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  • What is so special about the human brain?

    人の脳の何がそんなに 特別なのでしょうか?

  • Why is it that we study other animals

    私たちは動物を研究しますが

  • instead of them studying us?

    その逆はありません 何故でしょうか?

  • What does a human brain have or do

    人の脳にはあり

  • that no other brain does?

    動物の脳にないものは 何でしょう?

  • When I became interested in these questions about 10 years ago,

    10年前こういうことに 興味を持ったとき

  • scientists thought they knew what different brains were made of.

    科学者は どの脳も 同じ物から できていると思っていました

  • Though it was based on very little evidence,

    その根拠となる証拠は 殆どなかったのですが

  • many scientists thought that all mammalian brains,

    科学者が思っていたことは 全てのほ乳類の脳は

  • including the human brain,

    人も含め —

  • were made in the same way,

    同じ様に出来ていて —

  • with a number of neurons that was always

    そのニューロン数は

  • proportional to the size of the brain.

    脳のサイズに 釣り合っているということでした

  • This means that two brains of the same size,

    どういうことかと言うと 例えば同じサイズの

  • like these two, with a respectable 400 grams,

    こちらのような400グラムの 2つの脳があるとすれば

  • should have similar numbers of neurons.

    その2つのニューロン数は 同じ位だろうということです

  • Now, if neurons are the functional

    ニューロンが 情報処理機能を担っているなら

  • information processing units of the brain,

    ニューロンが 情報処理機能を担っているなら

  • then the owners of these two brains

    この2つの脳の持ち主は

  • should have similar cognitive abilities.

    似たような認知能力が ありそうなものですが

  • And yet, one is a chimp,

    1つはチンパンジーで

  • and the other is a cow.

    もう1つは牛です

  • Now maybe cows have a really rich

    牛は本当に豊かな 精神生活があり —

  • internal mental life and are so smart

    頭が良いのかもしれません

  • that they choose not to let us realize it,

    私たちに分らないように してるだけかもしれません

  • but we eat them.

    でも私たちは食べますよね

  • I think most people will agree

    殆どの人は

  • that chimps are capable of much more complex,

    チンパンジーは牛よりもっと

  • elaborate and flexible behaviors than cows are.

    複雑で精巧で柔軟な行動が 出来ることには同意すると思います

  • So this is a first indication that the

    これこそが 最初の矛盾で

  • "all brains are made the same way" scenario

    “ 脳は全て同じ様に出来ている ”という 論理は正しくない ということです

  • is not quite right.

    “ 脳は全て同じ様に出来ている ”という 論理は正しくない ということです

  • But let's play along.

    しかし続けましょう

  • If all brains were made the same way

    もし脳が同じ様に出来ていて

  • and you were to compare animals with brains of different sizes,

    いろいろなサイズの脳を持つ動物を 比べてみるとします

  • larger brains should always have more neurons

    大きい脳は小さい脳よりもっと —

  • than smaller brains, and the larger the brain,

    ニューロンの数が多い筈で —

  • the more cognitively able its owner should be.

    脳が大きければ それだけ 認知能力があるということになります

  • So the largest brain around should also be

    だとすると一番大きな脳は

  • the most cognitively able.

    最も認知能力があるべきです

  • And here comes the bad news:

    でも 悪いニュースがあります

  • Our brain, not the largest one around.

    人の脳は一番大きくはないのです

  • It seems quite vexing.

    全く不思議に思えます

  • Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

    私たちの脳は 1.2から1.5キロの重さですが

  • but elephant brains weigh between four and five kilos,

    象の脳は4キロから5キロまであり

  • and whale brains can weigh up to nine kilos,

    クジラは9キロにもなります

  • which is why scientists used to resort to saying

    これが科学者が私たちの脳は “特別”だということにしていた理由です

  • that our brain must be special

    これが科学者が私たちの脳は “特別”だということにしていた理由です

  • to explain our cognitive abilities.

    私たちの認知能力を説明する為です

  • It must be really extraordinary,

    本当に特別に違いありません

  • an exception to the rule.

