It's a pleasure to be here.

ご招待ありがとうございます

Today my subject is "Enhancing Brain Plasticity."

私のプレゼンのテーマは

And what I'm going to do in the next few minutes hopefully is

「脳の可塑性の強化」です

to tell you a little bit about what brain plasticity is, how it works,

これからお話しするのは

what we're doing to try to enhance it,

脳の可塑性とは何か

and what you can do to enhance the plasticity of your brain.

それがどう働き 我々が どうやってそれを強化しているか

So at end of these 18 minutes,

そして 皆さんが自分で それを強化出来る方法についてです

I hope that all of that will transpire.

この18分が終わったら

So, what is brain plasticity?

皆さんに これら全てを 理解して頂けたら幸いです

Well, brain plasticity is the process by which your brain changes

では脳の可塑性とは何でしょう？

depending on what has happened to it.

それは脳に起きる変化のプロセスです

And brain plasticity would include, for instance, memory.

それは脳に起きる変化のプロセスです

If you remember this lecture tomorrow - and I hope you will -

脳の可塑性には記憶などが含まれ

it's because of brain plasticity.

あなたが この話を明日まで覚えているなら —そう願いますが—

But brain plasticity is more than memory.

それは脳の可塑性のお陰です

It's the process by which your brain is involved in learning,

記憶だけではありません

say a new skill, learning to ski or play Sudoku; do things like that.

学習にも脳の可塑性が働いています

It's the process by which you recover from brain damage of various sorts,

スキーなど新しい技術を学んだり 数独をしている時や

for instance, after a neurotrauma or a stroke.

神経外傷や脳卒中などの 脳損傷から回復する過程もそうです

and it's also how you adapt to the fact

神経外傷や脳卒中などの 脳損傷から回復する過程もそうです

that you now weight 20 pounds more after Christmas,

又 こういう時

and all your biomechanics are different, yet you still have to walk gracefully.

クリスマス後 10キロ体重が増え

So all of that is brain plasticity.

生体力学的には変わったものの それでも優雅に歩こうとする

Now, most of what you need to learn about brain plasticity in this talk

この順応性も脳の可塑性がなせる技です

can be summarized in the following slogan

このプレゼンで脳の可塑性に 関して知らなくてならない事は

- OK? So after this, you can just go to sleep -

次のスローガンに要約されます

slogan is "Neurons that fire together wire together."

いいですか?この後は寝てても結構

Contiguity breeds connectivity.

「一緒に発火するニューロンは繋ぎ合う」です

And this is a lesson that has been learn in the last 20 or 30 years of neuroscience research.

接近すれば繋がります

I'm going to tell you a little bit about just how that actually works.

この20〜30年間で

So let's focus at the beginning on one part of neuroplasticity,

神経科学の研究で学んだ事です

the plasticity that we think of as memory.

この仕組について ちょっとお話ししましょう

So what's a memory anyway? What is a memory?

ある神経可塑性の最初の段階—

Well, I submit to you that a memory is nothing more than your ability to relconstruct the whole from a degraded fragment.

記憶としての可塑性に焦点をおきましょう

Nothing more than that. So what do I mean by that?

では記憶するとは一体 どういうことなんでしょう？

Let's talk about a specific memory.

私はこう提案します

How about the memory of, I don't know, your grandmother?

記憶するとは 劣化した断片を集め 再構築する我々の能力に他なりません

You see all these points of light behind you.

では それはどういう事でしょうか？

Imagine that they're all points of activity inside your brain.

特定の記憶を取り上げてみましょう

If you look at this part of the brain here in the back, the visual cortex...

そうですね あなたのおばあちゃんに 関しての記憶はどうでしょう

Imagine that this is what your grandmother looked like,

後ろに光の点々が見えますね

the activity that your grandmother evokes in your visual cortex,

その点々が脳内の活動だと考えて下さい

during your interaction with her.

脳の後ろのこの部分は視覚野

Here's the auditory cortex, and this is the sound of her voice,

あなたが一緒に過ごしているときの おばあちゃんがの姿を考えると

or the things, the wise things she said to you.

視覚野に このような脳活動が誘発されます

You know, this is the parietal cortex, the somatosensory cortex,

視覚野に このような脳活動が誘発されます

this is the touch of her skin, the texture of her clothes.

ここが聴覚野です 彼女の声とか

Up here in the smell cortex is the smell of her perfume, things like these.

彼女の含蓄のある言葉は こんな活動を誘発します

All of these points of light represent activity that occurs in your brain

これは頭頂葉皮質で体性感覚野があり

while you're interacting with your grandmother.

