a detailed, realistic

我々のミッションは、人間の脳の

computer model of the human brain.

詳細かつ現実的な

And we've done, in the past four years,

コンピュータモデルを構築することです。

a proof of concept

我々は、過去４年の間に

on a small part of the rodent brain,

コンセプトの実証を、

and with this proof of concept we are now scaling the project up

げっ歯類の脳の小片で行いました。

to reach the human brain.

この実証によって、目下このプロジェクトを

Why are we doing this?

ヒトの脳にまでスケールアップしようとしています。

There are three important reasons.

なぜこんなことをするのでしょうか？

The first is, it's essential for us to understand the human brain

重要な理由が三つあります。

if we do want to get along in society,

第一に、人間の脳を理解することは、

and I think that it is a key step in evolution.

社会でうまくやっていくのに不可欠です。

The second reason is,

また、進化の重要なステップだと思います。

we cannot keep doing animal experimentation forever,

第二の理由としては、

and we have to embody all our data and all our knowledge

動物実験をいつまでも続けるわけにはいきません。

into a working model.

全てのデータや知識を作業モデルに

It's like a Noah's Ark. It's like an archive.

統合する必要があります。

And the third reason is that there are two billion people on the planet

ノアの方舟であり、アーカイブのようなものです。

that are affected by mental disorder,

第三の理由は、地球上には二十億もの人々が

and the drugs that are used today

精神疾患を患っています。

are largely empirical.

今日使われている薬の大部分は、

I think that we can come up with very concrete solutions on

経験的なものですが、

how to treat disorders.

疾病の手当についてとても具体的な答えを

Now, even at this stage,

見つけ出せると思います。

we can use the brain model

今、この段階でも、

to explore some fundamental questions

脳のモデルを使用して、

about how the brain works.

脳の働きについての基本的な問題を

And here, at TED, for the first time,

探究することができます。

I'd like to share with you how we're addressing

ここＴＥＤで、はじめて

one theory -- there are many theories --

我々の取り組みを共有したいと思います、

one theory of how the brain works.

一つの理論--多くの理論がありますが--

So, this theory is that the brain

脳の働きについての一つの理論について。

creates, builds, a version of the universe,

その理論によれば、脳が

and projects this version of the universe,

宇宙の１つのバージョンを創造し、構築するのです。

like a bubble, all around us.

そして、この宇宙のバージョンを、

Now, this is of course a topic of philosophical debate for centuries.

泡のように、周囲すべてに映し出すのです。

But, for the first time, we can actually address this,

これはもちろん何世紀にもわたる哲学的な議論の的です。

with brain simulation,

しかし、はじめて、実際にこの問題に、

and ask very systematic and rigorous questions,

脳のシミュレーションにより取り組み、

whether this theory could possibly be true.

非常に体系的で厳密な問いを投げかけることができます、

The reason why the moon is huge on the horizon

この理論がほんとうに真実であり得るのかを。

is simply because our perceptual bubble

月が地平線上では巨大になる理由は、

does not stretch out 380,000 kilometers.

単に私たちの知覚の泡が

It runs out of space.

38 万キロメートルも広がらないからです。

And so what we do is we compare the buildings

空間の限界からはみ出るのです。

within our perceptual bubble,

そこで、私たちは建物と比較するのです、

and we make a decision.

知覚の泡の範囲内で、

We make a decision it's that big,

そして、判断します。

even though it's not that big.

私たちはその大きさであると判断します、

And what that illustrates

その大きさではないにもかかわらず。

is that decisions are the key things

これが示すことは、

that support our perceptual bubble. It keeps it alive.

判断が重要なものであるということです。

Without decisions you cannot see, you cannot think,

判断が私たちの知覚の泡を支え、生かし続けています。

you cannot feel.

判断なしには、見ることも、考えることも、

And you may think that anesthetics work

感じることもできません。

by sending you into some deep sleep,

麻酔薬の働きは、痛みを感じないように、

or by blocking your receptors so that you don't feel pain,

深い睡眠にいざなったり

but in fact most anesthetics don't work that way.

受容器官をブロックしたりすると考えているかもしれません。

What they do is they introduce a noise

しかし実はほとんどの麻酔薬はこのようには働きません。

into the brain so that the neurons cannot understand each other.

その働きはノイズを脳に導入し、

They are confused,

ニューロンが互いを理解できないようにするのです。

and you cannot make a decision.

