脳の未来: 2030 年代とその先

そして逆転

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今世紀半ばまでに、AI の歴史における次のマイルストーン、つまり人間の脳のリバース エンジニアリングを完了できるはずです。 シリコンと鋼鉄でできたロボットを作成できないことに不満を抱いた科学者たちは、逆のアプローチも試みている。つまり、整備士がモーターをネジごとに分解するのと同じように、脳をニューロンごとに分解するのだ。次に、これらのニューロンのシミュレーションを巨大なコンピューター上で実行します。 これらの科学者たちは、マウスやネコから始めて動物の進化のスケールを上げて、動物のニューロンの発火を系統的にシミュレートしようとしています。 これは明確に定義された目標であり、今世紀半ばまでに実現できるはずです。

MITのフレッド・ハプグッドは、「脳がどのように機能するかを正確に発見し、モーターがどのように機能するかを知る方法を発見できれば、図書館にあるほぼすべてのテキストが書き換えられるでしょう。」と書いています。

脳をリバースエンジニアリングするプロセスの最初のステップは、その基本構造を理解することです。 この単純な作業でさえ、長くて苦痛なプロセスでした。 歴史的に、脳のさまざまな部分は解剖中に特定されましたが、その機能については手がかりがありませんでした。 科学者たちが脳に損傷を負った人々を分析し、脳の特定の部分の損傷が行動の変化に対応していることに気づいたとき、この状況は徐々に変わり始めました。 脳卒中の犠牲者や脳の損傷や病気に苦しむ人々は、特定の行動の変化を示し、それが脳の特定の部分の損傷と一致する可能性があります。 この最も壮絶な例は、1848 年にバーモント州で、長さ 3 フィート、長さ 8 インチの金属棒がフィニアス ゲージという名前の鉄道監督の頭蓋骨に突き刺さったことです。 この歴史的な事故はダイナマイトが誤って爆発したことによって起こりました。 棒は顔の横から侵入し、顎を砕き、脳を貫通し、頭のてっぺんまで突き抜けた。 奇跡的に、彼は前頭葉の片方または両方を破壊されたものの、この恐ろしい事故を生き延びました。 最初に彼を治療した医師は、このような事故を乗り越えてまだ生きている人がいるとは信じられませんでした。 彼は数週間にわたって意識不明の状態に陥ったが、後に奇跡的に回復した。 彼はさらに 12 年間、雑務に就いたり旅行したりしながら生き延び、1860 年に亡くなりました。医師たちは彼の頭蓋骨と棒を注意深く保存し、それ以来熱心に研究されてきました。 CT スキャンを使用した現代の技術は、この異常な事故の詳細を再構築しました。この出来事は、心身の問題に関する一般的な意見を永遠に変えました。 以前は、科学界の中でも魂と肉体は別個の存在であると信じられていました。 人々は、脳とは独立して体を活気づける何らかの「生命力」について故意に書きました。 しかし、広く広まった報告によると、事故後にゲージの性格は著しく変化したという。 いくつかの報告では、ゲージは好かれ、社交的な人物だったが、事故の後、暴言を吐いて敵意を抱くようになったと主張している。 これらの報告の影響は、脳の特定の部分がさまざまな行動を制御しており、したがって身体と魂は切り離せないという考えを強化しました。1930年代、ワイルダー・ペンフィールドのような神経科医が、てんかん患者の脳手術を行っているときに次のことに気づいたとき、さらなる進歩が見られました。彼が電極で脳の一部に触れると、患者の体の特定の部分が刺激される可能性がある。 皮質のあちこちに触れると、手や足が動く可能性があります。 このようにして、彼は皮質のどの部分が体のどの部分を制御しているのかの大まかな概要を構築することができました。 その結果、人間の脳を再描画して、脳のどの部分がどの器官を制御しているかをリスト化することができました。 その結果、脳の表面にマッピングされた人体のかなり奇妙な絵であるホムンクルスが誕生しました。ホムンクルスは、巨大な指先、唇、舌を持ちながらも体は小さい、奇妙な小人のように見えました。さらに最近では、MRI スキャンが行われました。思考する脳の写真が明らかになりましたが、それらは、おそらく数千個のニューロンしか関与していない、思考の特定の神経経路を追跡することはできません。 しかし、光遺伝学と呼ばれる新しい分野は、光学と遺伝学を組み合わせて、動物の特定の神経経路を解明します。 これは、ロードマップを作成することにたとえることができます。 MRI スキャンの結果は、大きな州間高速道路とその高速道路の大規模な交通の流れを特定することに似ています。 しかし、光遺伝学は実際に個々の道路や通路を決定できるかもしれない。 原理的には、科学者はこれらの特定の経路を刺激することで動物の行動を制御できる可能性さえも与えます。これにより、いくつかのセンセーショナルなメディア記事が生まれました。 ドラッジ・レポートには、「科学者が遠隔操作のハエを作成」と叫ぶ不気味な見出しが掲載された。 メディアは、遠隔操作のハエが国防総省の汚い仕事を遂行するという光景を思い起こさせた。 『ザ・トゥナイト・ショー』では、ジェイ・レノは、命令に応じてジョージ・W・ブッシュ大統領の口に飛び込むことができる遠隔操作のハエについてさえ話した。 コメディアンたちは国防総省がボタンを押すだけで昆虫の大群を指揮するという奇妙なシナリオを想像して野外活動を行っていたが、現実はもっと控えめだ。ショウジョウバエの脳には約15万個のニューロンがある。 光遺伝学により、科学者は特定の行動に対応するショウジョウバエの脳内の特定のニューロンを発光させることができます。 たとえば、2 つの特定のニューロンが活性化されると、ショウジョウバエに逃げるよう信号を送ることができます。 その後、ハエは自動的に足を伸ばし、羽を広げて飛び立ちます。 科学者たちは、レーザー光線がオンになるたびに逃避ニューロンが発火するショウジョウバエの系統を遺伝的に繁殖させることができました。これらのショウジョウバエにレーザー光線を照射すると、毎回飛び立ちました。脳の構造の決定への影響重要です。 特定の行動の神経経路をゆっくりと解明できるだけでなく、この情報を脳卒中患者や脳疾患や事故に苦しむ患者を助けるために使用することもできるでしょう。オックスフォード大学のゲロ・ミーセンベック氏と彼の同僚は、このようにして動物の神経メカニズムが解明されます。 彼らは、ショウジョウバエの逃避反射の経路だけでなく、匂いを嗅ぐ際の反射も研究することができます。 彼らは、回虫の食物探索を制御する経路を研究しました。 彼らは、マウスの意思決定に関与するニューロンを研究しました。 彼らは、ショウジョウバエでは興味深い行動に関与しているニューロンはわずか 2 つであるのに対し、マウスでは意思決定のためにほぼ 300 のニューロンが活性化されていることを発見しました。