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字幕表 動画を再生する

  • When we park in a big parking lot,

    翻訳: yuto ito 校正: Mamoru Ichikawa

  • how do we remember where we parked our car?

    やたらに広い駐車場で

  • Here's the problem facing Homer.

    車を停めた場所をどうやって覚えますか?

  • And we're going to try to understand

    ホーマーさんに考えてもらいましょう

  • what's happening in his brain.

    そして彼の脳で行われていることを

  • So we'll start with the hippocampus, shown in yellow,

    理解してみましょう

  • which is the organ of memory.

    まず 黄色で示した「海馬」

  • If you have damage there, like in Alzheimer's,

    ここは記憶を司る器官です

  • you can't remember things including where you parked your car.

    アルツハイマー病などで傷つくと

  • It's named after Latin for "seahorse,"

    駐車した場所が覚えられなくなります

  • which it resembles.

    なお 語源は形が似ている

  • And like the rest of the brain, it's made of neurons.

    「タツノオトシゴ」のラテン名です

  • So the human brain

    海馬は神経細胞でできています

  • has about a hundred billion neurons in it.

    人間の脳には

  • And the neurons communicate with each other

    千億もの神経細胞があり

  • by sending little pulses or spikes of electricity

    それらの連絡は

  • via connections to each other.

    微弱な電気パルスやスパイク信号を

  • The hippocampus is formed of two sheets of cells,

    送り合うことで行われています

  • which are very densely interconnected.

    海馬には二つの細胞層があり

  • And scientists have begun to understand

    それらは密につながっています

  • how spatial memory works

    近年 マウスやラットが

  • by recording from individual neurons

    飼育ケージでえさを探している間の

  • in rats or mice

    神経細胞の活動を計測することで

  • while they forage or explore an environment

    「空間の認知」に関する

  • looking for food.

    記憶の仕組みが

  • So we're going to imagine we're recording from a single neuron

    解明されつつあります

  • in the hippocampus of this rat here.

    いま仮に ラットの海馬にある

  • And when it fires a little spike of electricity,

    1個の神経細胞を計測中とします

  • there's going to be a red dot and a click.

    細胞が信号を発すると

  • So what we see

    赤く光ると共にジジジと音がします

  • is that this neuron knows

    ご覧の通り

  • whenever the rat has gone into one particular place in its environment.

    この細胞はラットが

  • And it signals to the rest of the brain

    特定の場所に行ったときだけ活動します

  • by sending a little electrical spike.

    そして脳の他の部分に

  • So we could show the firing rate of that neuron

    信号を送るのです

  • as a function of the animal's location.

    図にすると この細胞がどの位置を

  • And if we record from lots of different neurons,

    担当しているかがわかります

  • we'll see that different neurons fire

    こうして多くの細胞を計測していくと

  • when the animal goes in different parts of its environment,

    ラットが移動した場所ごとに

  • like in this square box shown here.

    別々の細胞が働いていることが

  • So together they form a map

    わかりました

  • for the rest of the brain,

    こうして神経細胞は地図を作って

  • telling the brain continually,

    脳全体に

  • "Where am I now within my environment?"

    「いま自分がどこにいるか」を

  • Place cells are also being recorded in humans.

    知らせ続けているのです

  • So epilepsy patients sometimes need

    この「場所細胞」は人間にも見つかっています

  • the electrical activity in their brain monitoring.

    てんかんの患者が

  • And some of these patients played a video game

    定期的に脳の検査をするとき

  • where they drive around a small town.

    小さな街をドライブするゲームを

  • And place cells in their hippocampi would fire, become active,

    したことがありました

  • start sending electrical impulses

    街の特定の場所をドライブすると

  • whenever they drove through a particular location in that town.

    海馬の「場所細胞」が活性化し

  • So how does a place cell know

    電気信号を送り始めるのです

  • where the rat or person is within its environment?

    ではどのように場所細胞は

  • Well these two cells here

    環境の中の位置を知るのでしょうか

  • show us that the boundaries of the environment

    この2つの細胞は

  • are particularly important.

    環境における「境界」が

  • So the one on the top

    重要な事を示しています

  • likes to fire sort of midway between the walls

    上の細胞は

  • of the box that their rat's in.

