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要旨
初めに要旨を示す。
従来説では、記憶は脳の「海馬」に局在すると見なされた。実際、海馬が損傷すると、記憶の機能が損なわれるからだ。……しかしながら、海馬が正常でも記憶の機能が損なわれることがある。このことから、海馬は記憶の機能の一部分だけを担当していると推定できる。(直列過程の一部が遮断されるだけで、過程の全体が遮断されるからだ。)
新説(本項の説)では、記憶は知覚や概念の再現であると見なされる。ただし、その再現は、脳のパーセプトロン構造の上層における再現だ。下層(入力層)における再現ではない。この再現を促進する機能を海馬が担う。海馬が損傷すると、この再現を促進することができなくなるので、思い出せなくなる。しかしながら、記憶の本体部分が失われたわけではない。記憶の本体部分は大脳にある。大脳は、知覚するときに同時に、あとでそれを再現できるような記憶が自動的に形成される。ただし、それを呼び起こすには、海馬の働きが必要である。
なお、海馬の位置は、下図のように、脳のほぼ中央部だ。ここから大脳の全域に神経回路が伝わっていると考えられる。また、海馬に命令を下すのは脳の前頭前野であると考えられる。
海馬

赤色の部分が海馬だ。
上は側面から見た図。
下は正面から見た図。
(出典:Wikipedia)
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《 注記 》
本項を読むには、あらかじめ直前の3項目を読んで、「パーセプトロン」という概念を理解しておくことが必要です。
→ AIが考えるには? .1 〜 AIが考えるには? .3

パーセプトロン
小脳の構造がパーセプトロンで説明されることは、伊藤正男によって証明されている。(1982年)。その後、最近の Deep Learning の進展により、大脳の構造もまたパーセプトロンで模することができると判明した。
大脳皮質は複数の神経層の重なりとして理解できるが、それはパーセプトロンの多層構造に相当すると解釈できる。
従来説
記憶とは何か?
従来説では、「記憶は海馬が担う」とされた。その理由は二つある。
一つは、機能局在論だ。脳のさまざまな特定機能は、特定の器官が担っていると見なされた。そしてまさしく、視覚、聴覚、嗅覚、触覚(体性感覚)などは、特定の機能が特定の脳領域が担っていると判明した。このことにならって、「記憶」という機能もまた脳の特定領域が担っていると考えられた。
もう一つは、海馬が損傷すると「記憶を呼び出せない」という症状が発生することだ。このことで海馬がまさしく記憶の機能に関与していることが判明した。
上の二つの事柄を組み合わせると、「記憶は海馬が担う」という結論が出る。これは論理的な結論である。
※ 特に「短期記憶は海馬で、長期記憶は大脳で」というふうに分担する形で理解されることもある。この場合は、短期記憶についてのみ、上記が成立することになる。
→ 解明!記憶のメカニズム|脳と記憶の関係をわかりやすく解説します。
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しかしこのような説には大きな難点がある。機能局在説が正しいという保証がないことだ。特に、次の難点がある。
・ 知覚については、機能局在論が成立するが、記憶は知覚とは異なる。
・ 知覚の機能が局在するのは、大脳の特定領域だが、海馬は脳幹であり、全然違う。
つまり、大脳の新皮質の特定領域については、機能局在論が成立すると言えそうだが、脳幹部についてまでは機能局在論が成立すると言えないのだ。
新説
では、海馬は何をしているのか? それを考えよう。(本サイトの説。)
大脳生理学的に考えれば、こうなる。
「脳幹としての海馬は、知的な作業を担うのではなく、知的な作業をする大脳の各部をサポートする」