彼女の肌や洋服に触れた感じ などの触覚はここです

And now remember the slogan: "Neurons that fire together wire together."

彼女の香水とか嗅覚はこの嗅覚野です

So as you interact with your grandmother over the years,

これらの光の点が示すのは あなたがおばあちゃんと一緒にいる時

the sound of her voice, the texture of her clothes,

あなたの脳で起きている事です

what she looks like, the smell of her perfume,

スローガン「共に発火するニューロンは 繋ぎ合う」を思い出してください

the taste of her cookies, all those things associate.

あなたが おばあちゃんと何年も関わっていると

They come together, they're active at the same time,

彼女の声や彼女の洋服を触れた感じ

and neurons that fire together wire together.

彼女の姿 彼女の香水の匂い

Many of you have probably not seen your grandmother for a very long time.

彼女が作ったクッキーの味など 彼女に関わる事全てが

She may be dead. So what happens?

同時に甦り 同時に活動します

You're walking, I don't know, along Robson Street,

共に発火したニューロンが繋がり合います

and you walk past the store, and you smell the perfume.

あなたのおばあちゃんに最後に会って かなり経っているかもしれません

Out of that store comes the perfume.

亡くなられているかもしれませんが それでも何が起きるでしょう？

And what happens? Your grandmother is right there.

例えば あなたが道を歩いていたとします

All of her is right there: the sound of her voice,

あるお店の前を通ると 彼女の香水の匂いがしてきます

what she looks like, the texture of her clothes,

そのお店から匂ってきます

all the other attributes of your grandmother

あなたのおばあちゃんの記憶が ここで 甦ってくるのです

can be evoked just by stimulating one part of it.

その場で彼女の全てが そのまま

And that's because neurons that have been firing together for years

彼女の声､彼女の姿､彼女の洋服に触れた感じ

have now wired together.

その他 彼女に関する全てが

You can enter the circuit at any point.

脳の一部を刺激した事で 呼び起こされるのです

A piece of music that your grandmother liked

これは何年も一緒に発火していたニューロンが

is enough to activate that circuit as well.

この時 繋がったからです

A picture of her is enough to activate it.

いつでも神経回路に入り込む事が出来ます

And that's what we think is a key part of the memory process,

彼女の好きだった曲

and that's why neurons firing together are so important.

１曲で回路を活性化するのに十分です

In neuroscience now we can actually make neurons...

彼女の写真１枚でも十分です

Here we have two neurons,

それが記憶の過程の鍵だと思うので

and these neurons are in a mouse brain, but what we've done is

ニューロンが同時に発火するのは とても大切なのです

we've taken two neurons, and we've stuck into them a gene that we borrowed from jellyfish.

今の神経科学では ニューロンを（繋げる）事が出来ます

It's the gene that makes jellyfish glow green at night,

ここにマウス脳内の

and we've stuck it into these two neurons, and now they too are glowing green,

２つのニューロンがあります

and you can see two neurons connected to each other.

我々はこの２つのニューロンに クラゲのある遺伝子を

The soma is the cell body, the axon is the sending end of the neuron,

組み込みました

the dendrite is the receiving end of the neuron.

暗闇でクラゲを緑色に光らせる遺伝子を

And what we can do is we can take these two neurons,

この２つのニューロンに組み込み 今 緑色に光っています

and force them to associate.

２つのニューロンが 繋がっているのが見えるでしょう

We can take the neuron on the left and tickle it with an electrical stimulus,

細胞体はニューロンの本体で 軸索はニューロンの信号を発信する突起で

zap! zap! zap!, we make it fire.

樹状突起は その信号を受けとる突起です

And if we make it fire hard enough, we can get through the axon,

この２つのニューロンを

we can activate the next neuron, the neuron on the right.

無理に繋がらせることができます

Neurons that fire together wire together.

左のを電気で こう刺激して

So we go prrp! prrp! prrp! and after a time, what we find is if we make those two neurons associate

ビッ! ビッ! ビッ!と発火させます

the connection between them will get stronger,

十分発火させたなら信号が軸索から出て

and we're understanding the mechanisms by which that works.

右のニューロンを活性化させます

Now the way in which the two neurons connect to each other is right over here

「共に発火するニューロンは繋ぎ合う」でしたね

at a place called the synapse.

しばらくプルップルップルッと

Over the last decades, neuroscience has really understood the synapse in ways that were just not possible before.

２つのニューロンの間に交信させると

So the next slide gives you an illustration

繋がりが強くなることが分かりました

of what the synapse looks like.

こういう仕組が明らかとなっています

Those little blue dots on the top are the transmitters released by the axon,

２つのニューロンが繋がっているこの箇所は

and then they activate all of these receptors,

シナプスと呼ばれています

and all of that machinery in the next neuron,

過去数十年で神経科学者はシナプスを

and ultimately that causes the neuron to fire.