    ラットが箱の壁の中央に

  • And when you expand the box, the firing location expands.

    いる時に興奮するようです

  • The one below likes to fire

    箱が大きくなれば 範囲も広くなります

  • whenever there's a wall close by to the south.

    下の細胞は南側の壁に近い時に

  • And if you put another wall inside the box,

    興奮するようです

  • then the cell fires in both place

    ですから箱の中に新しく壁を作ると

  • wherever there's a wall to the south

    動物が箱の中を歩きまわったとき

  • as the animal explores around in its box.

    壁が南側にあるときに限って

  • So this predicts

    その細胞が興奮するのです

  • that sensing the distances and directions of boundaries around you --

    このことは

  • extended buildings and so on --

    あなたの周りの建物などの

  • is particularly important for the hippocampus.

    距離や方向を感じ取ることが

  • And indeed, on the inputs to the hippocampus,

    海馬にとって非常に重要なことを示します

  • cells are found which project into the hippocampus,

    実際に 海馬につながる細胞のなかで

  • which do respond exactly

    ラットやマウスが歩きまわる際に

  • to detecting boundaries or edges

    境界や縁への

  • at particular distances and directions

    距離や方向を感知して

  • from the rat or mouse

    海馬に

  • as it's exploring around.

    正確に伝える細胞が

  • So the cell on the left, you can see,

    発見されています

  • it fires whenever the animal gets near

    左側の細胞は

  • to a wall or a boundary to the east,

    実験動物が東側の境界や壁に

  • whether it's the edge or the wall of a square box

    近づいた時に反応します

  • or the circular wall of the circular box

    それが四角い箱であっても

  • or even the drop at the edge of a table, which the animals are running around.

    丸い箱の曲がった壁であったとしても

  • And the cell on the right there

    テーブルの縁であったとしてもです

  • fires whenever there's a boundary to the south,

    そして右側の細胞は

  • whether it's the drop at the edge of the table or a wall

    南側の境界があるときに反応します

  • or even the gap between two tables that are pulled apart.

    それが壁やテーブルの縁であっても

  • So that's one way in which we think

    離れたテーブルの隙間だったとしてもです

  • place cells determine where the animal is as it's exploring around.

    これこそが「場所細胞」が

  • We can also test where we think objects are,

    自分の位置を知る一つの手段と考えられます

  • like this goal flag, in simple environments --

    目的物の場所の予想テストもしました

  • or indeed, where your car would be.

    単純な場所の どこに旗があるか?

  • So we can have people explore an environment

    要は駐車場の車の位置みたいなものです

  • and see the location they have to remember.

    まず 実験する場所を探索してもらい

  • And then, if we put them back in the environment,

    覚えるべき位置を見てもらいます

  • generally they're quite good at putting a marker down

    少し後に もういちど同じ場所に戻ると

  • where they thought that flag or their car was.

    大体の人は 旗や車がどこにあったか

  • But on some trials,

    正確に示すことができます

  • we could change the shape and size of the environment

    では こんどの実験では

  • like we did with the place cell.

    部屋の形や大きさを

  • In that case, we can see

    最初に見たものと変えてしまいます

  • how where they think the flag had been changes

    この場合でも 私たちは

  • as a function of how you change the shape and size of the environment.

    環境の形や大きさの変化に応じて

  • And what you see, for example,

    目的物の位置を予想することができるのです

  • if the flag was where that cross was in a small square environment,

    いいですか 例えば

  • and then if you ask people where it was,

    小さな四角形の矢印部分に旗があるとします

  • but you've made the environment bigger,

    そして 誰かに旗がどこにあるのか尋ねます

  • where they think the flag had been

    ここで 四角形をもっと大きくすると

  • stretches out in exactly the same way

    彼らの考える旗の位置が

  • that the place cell firing stretched out.

    場所細胞の活性化領域が拡がるのと

  • It's as if you remember where the flag was

    同様に拡大するのです

  • by storing the pattern of firing across all of your place cells

    つまり どこに旗があるかの記憶は

  • at that location,

    場所細胞の活性化パターンの蓄積により

  • and then you can get back to that location

    行われているようです

  • by moving around

    だから 少し後にその場所に戻っても

  • so that you best match the current pattern of firing of your place cells

    場所細胞が同じように活性化する位置を

  • with that stored pattern.