つまり、裏方である。
比喩的に言おう。演劇の舞台では、観客に見えるところで俳優が演技をする。しかしその舞台裏では、照明や大道具などの舞台装置を操る裏方がいる。彼らは観客には見えないところにいるが、観客に見える俳優がいろいろと働くためには、舞台裏にいる裏方がいろいろと作業をしているのだ。
同様に、大脳の各領域で大脳が知的活動をしているときには、その裏方となる脳幹の各部がいろいろと大脳の各領域をサポートしている。そのサポート役の一つが海馬だ。海馬は特に「思い出す」という作業をサポートするために、大脳の各部に対して補助的な役割をなす。その補助的な役割とは、「記憶を思い出せ」と促進することだ。
そして、海馬からその促進を受けた大脳の各部は、かつて知覚したときに自動的に形成された状態(パーセプトロンの上層に当たるものの励起状態)を、ふたたび再現させようとする。しかも、元の知覚情報なしに、自発的に。
この自発的な励起状態が起こることが、「記憶を思い出す」ということだ。そして、それは、海馬による促進を受けたあとのことだ。
※ パーセプトロンについては、直前の3項目で説明した。
海馬と大脳の関係
では、海馬による促進とは何か? それが問題だ。
最も単純な発想では、こう考えられる。
「海馬は記憶のラベルを担当して、記憶そのものは大脳の各部にある」
この場合には、海馬は記憶のラベルを大脳の各部に送り、その後、大脳の各部はラベルに応じた記憶データを想起する。これはコンピュータにおける「データのラベル」と「格納されたデータ」に相当する関係だ。Wikipedia で言えば、「項目名」と「項目内容」に相当する関係だ。
だが、こんな関係は成立しない。「ラベルと格納データ」という関係は、大脳の内部において成立する関係だ。記憶を「促進する」とか「呼び出す」とかの関係とは異なる。
たとえば、昨日の昼食は何だったかを思い出そうとするとき、その記憶内容に対応するラベル(項目名)が存在するわけではない。その記憶内容を思い出そうとするときには、ラベル(項目名)なしに、直接的にその記憶内容を思い出そうとする。
では、そのとき海馬はどんな働きをしているのか?
そこで、自然な発想では、こうなる。
「その記憶内容そのものを、海馬が選び取って、思い出そうとする」
なるほど、これはありがちだ。しかし、そのためには、海馬がもともとその記憶内容を知っている必要がある。そのためには、海馬自体のなかに記憶内容が含まれていることが必要となる。たとえば、昨日の食事とは何かを海馬がもともと知っていて、その記憶内容に合致する記憶内容を大脳の中で呼び起こそうとする。……だが、これは、「記憶本体は大脳の各部だけにある」という想定に反する。矛盾。
こうして、「記憶内容を海馬が選び取る」という説は否定された。
では、海馬は何をしているのか? 本項の説では、こうなる。
「海馬は脳の各部に対して、『思い出せ、思い出せ』というふうに、自発的な想起を促す信号を送るだけだ。その記憶内容自体に対しては、海馬は関与しない」
「ただし、これだけでは、むやみやたらと無関係な記憶内容が呼び起こされてしまう。それでは困る。そこで、パーセプトロンの上層において『関連度が高い』とされる記憶内容だけが、呼び起こされる候補となる」
「呼び起こされかけた記憶内容は、不適切であると感じられた場合には、エラー検出機構が働いて、その記憶内容が想起されるのを阻止する」
具体的には、こうだ。
たとえば、「演技の上手な美人」というのを、思い出そうとする。そのとき、脳のなかの「美人」に該当する顔画像の記憶(イメージ)を、次々と思い浮かべる。そのとき、「美人の記憶を思い出せ」ということに相当する神経信号が海馬から大脳の視覚連合野に送られる。大脳の視覚連合野では、海馬からの神経信号を受けて、さまざまな顔画像の記憶を次々と自発的に発生させる。新垣結衣の顔、佐々木希の顔、白石麻衣の顔……などを、次々と自発的に発生させる。そのついでに、上白石萌音の顔が浮かびかけることもあるが、そのときにはエラー検出機構が働いて、「これは、かわいいけれど、美人というのとは違うな」と感じて、自発発生する直前に抑圧されるので、自発発生しない。(水面下で埋もれてしまう。)
