2014年10月07日

◆ 海馬で空間記憶?

 海馬が空間認識をする、という説に対して、ノーベル賞が与えられた、……という報道がある。これについて報道を是正する。 ──

 海馬が空間認識をする、という説に対して、ノーベル賞が与えられた、と報道された。
 ……ノーベル生理学・医学賞を、英ロンドン大のジョン・オキーフ教授、ノルウェー科学技術大のマイブリット・モーザーとエドバルド・モーザーの両教授に贈ると発表した。
 3氏はネズミの実験を通じて、自分が今どこにいるかを知る脳の仕組みを見つけた。脳内には周辺の空間を地図として認識し、GPS(全地球測位システム)のように自分の位置を把握する精密なシステムがあることを明らかにした。
 オキーフ教授は1971年、ネズミが特定の場所に来た時、脳の「海馬」と呼ばれる部分で、活動が活発になる神経細胞を発見した。この細胞は「場所細胞」と呼ばれる。モーザー夫妻は2005年、海馬の近くにある「嗅内(きゅうない)皮質」で、場所細胞と連携して働く別の神経細胞を見つけた。
( → 2014年10月7日 読売新聞
 John O'Keefe氏は1971年、ラットが部屋の特定の場所に行ったときだけ活性化する神経細胞「場所細胞(place cells)」を海馬で発見。場所によって活性化する神経細胞が異なることから、場所細胞が部屋の地図(認知地図)を作成していると結論付けた。
 May-Britt Moser氏とEdvard Moser氏は2005年、場所認識システムを構成する別の神経細胞「グリッド細胞(grid cells)」を嗅内皮質で発見した。グリッド細胞は座標システムを生成し、正確な場所認識や最適な経路の発見を可能にする。また、さらなる研究により場所細胞とグリッド細胞が場所を把握し、目的地へ導く仕組みも解明した。
( → スラッシュドット・ジャパン サイエンス
 オキーフ博士は1971年,ラットが部屋の中を歩き回っているとき,「右の隅」「左寄りの中央」など,ある特定の場所に来た時に発火する細胞を,海馬の中から発見した(右図)。ラットが移動するにつれて,異なる細胞が順々に発火し,しかも発火したことを記憶する。この細胞は「場所細胞」と名付けられた。
 ラットを別の部屋に入れると,各場所細胞は,前の部屋での場所とは違う場所で発火する。どの場所細胞がどのようなタイミングで発火していくかは環境によって変わり,それによってラットは自分がどの環境にいるかを認識しているという。
 モーザー博士夫妻は,海馬に情報を送る「嗅内皮質」と呼ばれる部位に着目。2005年に,ラットがどこか特定の1カ所ではなく,3角形の頂点を結ぶ格子点のどこかに来た時に発火する細胞を見いだした。これを「グリッド細胞」と呼ぶ(左図)。(以下略)
( → 日経サイエンス

 以上のように報道されている。これらの報道が正しいとすれば、脳内には「空間地図」ともいうべきものが存在していることになる。それが空間認識をしていることになる。

 ──

 しかしながら、それは論理的にはおかしい。そのことを説明しよう。
 海馬および嗅内皮質という部位は、脳の内側の、やや下方にある。これらは脳の視覚野に当たる後頭葉とは位置がかなり異なる。とすれば、そこには視覚情報は(直接的には)届いていないはずだ。
 だから、海馬および嗅内皮質が何らかの認識をしたとしても、それは、場所についての視覚情報とは結びついていない。たとえば、部屋の中であれば、「柱」「部屋の角」「床の直線」などの視覚情報とは結びついていない。
 その意味で、通常の「視覚による空間認識」とは直接的には結びついていないのだ。

 たとえば、ネズミが四角い部屋の中にいるとして、「右前方の隅に近いから、これこれの視覚情報を得る」というような形の空間認識はしない。
 人間で言えば、街中で「この橋のそばを通るから、地図におけるこの場所である」というような視覚情報に頼った空間認識はしない。
 そういうことは、したくてもできないのだ。視覚情報からは遮断されているがゆえに。
 この意味で、人間が通常行なうような意味での「空間認識」「場所認識」は、海馬および嗅内皮質によっては不可能だ、とわかる。
 その意味で、報道されたような事柄は、原理的にはあり得ないのだ。

 ──

 では、可能なことは何か? 私が考えた範囲では、可能なことは、次のことだ。
 「自分を基準とした相対的な位置関係だけについて、おおまかな位置関係を知ることができる」
 たとえば、下図を見よう。