    そのルールに 当てはまらないのですから

  • Theirs may be bigger, but ours is better,

    彼らの方が大きいかもしれませんが 私たちの方がいいのです

  • and it could be better, for example,

    という事は 優れた脳は

  • in that it seems larger than it should be,

    体の大きさの割に大きく

  • with a much larger cerebral cortex than we should have

    その大脳皮質はずっと大きく

  • for the size of our bodies.

    その大脳皮質はずっと大きく

  • So that would give us extra cortex

    その余分の皮質で

  • to do more interesting things than just operating the body.

    体を動かすだけでなく もっと 面白いことができているようです

  • That's because the size of the brain

    というのは脳のサイズは普通 —

  • usually follows the size of the body.

    体のサイズによるのですが

  • So the main reason for saying that

    私たちの脳が体のサイズからして

  • our brain is larger than it should be

    大きすぎると言われる主な理由は

  • actually comes from comparing ourselves

    人間を類人猿と 比較しているからです

  • to great apes.

    人間を類人猿と 比較しているからです

  • Gorillas can be two to three times larger than we are,

    ゴリラは人の 2倍から3倍のサイズなので

  • so their brains should also be larger than ours,

    その脳は人のより 大きいはずですが

  • but instead it's the other way around.

    その反対なのです

  • Our brain is three times larger than a gorilla brain.

    人の脳はゴリラのそれの 3倍の大きさです

  • The human brain also seems special

    また特別なのは人の脳が 使うエネルギー量です

  • in the amount of energy that it uses.

    また特別なのは人の脳が 使うエネルギー量です

  • Although it weighs only two percent of the body,

    人の脳の重さは体重の 2%しかないのですが

  • it alone uses 25 percent of all the energy

    人が1日に要するエネルギーの 25%を消費します

  • that your body requires to run per day.

    人が1日に要するエネルギーの 25%を消費します

  • That's 500 calories out of a total of 2,000 calories,

    それは2千カロリーの内の 5百カロリーです

  • just to keep your brain working.

    ただ脳を働かせるだけで それほど使います

  • So the human brain is larger than it should be,

    人の脳は体の割には大きく

  • it uses much more energy than it should,

    エネルギーは驚く程消費する

  • so it's special.

    それで特別だ…

  • And this is where the story started to bother me.

    とここで私は 気になり始めたのです

  • In biology, we look for rules

    生物学では生物一般に適用出来る ルールを探し出します

  • that apply to all animals and to life in general,

    生物学では生物一般に適用出来る ルールを探し出します

  • so why should the rules of evolution

    ではどうして進化のルールが

  • apply to everybody else but not to us?

    人間にだけ あてはまらないのでしょうか?

  • Maybe the problem was with the basic assumption

    全ての脳は同じ様に出来ているという 大前提に問題があり

  • that all brains are made in the same way.

    全ての脳は同じ様に出来ているという 大前提に問題があり

  • Maybe two brains of a similar size

    脳が同じサイズでもニューロンの数は 実際は違っているかもしれません

  • can actually be made of very different numbers of neurons.

    脳が同じサイズでもニューロンの数は 実際は違っているかもしれません

  • Maybe a very large brain

    大きい脳は必ずしも —

  • does not necessarily have more neurons

    ニューロンが多いという 訳でもないかもしれません

  • than a more modest-sized brain.

    ニューロンが多いという 訳でもないかもしれません

  • Maybe the human brain actually has the most neurons

    人の脳はそのサイズに関わらず 実際は最もニューロン数が多く

  • of any brain, regardless of its size,

    人の脳はそのサイズに関わらず 実際は最もニューロン数が多く

  • especially in the cerebral cortex.

    特に大脳皮質では そうなのかもしれません

  • So this to me became

    私にとってこれは

  • the important question to answer:

    興味深い大切な疑問となりました

  • how many neurons does the human brain have,

    人の脳のニューロン数は?

  • and how does that compare to other animals?

    それは他の動物と比べると?

  • Now, you may have heard or read somewhere

    人の脳は1千億のニューロンがあると 聞かれたことがあるでしょう

  • that we have 100 billion neurons,

    人の脳は1千億のニューロンがあると 聞かれたことがあるでしょう

  • so 10 years ago, I asked my colleagues

    それで10年前同僚に この数字が —

  • if they knew where this number came from.