    動きまわって探すことで

  • That guides you back to the location that you want to remember.

    覚えようと思った場所に

  • But we also know where we are through movement.

    戻ってくることができるのです

  • So if we take some outbound path --

    一方 動くことで位置を知ることもできます

  • perhaps we park and we wander off --

    道を間違えたとき

  • we know because our own movements,

    駐車して そのへんを歩きまわりますよね?

  • which we can integrate over this path

    私たちは 動き回れば

  • roughly what the heading direction is to go back.

    もとに戻るためにどの方向へ向かえば良いか

  • And place cells also get this kind of path integration input

    ざっくり統合できると知っています

  • from a kind of cell called a grid cell.

    場所細胞は このような進路統合信号を

  • Now grid cells are found, again,

    「グリッド(格子)細胞」から得ています

  • on the inputs to the hippocampus,

    グリッド細胞とは

  • and they're a bit like place cells.

    海馬につながった細胞で

  • But now as the rat explores around,

    場所細胞と似た性質があります

  • each individual cell fires

    しかし ラットがあちこち動き回っているときの

  • in a whole array of different locations

    あるグリッド細胞の働きを調べてみると

  • which are laid out across the environment

    別々の場所で規則正しく活性化し

  • in an amazingly regular triangular grid.

    驚くほど綺麗な三角形の格子を

  • And if you record from several grid cells --

    作ることがわかります

  • shown here in different colors --

    いくつかのグリッド細胞を記録してみると

  • each one has a grid-like firing pattern across the environment,

    ここに 異なる色で示していますが

  • and each cell's grid-like firing pattern is shifted slightly

    それぞれの細胞が持つ

  • relative to the other cells.

    格子状の活性化パターンは

  • So the red one fires on this grid

    少しずつ ずれていることがわかります

  • and the green one on this one and the blue on on this one.

    赤の細胞は このような格子で

  • So together, it's as if the rat

    緑はこう 青はこのように活性化しています。

  • can put a virtual grid of firing locations

    まとめると ラットは

  • across its environment --

    空間上に 仮想のグリッド(格子)を

  • a bit like the latitude and longitude lines that you'd find on a map,

    置いているようです

  • but using triangles.

    要は 地図にある経線や緯線のようなものです

  • And as it moves around,

    三角形ですけどね

  • the electrical activity can pass

    ラットがあちこち動き回るとき

  • from one of these cells to the next cell

    ある細胞からある細胞へと

  • to keep track of where it is,

    活性が受け継がれていくことで

  • so that it can use its own movements

    現在位置が把握されます

  • to know where it is in its environment.

    だから 自分の動きを利用して

  • Do people have grid cells?

    今どこにいるかを知ることができるのです

  • Well because all of the grid-like firing patterns

    人間もそうなのか?

  • have the same axes of symmetry,

    まず 全ての格子状のパターンには

  • the same orientations of grid, shown in orange here,

    対称の軸があり

  • it means that the net activity

    オレンジで示したような方向性があります

  • of all of the grid cells in a particular part of the brain

    つまり 私たちが

  • should change

    6つの方向のどれかに向かっている場合と

  • according to whether we're running along these six directions

    そうでない場合で

  • or running along one of the six directions in between.

    脳の特定の場所にあるグリッド細胞の活動は

  • So we can put people in an MRI scanner

    変わるはずです

  • and have them do a little video game

    そこで何人かにMRIスキャナーに入ってもらい

  • like the one I showed you

    先ほどお見せしたような

  • and look for this signal.

    ゲームをやってもらって

  • And indeed, you do see it in the human entorhinal cortex,

    この信号を探しました

  • which is the same part of the brain that you see grid cells in rats.

    すると 脳の「嗅内皮質」の中に見つかりました

  • So back to Homer.

    ラットのグリッド細胞がある部分と 同じ場所です

  • He's probably remembering where his car was

    では再びホーマーさん

  • in terms of the distances and directions

    彼は どこに車を停めたかを

  • to extended buildings and boundaries

    まわりの建物や壁からの

  • around the location where he parked.