以上の過程では、新垣結衣の顔、佐々木希の顔、白石麻衣の顔……などを海馬が指定するのではない。海馬は単に大脳に「思い出せ」と命令するだけだ。その命令を受けて、大脳が「自発的に何かを思い出そう」として、そのとき、新垣結衣の顔、佐々木希の顔、白石麻衣の顔……などが思い浮かぶ。従って、必ずしもうまくすべてが思い浮かぶとは限らない。「思い出そうとしても思い出せない」ということもある。「誰だっけ。AKB48 や乃木坂46 の前に、すごく美人の子がいたはずなんだけど、ちょっと顔を思い出せない感じだな。いったい誰だっけ」と考えるが、いくら考えてもわからない。そのうちふと思い出す。「あ、あの顔だ。この顔は、そうだ、道重さゆみだ」と。……ここでは、海馬が道重さゆみの顔を指定するのではない。大脳の視覚連合野が、あれこれと自発的に想起しようとして、そういう試行錯誤を繰り返したすえに、たまたまその記憶が思い浮かぶ。「記憶を思い出す」というのは、そのような自発的な過程だ。そこでは、海馬は働くが、海馬はあくまで「思い出せ」と促すだけであって、思い出す記憶内容には海馬は関与していないのである。
生理的事実
以上のことは、ただの仮説としてあるだけではない。ある程度、生理的な事実として証明されている。次のことだ。
「脳が何かを思い浮かべるとき、ある脳細胞が励起する直前に、微弱な信号が生じている。つまり、人が何かを考えるのに先だって、何らかの現象が起こっている」
これは生理的な事実だ。
このことから、次のように結論された。
「人の自由意思なんていうものはない。人が自由に意識するのではなく、意識する直前に、他の何かの影響を受けている。その影響としての微弱信号を受けて、人の自由意思らしきものが生じる。それは決して自由で自発的なものではない」
→ 「自由意志」は存在する(ただし、ほんの0.2秒間だけ):研究結果 | WIRED.jp
だが、私はそういう認識は取らない。かわりに、こう思う。
「人が側頭葉で何かを考えるときには、あらかじめ前頭前野で『考えよ』という命令が生じる。その命令が脳幹(海馬など)を通じて、側頭葉に伝わる。その命令を受けた側頭葉は、自発的にあれこれと思考(記憶など)を発生させる。そのとき、あれこれと各概念を探っているときには、微弱信号が流れる。その微弱信号を受けて、関連度の高い概念が呼び起こされることもある。それは正解となる概念かもしれないが、違うかもしれない。思い出しかけても、これは違うなと感じれると、エラー検出回路が働いて、思い出される前に抑圧されるので、思い出されない。一方で、うまく適合する記憶が呼び出されると、『うまく思い出したぞ。やったぜ!』というふうに感じると同時に、その記憶がありありと思い浮かぶこともある」
以上が、私の考える「記憶」というものだ。(その原理だ。)
※ 私見です。仮説ふう。
[ 付記1 ]
次のツイートがある。
短期記憶から長期記憶に移行する脳内メカニズムを明らかにしたScience論文。
— あきお, Ph.D.???? (@akio31888300) December 30, 2022
記憶の固定(形成)や想起(思い出すこと)に海馬が重要なのは皆が知るところであるが、海馬依存的な記憶の想起は、マウスでは数日程度で、2週間後の想起には関係がないことが明らかになった。
1/n#神経科学 #論文紹介
逆に、前頭前皮質(PFC)は、数日前の記憶の想起には必要なく、長期記憶の想起(数週間前のことを思い出す)に重要になるようである。
— あきお, Ph.D.???? (@akio31888300) December 30, 2022