    何処から来たのか 尋ねてみましたが

  • But nobody did.

    誰も知りませんでした

  • I've been digging through the literature

    書物をあさり その数字の出典を探しましたが

  • for the original reference for that number,

    書物をあさり その数字の出典を探しましたが

  • and I could never find it.

    見つかりませんでした

  • It seems that nobody had actually ever counted

    実際に人の脳のニューロン数を 数えた人は誰もいなかった様です

  • the number of neurons in the human brain,

    実際に人の脳のニューロン数を 数えた人は誰もいなかった様です

  • or in any other brain for that matter.

    なにも人の脳だけに 限ったことではないのですが

  • So I came up with my own way to count cells in the brain,

    それで脳の細胞を 数える方法を考え出しました

  • and it essentially consists of

    簡単にいうと脳を溶かして

  • dissolving that brain into soup.

    スープ状にするのです

  • It works like this:

    この様になります

  • You take a brain, or parts of that brain,

    脳または脳の一部をとり

  • and you dissolve it in detergent,

    それを界面活性剤と混ぜて

  • which destroys the cell membranes

    細胞膜組織を壊します

  • but keeps the cell nuclei intact,

    細胞核はそのままです

  • so you end up with a suspension of free nuclei

    それで遊離核の懸濁液が出来ます

  • that looks like this,

    こんな感じで

  • like a clear soup.

    澄んだスープの様です

  • This soup contains all the nuclei

    これは ネズミ1匹の脳の 細胞核が 入っています

  • that once were a mouse brain.

    これは ネズミ1匹の脳の 細胞核が 入っています

  • Now, the beauty of a soup is that because it is soup,

    スープが素晴らしいのは それはスープだからです

  • you can agitate it and make those nuclei

    掻き混ぜて細胞核を

  • be distributed homogeneously in the liquid,

    溶液内に均一に分散します

  • so that now by looking under the microscope

    その均一溶液のサンプルを

  • at just four or five samples of this homogeneous solution,

    4,5滴取り顕微鏡で見て

  • you can count nuclei, and therefore tell

    細胞核を数えれば

  • how many cells that brain had.

    それで脳の細胞数がわかります

  • It's simple, it's straightforward,

    単純で簡単です

  • and it's really fast.

    時間もかかりません

  • So we've used that method to count neurons

    この方法でニューロンを数えた生物は

  • in dozens of different species so far,

    数十種類になります

  • and it turns out that all brains

    分ったことは

  • are not made the same way.

    脳は全部同じ様には 出来ていないということです

  • Take rodents and primates, for instance:

    齧歯類と霊長類を見て下さい

  • In larger rodent brains, the average size

    大型齧歯類の場合 ニューロン自体の平均径が大きくなり

  • of the neuron increases,

    大型齧歯類の場合 ニューロン自体の平均径が大きくなり

  • so the brain inflates very rapidly

    脳が急に膨らみ

  • and gains size much faster than it gains neurons.

    ニューロンの数が増える以前に 脳は格段に大きくなりますが

  • But primate brains gain neurons

    霊長類は平均的なニューロン自体は 大きくならずその数が増えるのです

  • without the average neuron becoming any larger,

    霊長類は平均的なニューロン自体は 大きくならずその数が増えるのです

  • which is a very economical way

    これはニューロンを増やすには 効率的な方法です

  • to add neurons to your brain.

    これはニューロンを増やすには 効率的な方法です

  • The result is that a primate brain

    つまり霊長類の脳は

  • will always have more neurons than a rodent brain of the same size,

    同じサイズの齧歯類の脳より ニューロンが多いのです

  • and the larger the brain,

    それで脳が大きければ大きい程

  • the larger this difference will be.

    それだけその差は広がるでしょう

  • Well, what about our brain then?