    距離や方角という情報から

  • And that would be represented

    覚えているのでしょう

  • by the firing of boundary-detecting cells.

    それは「境界」を検知する細胞に

  • He's also remembering the path he took out of the car park,

    よって示されます

  • which would be represented in the firing of grid cells.

    また 彼は駐車場から出る道を覚えていますが

  • Now both of these kinds of cells

    それはグリッド細胞によって示されます

  • can make the place cells fire.

    これらの二つの細胞は

  • And he can return to the location where he parked

    場所細胞を活性化させます

  • by moving so as to find where it is

    そして彼は戻ってくるときに

  • that best matches the firing pattern

    場所細胞が記録したパターンに

  • of the place cells in his brain currently

    最も合う場所に移動することで

  • with the stored pattern where he parked his car.

    車を停めた場所に

  • And that guides him back to that location

    戻ってくることができるのです

  • irrespective of visual cues

    そしてホーマーさんは

  • like whether his car's actually there.

    車という視覚的刺激の無い場所に

  • Maybe it's been towed.

    導かれてしまいました

  • But he knows where it was, so he knows to go and get it.

    きっと車は 牽引されてしまったのでしょう

  • So beyond spatial memory,

    しかし彼はどこにあったかを覚えていて たどり着けます

  • if we look for this grid-like firing pattern

    さて 空間的な記憶だけでなく

  • throughout the whole brain,

    脳全体にわたって格子状の活性化パターンを

  • we see it in a whole series of locations

    探してみると

  • which are always active

    たとえば最後に行った結婚式を思い出すような

  • when we do all kinds of autobiographical memory tasks,

    「自伝的記憶」に関する

  • like remembering the last time you went to a wedding, for example.

    作業を行うすべての場所で

  • So it may be that the neural mechanisms

    格子状の活性パターンが見られました

  • for representing the space around us

    つまり 空間を認知するための仕組みは

  • are also used for generating visual imagery

    視覚的なイメージを

  • so that we can recreate the spatial scene, at least,

    生み出すためも使われているのかもしれません

  • of the events that have happened to us when we want to imagine them.

    だから私たちは 過去の出来事を思い出すとき

  • So if this was happening,

    その場面を思い浮かべることができるのです

  • your memories could start by place cells activating each other

    もしこれが本当なら

  • via these dense interconnections

    あなたの記憶は この密な相互作用によって

  • and then reactivating boundary cells

    場所細胞が互いに活性化させあい

  • to create the spatial structure

    そして 境界細胞が活性化し

  • of the scene around your viewpoint.

    あなたの視点の周りの空間を構築することで

  • And grid cells could move this viewpoint through that space.

    始まっているのかもしれません

  • Another kind of cell, head direction cells,

    そしてグリッド細胞は 視点を変えてくれます

  • which I didn't mention yet,

    まだ言及していない「頭部方向細胞」は

  • they fire like a compass according to which way you're facing.

    どの方向に顔を向けているかによって

  • They could define the viewing direction

    コンパスのように活性化します

  • from which you want to generate an image for your visual imagery,

    それらはあなたが創造したい

  • so you can imagine what happened when you were at this wedding, for example.

    視覚的イメージに合わせて視野角を決めます

  • So this is just one example

    こうして 結婚式場で起きたことを思い出せるのです

  • of a new era really

    以上のことは

  • in cognitive neuroscience

    脳を構成する

  • where we're beginning to understand

    無数の神経細胞の活動から

  • psychological processes

    私たちが どのように記憶し 想像し

  • like how you remember or imagine or even think

    考えるかなどを理解する

  • in terms of the actions

    新たな時代の

  • of the billions of individual neurons that make up our brains.

    認知神経科学の

  • Thank you very much.

    一例にしか過ぎません

  • (Applause)

    ありがとうございました

When we park in a big parking lot,

翻訳: yuto ito 校正: Mamoru Ichikawa

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B1 中級 日本語 TED 細胞 海馬 活性 ラット 場所

TED】Neil Burgess: How your brain tells you where you are (ニール・バージェス: How your brain tells you where you are) (【TED】Neil Burgess: How your brain tells you where you are (Neil Burgess: How your brain tells you where you are))

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    Zenn に公開 2021 年 01 月 14 日
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