かつては、海馬で形成された記憶が徐々に大脳皮質に運ばれるメカニズムがあると考えられていたが、この論文を読むと、長期記憶の原基は元々大脳皮質にあり↓
2/n pic.twitter.com/i9hfMeQwlm
その原基が数週間かけて徐々に成熟していくというモデルの方が正しそうである。
— あきお, Ph.D.???? (@akio31888300) December 30, 2022
つまり、海馬でできた記憶が大脳皮質に運ばれるのではなく、海馬と大脳皮質でそれぞれ別に記憶が形成されるのである。直近の記憶の想起には海馬が、古い記憶の想起には大脳皮質が関与するだけなのだ。
3/n
「海馬と大脳皮質でそれぞれ別に記憶が形成される」とあるが、そんなはずがない。二重に記憶するほどの能力は脳にはない。そもそも海馬のように小さな器官に、大脳全体の処理能力と同程度の処理能力が備わるはずがない。また、そもそも知覚とは無関係の器官が、知覚の記憶を備えることができるわけがない。たとえば、新垣結衣の顔画像の視覚情報を処理できているわけでもない海馬が、その顔画像の記憶内容を保持できるはずがない。(もともと入力されていない情報を記憶できるはずがない。)
[ 付記2 ]
上のツイートの元論文は下記。
→ 海馬から大脳皮質への記憶の転送の新しい仕組みの発見 | 理化学研究所
これは何を意味するか? たぶん、次のことだろう。
海馬が担当するのは、一時的な履歴である。パソコンのブラウザには「履歴」という機能があって、最近見たサイトの URL を記録している。特に、新しい URL ほど、上位に来る。古い URL は、下位に沈んで、やがては消去されてしまう。……それと同様に、さまざまな記憶のうちの最近の分の履歴(ラベル)だけを記録しているのが、海馬だ。
ただし、その内容は、「思い出す」という機能に限定される。意味同士の関連性とは別に、単に「最近に記憶されたもの」というだけで、呼び起こされるときの優先度が高くなる。その優先度は、時間とともに減衰していき、一定期間がたつと、ほとんどゼロになる。そのあとに残ったのは、意味同士の関連性だけだ。この関連性は、大脳の内部で相互的に形成される。(つまり知識となる。)
一方、それとはまったく別の原理で、単に「最近に覚えたから」というだけで呼び起こされるような回路もある。それを担うのが、海馬だ。
以上が、理研の研究成果の意味だ。(と私は考える。)
[ 付記3 ]
ここで注意。海馬に蓄積される情報は、ラベルだけだ。記憶内容の本体が海馬に蓄積されるわけではない。
その意味で新説は、「短期記憶は海馬に蓄積される」という従来説とはまったく異なる。海馬に蓄積されるのは、短期記憶の本体ではない。短期記憶のラベルだけだ。
また、そのラベルは、タイトル名が無記名(無標題)である。ただし、時刻データだけはある。その点も、ブラウザの履歴データに似ている。
その時刻データは、いわば砂時計のようなものであり、時間の経過につれて次第に空っぽになっていく。
つまり、時間がたつと、記憶内容は海馬によって「新しい記憶」として呼び出されることもなくなる。(海馬に履歴データがなくなるからだ。)
[ 付記4 ]
さらに推測しよう(ちょっと、あやふやだが。)
脳で知覚された内容は、当初は海馬からの呼び出しにすぐさま応えるための受容器みたいなものがあるのだろう。だから当初は、海馬からの呼び出しに応えて、うまく想起される。しかし時間がたつと、すぐさま応える受容器みたいなものはなくなる。
そして、その後は、側頭葉の内部において、相互関連的な関連度によって呼び出されるようになる。それが「考える」ということでもある。それは海馬の履歴機能に頼らずになされる作業である。
【 関連動画 】
知覚された直後に、大脳から海馬に信号が伝わって記憶を形成させる……という話もある。これは本項では記していない内容を含む。
では、真相は?