かつては到底あり得なかった方法で 理解できるようになりました

But you know there is much more to it,

次のスライドのイラストを見ると

It's these receptors that are actually very important.

シナプスの様子が分かります

You see this receptor? It's called an AMP receptor.

上のブルーの点々は 軸索から放出された神経伝達物質で

It's kind of boring. If you put more in, more comes out.

この全ての受容体と

In other words, if you give it a weak stimulus, it gives a weak response,

隣のニューロンの機能を活性化し

if you give it a stronger stimulus, it gives you a stronger response,

ニューロンを発火させることとなります

if you give it a really strong stimulus, it gives you a really strong response called linear.

でも それが全てではないのです

Look at this kind, the NR receptor, also called the NMDA receptor.

この受容体がとても重要なのです

It's very interesting. Very undemocratic receptor.

これはAMP受容体と呼ばれ

It hates weak inputs: you give it a weak input

送られて来る信号の強弱に応じて 反応するという単純な受容体です

not only does it not respond, but it actually goes negative.

言い換えれば 弱い刺激を与えれば 弱く反応し

You give it a slightly stronger input; still not very interesting.

少し強い刺激を与えれば 少し強く反応し

You give a strong input; it goes crazy.

本当に強い刺激を与えれば

And when it goes crazy, what it does is it activates all this machinery down here,

本当に強く反応すると言う 線形応答をします

and the effect of all that machinery is

これはNR受容体または NMDA受容体とも呼ばれてます

to put in more of these ordinary boring receptors.

とてもおもしろい とても非民主的な受容体です

What that means is if you can tickle the fancy of this NMDA receptor,

弱い信号を嫌い 受けた信号が弱いと

you'll put in more of these ordinary AMPA receptors into the synapse,

反応しないだけでなく負の反応を示します

and then the synapse will become stronger.

ちょっと強い信号を与えても それでも あまり反応がなく

And that actually seems to be the core mechanism of memory,

強い信号を与えると非常に活発になり

of strengthening connections between two neurons,

これら全機能を活性化します

of how strong inputs and contiguity can result in a stronger synapse.

この機能効果の全ては

And that's actually how we think you remember today's lecture.

初めに説明した「単純な受容体」を 発現させる為です

(Laughter)

つまりNMDA受容体をくすぐってやれば

"So OK Max. That's all been great biochemistry.

AMPA受容体の様な受容体が シナプスに取り入れられ

I'm all excited. Fine. Good. Well, what have you done for me lately?

シナプスが強化されます

How's my memory going to improve from all this?"

それが記憶の中心機能みたいです

I can tell you that scientists are working very hard.

ニューロンの結合を強め

All of this understanding is leading to new strategies and therapies.

強い信号と結合が強いシナプスを作り 記憶となるのです

If you actually look here, it turns out that if you block this,

こうやって このプレゼンを あなたが覚えているのです

this is very important in getting this whole process to happen.

（笑）

We're working on drugs that will tickle this pathway

「OK マックス 生化学はよくわかった

to give you a better memory.

面白くなって来た でも だからって それで私に何かいい事ある？

But we're not there yet.

私の記憶力を良くするには どうすればいいの？」

It turns out that there's a crucial structure in your brain

科学者は一生懸命頑張っています

that seems to be actually very important for your memory.

こういう発見は 新しい作戦や治療法への一歩です

It's called the hippocampus.

ここを見て下さい これをブロックすると

So they're all these points of light on the outside of your cortex.

この全プロセスには これはとても大切だ という事が分かり

They all funneled down to the hippocampus

今このプロセスを刺激して 記憶力を向上させる

which again represents the memory trace

薬品を研究していますが

in a compressed and higher form.

まだ開発されていません

We can now record the activity of hundreds of points in the hippocampus,

記憶に極めて重要な役割を持つと思われる

hundreds of cells, as animals, for instance, run through a maze.

海馬と呼ばれる部位がある事が分かりました

What we can do now is we an understand the functions of the hippocampus so well

海馬と呼ばれる部位がある事が分かりました

that we can actually, without knowing where the animal is, we can say:

大脳皮質の外側にあるこの光の点々は

"These are the cells that are active now - the animals of the first choice point -

この海馬へ送られ

Now is at the second choice point. Now is at the third choice point."

そこで記憶の歴史を作り

And we can hear all this simply by recording the activity of all these neurons inside the hippocampus.

凝縮され洗練されます

I want to tell you about an experiment that was done at MIT about ten years ago by Matt Wilson.