    では私たちの脳はどうでしょう

  • We found that we have, on average,

    人の脳には平均して860億の ニューロンがあると突き止めました

  • 86 billion neurons,

    人の脳には平均して860億の ニューロンがあると突き止めました

  • 16 billion of which are in the cerebral cortex,

    その中の160億は 大脳皮質にあります

  • and if you consider that the cerebral cortex

    大脳皮質が

  • is the seat of functions like

    論理・抽象的な推論能力や知覚 といった機能の中枢で

  • awareness and logical and abstract reasoning,

    論理・抽象的な推論能力や知覚 といった機能の中枢で

  • and that 16 billion is the most neurons

    160億という数はどんな大脳皮質も 持ち合わせていないことを考えると

  • that any cortex has,

    160億という数はどんな大脳皮質も 持ち合わせていないことを考えると

  • I think this is the simplest explanation

    これで私たちの驚くべき認知能力の 説明が簡単に出来ると思います

  • for our remarkable cognitive abilities.

    これで私たちの驚くべき認知能力の 説明が簡単に出来ると思います

  • But just as important is what the 86 billion neurons mean.

    脳の全ニューロン程の 重要性があると言って良い程です

  • Because we found that the relationship

    脳のサイズとニューロン数との

  • between the size of the brain and its number of neurons

    関係が数学的に説明出来るので

  • could be described mathematically,

    人脳が齧歯類のような脳だったなら

  • we could calculate what a human brain

    どんなものだろうか それも計算出来るでしょう

  • would look like if it was made like a rodent brain.

    どんなものだろうか それも計算出来るでしょう

  • So, a rodent brain with 86 billion neurons

    齧歯類が860億数の ニューロンを持ったとしたなら

  • would weigh 36 kilos.

    その脳は 36キロにもなります

  • That's not possible.

    それはあり得ません

  • A brain that huge would be crushed

    その重さで脳自体が

  • by its own weight,

    潰れてしまいますし

  • and this impossible brain would go

    そんな脳に見合う身体は

  • in the body of 89 tons.

    89トンになってしまします

  • I don't think it looks like us.

    これでは人間だと いえそうもありません

  • So this brings us to a very important conclusion already,

    ここから導き出される重要な結論は

  • which is that we are not rodents.

    私たちは齧歯類ではなく

  • The human brain is not a large rat brain.

    人の脳は齧歯類の脳を大きくしたもの ではないということです

  • Compared to a rat, we might seem special, yes,

    ネズミと比べると 私たちは特別に見えますが

  • but that's not a fair comparison to make,

    ネズミと比べるのがいけないのです

  • given that we know that we are not rodents.

    人とネズミの違いは明らかですから

  • We are primates,

    私たちは霊長類です

  • so the correct comparison is to other primates.

    比較は他の霊長類とするべきです

  • And there, if you do the math,

    そこでその計算をすると

  • you find that a generic primate

    860億数のニューロンを持つ 一般的霊長類は

  • with 86 billion neurons

    860億数のニューロンを持つ 一般的霊長類は

  • would have a brain of about 1.2 kilos,

    約1.2キロの脳を 持つことになるでしょう

  • which seems just right,

    66キロ位の体には それで丁度という感じですね

  • in a body of some 66 kilos,

    66キロ位の体には それで丁度という感じですね

  • which in my case is exactly right,

    私の体に丁度合います

  • which brings us to a very unsurprising

    あまり驚くことではないのですが

  • but still incredibly important conclusion:

    それでもとても重要な結論です

  • I am a primate.

    私は霊長類です

  • And all of you are primates.

    あなた方もそうで

  • And so was Darwin.

    ダーウィンもそうです

  • I love to think that Darwin would have really appreciated this.

    ダーウィンがこれを本当に 理解してくれると思っています

  • His brain, like ours,

    彼の脳も私たちのと同様

  • was made in the image of other primate brains.

    他の霊長類に そっくりに出来ています

  • So the human brain may be remarkable, yes,

    人の脳は確かに驚嘆すべきものですが

  • but it is not special in its number of neurons.

    ニューロン数に関しては 特別でもないのです

  • It is just a large primate brain.

    人の脳は大きな霊長類の脳 というだけ—

  • I think that's a very humbling and sobering thought

    この考えはとても謙虚で 冷静だと思います

  • that should remind us of our place in nature.

    これは自然界に於ける 人間の立場を思い出させます

  • Why does it cost so much energy, then?

    では何故私たちの脳はそんなに エネルギーを使うのでしょうか

  • Well, other people have figured out

    どれくらいのエネルギーを

  • how much energy the human brain

    人や他の動物の脳が

  • and that of other species costs,

    使うかは分っています

  • and now that we knew how many neurons

    既に それぞれの脳にある

  • each brain was made of, we could do the math.