超短期記憶は(知覚の直後に)大脳に残っているが、その後、それがいったん消えたあとで、海馬によって再励起させられる……と考えるとわかりやすい。
この発想だと、記憶は、超短期記憶(5分間程度)、短期記憶(数日間程度)、長期記憶(数日後よりもあと)というふうに、3種類あることになる。
※ 本項の本文は、超短期記憶については言及されていないが、上の動画では言及されている。
【 追記 】
最近の数日間だけの記憶が突発的に失われる……という症状があるそうだ。本人による体験談がある。
→ https://anond.hatelabo.jp/20230322211236
記憶全体でなく、一部しか影響を受けないことからして、記憶の本体(メモリー機能)がすべて失われた[≒ 大脳の機能が損なわれた]のではない。
これは、本記事の本文に記したところの、海馬の記憶履歴( index リスト)だけが失われた症状だろう。そう考えれば、理解できる。
逆に言えば、本記事のような症状があることから、海馬の記憶履歴( index リスト)というものがある、と推定できる。つまり、本記事の仮説の立証となる証拠のひとつが得られたわけだ。
※ 仮に海馬に記憶そのものを蓄積する機能があるとしたら、特に最近の分だけが記憶喪失になるというのが説明できない。むしろ、さまざまな記憶がまだら状に失われるだろう。時系列には関係なく、妻の記憶とか、学校の記憶とか、言葉の記憶とか、学問の記憶とか、……そういうものが まだら状に失われるだろう。
※ しかし、今回はそうではない。時系列に従い、最近の分だけが失われる。としたら、「時系列に記憶のリストを貯めておく器官」があって、その器官の一部が突発的に機能不全になった……と考えられる。つまり、「時系列に記憶のリストを貯めておく器官」(海馬)がある、と考えられる。こうして本文中の仮説が補強された。
Q 想起した過去のデータのどれが正解でどれが不正解かは何処で判断しているのでしょうか。
A 側頭葉の全体が活動して、それは良いか悪いかを考えて、良くないと感じたらエラー検出信号が発生する。すると前頭前野が「エラー検知信号が出たぞ」と認識するので、思い出しかけた(曖昧な)概念の自発発生は抑止される。たとえば、この文章を書いている最中に、「エラー検知信号なら笑いも関係あるな」という連想がかすかに浮かびかけたが、すぐに埋没された。考えながらさまざまな連想概念が浮かびかけたが、その多くは途中で埋没された。
一方、すでに自発的に想起された(明瞭な)については、側頭葉で論理的に考察していく。たとえば、今こういうふうに書いている文章は、側頭葉で論理的に考えながら思考が進んでいる。「エラー検知信号」や「自発発生」などの用語を呼び起こしながら、あれこれと思想を巡らして、文章を構築していく。
こうした過程は、論理的思考の過程だ。それは側頭葉によってなされる。つまり、側頭葉よりも上位にあるものが側頭葉を制御しているのではなく、側頭葉それ自体が自己判断をして自己制御している。
脳の記録領域に保管された「記憶」を想起するラベルが、それぞれに作成される。「海馬」は揮発メモリとして、テンポラリ・ラベルが作成され、時間が経過すると無くなる。大脳皮質では不揮発メモリよろしく、時間経過だけでは無くならず、別のラベルで上書きされたり、尾ひれがなくなって単純化(あるいは理想化)したり、追加されたりするって感じでしょうか。
なので、ラベルのある方式とは対立します。つまり、おたがいに矛盾します。
ただし、直近の数日分についてのみ、履歴のリストがあるので、この分だけは、ラベルみたいなものがあることになります。
※ 「ラベルみたいなもの」は、ラベルではありません。ブラウザの履歴で言うと、ラベルとは「ファイル名」であり、ラベルみたいなものとは「タイムスタンプ(時刻)」のことです。どちらにしても、その指標からページ本体を呼び出す機能がありますが、ファイル名と時刻とは別のデータなので、区別する必要があります。海馬が扱うのは、ファイル名(ラベル)ではなく、時刻データの方だけです。