例えば動物が迷路を駆け抜けている間 海馬で何百もの活動の発火点—

He was studying the hippocampus

何百ものニューロンの活動が記録されます

as the rat was learning the maze,

ここで我々が出来る事は海馬の機能を

he was going through the first choice, blah, blah, blah.

良く理解する事です

The experiment ends. He closes up the apparatus,

実際その動物が迷路のどこにいるか知らなくても こう言えます

the animal sitting in the vestibule of the maze now, not in the maze,

「これらが 今 活発な細胞だ 動物は最初の選択点にいる

and he starts to write up his lab notes.

今２番めの選択点 今３番めの選択点」

He's still listening to all these neurons.

海馬のニューロン活動を 全て記録すれば

What he finds is while he's writing up the notes, he hears the neurons, you can hear them on loudspeaker.

それを聞き取ることができます

The animals running through the maze.

約10年前 マット・ウィルソンによって MITで行われた

How could that be?

ある実験についてお話ししたいと思います

Well, it turns out he goes over,

彼はラットが迷路を学習している時の

he looks at the animal, the animal is asleep,

海馬を研究していました

but the hippocampus is still running through the maze

１番目の選択点を通り過ぎた ２番目　３番目・・・

while the animal is asleep.

実験が終わりその器具を閉じ

And there is now overwhelming evidence that what actually happens at night,

ラットは迷路の外にいました

every night, after you learned stuff during the day is

彼は実験記録を書き始め

that during sleep you replay and rebroadcast the memories of the day

まだニューロンの活動音を聞いていました

back out from your hippocampus to the rest of your cerebral cortex,

その後

rehearsing those memories again,

彼が記録を取っている間もニューロン活動音が

strengthening the association among all those points of light.

スピーカーから聞こえてきたのです

So what's my advice if you want to to improve plasticity?

ラットが迷路を走り回っているのと同じ ニューロン活動音です

Get a good night's sleep. It's very important.

そんな馬鹿なと

Here's another thing you can do if you want to improve your memory capabilities and your brain plasticity,

彼はそのラットを見に行くと

and that is do physical exercise.

ラットは眠っていたのです

Do physical exercise.It used to be thought that we already had all the brain cells

なのに海馬のニューロンは まだ迷路を走っていたのです

we're ever going to have; that's not true.

眠っている間も

We're actually making thousands of new brain cells every day,

実際 夜間に脳が活動している まぎれもない証拠です

and you can double or triple the number of brain cells

毎夜 日中学んだ事は

that you make next week by doing physical exercise.

眠っている間にその記憶が 再現されているのです

Here's an experiment which we did, again, in rats,

海馬から大脳皮質の他の部分に出て

where we can paint the new baby brain cells red,

記憶を復習しているのです

the ordinary cells are green.

こうして光の発火点全部の 繫がりを強めているのです

We take animals, we put them in an enriched environment,

それで私のアドバイスは？ 脳の可塑性を向上させたいなら

We have other animals in an impoverished environment,

睡眠を十分取る事が大切だということです

we find the enriched environment animals make more cells,

可塑性を強化し記憶を良くする

and we fractionate the environment;

もう１つのアドバイスは

we consider social cues, cognitive stimulation,physical stimulation.

運動をしなさい

What's important?Physical exercise.

運動をして下さい

More important than having friends, more important than playing Sudoku,

脳の神経細胞は ある年齢になると 増えるものではない

more important than all that stuff; do physical exercise.

と思われていたものですが そうではなく

(Laughter)

何千もの新しい脳細胞を 我々は毎日作っています

So what we're trying to do is to understand what actually happens in the brain when you do exercise.

その数は１週間で２倍にも３倍にも

And we're understanding there're growth factors that go on,

運動する事によって 増加させる事が可能なのです

parts of these NR2B receptors are turned up,

これがラットを使っての実験結果です

and the entire plasticity machinery is turned on

新生ニューロンを赤にしてあります

along with these new baby cells.

既にあったものは緑色です

We have a very good target now,

ラットの１グループを豊かな環境に入れ

and we're actually working to develop a drug

もう１つのグループを 刺激のない環境に入れると

that will enhance your neurogenesins, your ability to produce new brain cells.

豊かな環境のラットの脳細胞が 増えることが分かったのです

And, by the way, this happens most in hippocampus I told you about.

我々の環境を区分化してみて

And we're working very hard to basically develop that drugs

社会的ヒントとなる認知刺激､肉体的刺激を

so you won't have to do all that messy exercise,

考慮してみると

or hopefully, it will be synergistic with exercise.

何が重要でしょう？

So you can make three times as many more brain cells with physical exercise