    ニューロン数が分っていますから 計算が出来ます

  • And it turns out that both human

    その結果 人と他の動物達の脳も

  • and other brains cost about the same,

    エネルギー消費量は同じくらいで

  • an average of six calories per billion neurons per day.

    ニューロン10億に対して 一日平均6カロリー要します

  • So the total energetic cost of a brain

    脳が使用する総エネルギーは

  • is a simple, linear function

    ニューロン数の シンプルな一次関数です

  • of its number of neurons,

    ニューロン数の シンプルな一次関数です

  • and it turns out that the human brain

    人の脳のエネルギー消費は

  • costs just as much energy as you would expect.

    予想通りというわけです

  • So the reason why the human brain

    それで人の脳が これ程 —

  • costs so much energy is simply because

    エネルギーを費やしているのは —

  • it has a huge number of neurons,

    ニューロンが膨大にあるから というだけで

  • and because we are primates

    人は霊長類で —

  • with many more neurons for a given body size

    他の動物より体のサイズの割には ニューロンが多いため —

  • than any other animal,

    他の動物より体のサイズの割には ニューロンが多いため —

  • the relative cost of our brain is large,

    エネルギー使用量は比較的多いのです

  • but just because we're primates, not because we're special.

    でも それは霊長類だからであって 特別だからではないのです

  • Last question, then:

    では最後の質問として

  • how did we come by this remarkable number of neurons,

    どうやって こんな膨大な数の ニューロンを手に入れたのでしょう

  • and in particular, if great apes

    特に類人猿が

  • are larger than we are,

    人より大きいなら

  • why don't they have a larger brain than we do, with more neurons?

    なぜ彼らの脳の方が大きく ニューロンがもっと多くはないのでしょうか

  • When we realized how much expensive it is

    脳が多くのニューロンを維持するのは 大変なことに気付いた時

  • to have a lot of neurons in the brain, I figured,

    脳が多くのニューロンを維持するのは 大変なことに気付いた時

  • maybe there's a simple reason.

    単純な理由があるかもしれないと分ったのです

  • They just can't afford the energy

    他の霊長類には大きな体と

  • for both a large body and a large number of neurons.

    多数のニューロンの両方を 維持して行くエネルギーがないのです

  • So we did the math.

    それで計算しました

  • We calculated on the one hand

    まず計算したのは1日の

  • how much energy a primate gets per day

    生の物を食しての 霊長類のエネルギー摂取量です

  • from eating raw foods,

    生の物を食しての 霊長類のエネルギー摂取量です

  • and on the other hand, how much energy

    その一方 あるサイズの体の

  • a body of a certain size costs

    消費エネルギー量と

  • and how much energy a brain of a certain number of neurons costs,

    ある数のニューロンの脳の 消費エネルギー量を計算して

  • and we looked for the combinations

    体がどれくらいの大きさで

  • of body size and number of brain neurons

    ニューロンがどれくらいなら 動物が維持できるのか

  • that a primate could afford

    その組み合わせを探しました

  • if it ate a certain number of hours per day.

    その動物が1日に食する時間が 決まっているとしてです

  • And what we found is that

    分ったことは

  • because neurons are so expensive,

    ニューロンは熱量を よく消費するので

  • there is a tradeoff between body size and number of neurons.

    体のサイズとニューロンの数の間には トレードオフがあるのです

  • So a primate that eats eight hours per day

    1日に8時間食べる動物は

  • can afford at most 53 billion neurons,

    最大で530億ニューロンを 維持出来ますが

  • but then its body cannot be any bigger

    その体は大きくても せいぜい25キロです

  • than 25 kilos.

    その体は大きくても せいぜい25キロです

  • To weigh any more than that,

    それ以上の体重では

  • it has to give up neurons.

    ニューロンを犠牲に しなくてはなりません

  • So it's either a large body

    つまり大きな体か ニューロン数が 大きいかの どちらかということです

  • or a large number of neurons.

    つまり大きな体か ニューロン数が 大きいかの どちらかということです

  • When you eat like a primate,

    類人猿の様に食べていたら