのこと。

脳がストレスを受けると、通常よりも12%も多くのグルコースを必要とすることがわかっており、人々は脳の要求に従ってスナック菓子を食べたり主食を多く食べたりします。ストレスを受けた人々は認知活動が低パフォーマンスになりますが、食事を取ってエネルギーを補給することでパフォーマンスを元に戻せるそうです。しかし、グルコースは脳の活動に必要不可欠なエネルギーとなる一方、甘いものや炭水化物の食べ過ぎは肥満につながり、生活習慣病を引き起こす原因となります。

人間が空腹を覚えると、交感神経および副交感神経の機能や内分泌系の機能を調節する視床下部が活性化します。特に代謝や摂食行動に関わる視床下部腹内側核、視床下部外側野、弓状核といった領域が空腹時の欲求に関わっており、グルコースが不足すると体のほかの部位から送られる情報を情報を遮断し、早くグルコースを供給するように訴えかけるとのこと。

実際に脳と炭水化物の関わりを調べるため、Peters氏は40人の被験者に対して実験を行いました。実験は2回のセッションに分けられており、片方のセッションでは被験者が見知らぬ人の前で10分間のスピーチをし、その後で1時間にわたりビュッフェ形式の食事を取りました。もう片方のセッションでは被験者はスピーチをせずに、同じく1時間の食事を取ったとのこと。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2019/03/10/why-crave-sweets-when-stressed/00_m.jpg

https://gigazine.net/news/20190310-why-crave-sweets-when-stressed/
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引用元: 【脳科学】なぜストレスを感じると甘いものや炭水化物を食べたくなってしまうのか?[03/10]

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1: 2019/03/07(木) 01:08:59.71 ID:CAP_USER
ヒトを含む多くの生き物は一時的に脳や体の活動を休止する「睡眠」を必要とします。人類は古代ギリシャの時代から睡眠の研究を行っていますが、睡眠のメカニズムと意義は現代も完全には明らかになっていません。それでも、さまざまな実験から「動物は長期にわたって睡眠不足に陥ると健康が悪化し、最悪死に至ることもある」ことがわかっています。そんな動物と睡眠の関係を探る研究について、科学系メディアのLive Scienceがまとめています。

Can Any Animal Survive Without Sleep?
https://www.livescience.com/64873-can-animals-survive-without-sleep.html

ペルージャ大学の細胞生物学者であるGigliola Grassi-Zucconi氏の研究によると、近代医学の分野で睡眠についての研究が行われたのは1890年代までさかのぼるとのこと。ロシア帝国で数少ない女性医師だったMarie de Manacéïne氏は、「子犬を何日も目覚めさせたままにして、数日間睡眠を取らせなかったらどうなるか」という睡眠に関わる動物実験を世界で初めて行いました。

実験では、睡眠不足にし続けて数日で子犬は亡くなったそうです。de Manacéïne氏が死後解剖した結果、子犬の脳に深刻な病変が発生していたことがわかりました。de Manacéïne氏は「私たちはできるかぎり長生きしたいと考えていますが、一方で私たちは人生の3分の1は睡眠によって犠牲になっているのです」と書き記していました。

また、1898年にはイタリアの生理学者であるLamberto Daddi氏とGiulio Tarozzi氏が、常に散歩して連れ回すことで犬を睡眠不足にする実験を行いました。十分な餌を与えられていたにも関わらず、犬は9~17日後に亡くなり、その脳細胞や神経細胞に変性が認められたことをDaddi氏は報告しています。

睡眠はヒトや犬のような脊椎動物だけではなく、無脊椎動物である昆虫にも見られることがわかっています。インペリアル・カレッジ・ロンドンの神経生物学者であるGiorgio Gilestro氏率いる研究チームが、キイロショウジョウバエのメスの睡眠習慣を監視したところ、他の動物のメスが1日あたり平均時間300分ほど睡眠していたのに対して、キイロショウジョウバエのメスは1日あたり72分しか寝ていなかったことがわかりました。

また研究チームは、キイロショウジョウバエを封じ込めたチューブを回転させることで睡眠時間の96%を奪うという実験も行いました。すると、睡眠不足を強制された個体群の死亡率は、正常に睡眠をとっていた個体群の死亡率とほぼ同じで、睡眠不足がキイロショウジョウバエの生命活動に支障をきたした様子は認められなかったとのこと。つまりキイロショウジョウバエのメスはわずか3分の睡眠でも生命活動を維持できるということがいえます。

続きはソースで
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引用元: 【生物学】一切眠らずに生きていける動物は存在するのか?ハエやクラゲも眠ることが明らかに[03/04]

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