     ■ ■ ■
     ■ □ ■
     ■ ■ ■

 中央にいる自分()を基準として、そのまわりに8個の位置を認識できる。(3×3−1=8)
 同様に、もっと細かくして、下図のように、24個の位置を認識できる。(5×5−1=24)


     ■ ■ ■ ■ ■
     ■ ■ ■ ■ ■
     ■ ■ □ ■ ■
     ■ ■ ■ ■ ■
     ■ ■ ■ ■ ■


 このようにして、相対的な位置を認識することができる。このような認識には、次の特徴がある。
 @ 自分を中心とした相対的な位置である。
 A 自分の向きが変われば、相対的な位置は一変する。
 B さまざまな異なる場所で、相対的な位置が共有される。


 たとえば、ある場所に立ったとき、「右上・近」と認識した場所と、「右上・遠」と認識した場所がある。そういうふうに相対的に認識することが可能だ。
 一方、別の場所に来たときにも、「右上・近」や「右上・遠」というふうに相対的な認識をすることができる。
 この二つの場所では、まったく異なる場所にいるのだが、相対的な位置関係が同じであるがゆえに、「右上・近」や「右上・遠」というふうに同様の相対的な位置関係で認識できる。

 このような空間認識であれば、視覚情報からは切り離されて、抽象的な空間認識がなされたことになる。

 ──

 上記では、二通りの認識法を示した。
  (A) 現実の場に合致する地図をつくり、視覚情報と結びついた記憶をつくる
  (B) 抽象的な位置関係の図だけをつくり、現実の場に合致する視覚情報からは独立した記憶をつくる


 新聞報道では、(A)であるように報道されている。
 私の考えでは、それは不可能であり、(B)しかあり得ない。
 では、どちらが正しいか?

 ──

 このことは、ネットで調べると、あっさり解決した。
  → 脳科学辞典「場所細胞」
 ここには、次の記述がある。
 海馬は心理学者Tolmanにより予想されていた認知地図(cognitive map)の主要素であるという仮説が提唱された。しかし、現在では場所細胞の研究は高度に進展し、その詳細が解明され、O'keefeらの認知地図仮説には数々の修正がなされている。

 要するに、(A)はただの仮説であるが、それはすでに大幅に修正された。
 では、正しくは? 上記ページの「基本特性」というところに記してある通りだ。
  1. 場所細胞は、げっ歯類の海馬、特に背側に存在する。
  2. 場所細胞が発火するある特定の場所は、場所受容野(place field)と呼ばれる。
  3. 海馬はCA1野、CA3野、歯状回に区分されるが、CA1野、CA3野にある錐体細胞と、歯状回にある顆粒細胞が場所細胞の特性を示し、介在細胞はいずれの領野においても明確な場所受容野を持たない。
  4. 海馬CA1野の錐体細胞の30%〜50%が場所特異的な発火をする場所細胞である。
  5. 場所細胞は、同一外部環境では明暗に関係なく同一の場所受容野を示す。
  6. 場所細胞の場所受容野は、同一外部環境であっても内的な状態(課題の違いなど)が変化すると再配置される。
  7. 場所細胞の発火頻度は、その個体の場所、頭の向き、走る速度に依存する。
  8. 睡眠中を含め、個体が動かずじっとしている場合には、場所細胞の発火パターンは場所に依存しない。
  9. 場所受容野の大きさは、動物種により異なり、個体サイズに合わせて広がる。

 要するに、おおむね (B) に合致する。
 結果的には、(A)ではなく (B)が正しい、と認識していいわけだ。(おおざっぱに)

 ──

 結論。

 「脳には空間地図がある」というふうに報道されたが、それは正しくない。脳にあるのは、「地図」というよりは、「地図を抽象化・簡略化したもの」というのに近い。
 要するに、頭のなかに地図があるわけではない。地図の簡易版みたいなものがあるだけだ。そこには、方向やおおまかな距離などの情報はあるが、現実の地形に即した視覚情報は一切欠落している。
 結局、ここで判明した能力は、「地図」というよりは「方向感覚」という言葉に近いものだ。その意味で、報道は誇大表示(または誤報)に近い、と言えるだろう。



 【 関連項目 】

 → 恐怖は遺伝する?
posted by 管理人 at 23:59| Comment(0) | 科学トピック | 更新情報をチェックする
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