ニューロンは混乱します。

So, while you're trying to make up your mind

すると、判断できなくなります。

what the doctor, the surgeon, is doing

そのため、あなたが決めかねているうちに

while he's hacking away at your body, he's long gone.

外科医の先生は、体を切り裂き、

He's at home having tea.

とっくにいなくなっています。

(Laughter)

家でお茶をしています。

So, when you walk up to a door and you open it,

（笑）

what you compulsively have to do to perceive

さて、ドアに歩いていって開けると、

is to make decisions,

知覚するためには、たちどころに

thousands of decisions about the size of the room,

判断しなければなりません。

the walls, the height, the objects in this room.

数千もの判断を、部屋の大きさや、

99 percent of what you see

壁、高さ、室内にある物体についてすることなのです。

is not what comes in through the eyes.

見るものの９９パーセントは、

It is what you infer about that room.

目から入ってきたものではないのです。

So I can say, with some certainty,

その部屋についてあなた方が推論したことなのです。

"I think, therefore I am."

そこで、ある程度の確信をもって、こう言えます、

But I cannot say, "You think, therefore you are,"

「われ思う、故にわれ在り」と。

because "you" are within my perceptual bubble.

しかし、「あなたが思う、故にあなたが在る」とは言えません。

Now, we can speculate and philosophize this,

なぜなら、「あなた」は私の知覚の泡の中にいるからです。

but we don't actually have to for the next hundred years.

ここで、思いを巡らし、哲学することもできますが、

We can ask a very concrete question.

これからの百年は、実際にその必要はありません。

"Can the brain build such a perception?"

私たちは、非常に具体的に問いかけることができます。

Is it capable of doing it?

「脳はそのような知覚を構築できるのか？」

Does it have the substance to do it?

そんな能力があるのでしょうか？

And that's what I'm going to describe to you today.

そのための実体があるのでしょうか？

So, it took the universe 11 billion years to build the brain.

これが今日みなさんにお話しすることです。

It had to improve it a little bit.

この宇宙が脳を構築するのに１１０億年かかりました。

It had to add to the frontal part, so that you would have instincts,

少しずつ改善するしかありませんでした。

because they had to cope on land.

本能を得られるように、前頭部に加えなければなりませんでした。

But the real big step was the neocortex.

というのは、陸上で対応するためです。

It's a new brain. You needed it.

しかし本当の大きなステップは新皮質でした。

The mammals needed it

新しい脳です。これが必要でした。

because they had to cope with parenthood,

哺乳類に必要でした。

social interactions,

その理由は、親の役割をこなしたり、

complex cognitive functions.

社会的なやりとりや、

So, you can think of the neocortex

複雑な認知機能のためです。

actually as the ultimate solution today,

そこで、新皮質は、実際のところ

of the universe as we know it.

私たちの知るこの宇宙の今日の究極的な答えと

It's the pinnacle, it's the final product

考えることができます。

that the universe has produced.

この宇宙が生成した

It was so successful in evolution

頂点であり、最終生成物です。

that from mouse to man it expanded

進化に成功したので、

about a thousandfold in terms of the numbers of neurons,

マウスからヒトまで

to produce this almost frightening

ニューロンの数をおよそ千倍に増やし、

organ, structure.

このほとんど驚くべき組織、構造を

And it has not stopped its evolutionary path.

生成したのです。

In fact, the neocortex in the human brain

その進化の行程はまだ止まっていません。

is evolving at an enormous speed.

実際、人間の脳の新皮質は、

If you zoom into the surface of the neocortex,

ものすごいスピードで進化しています。

you discover that it's made up of little modules,

新皮質の表面にズームインすると、

G5 processors, like in a computer.

小さなモジュールで構成されていることを発見します。

But there are about a million of them.

コンピュータの中のG5プロセッサのようですが、

They were so successful in evolution

それが約百万もあります。

that what we did was to duplicate them

進化に成功したので、

over and over and add more and more of them to the brain

それをいくつもいくつも複製して

until we ran out of space in the skull.

どんどん脳に付け加えて行ったので、

And the brain started to fold in on itself,

頭蓋の中は一杯になりました。

and that's why the neocortex is so highly convoluted.

そして、脳は自ら折りたたみ始めました。

We're just packing in columns,

これが、新皮質が高度に畳み込まれている理由です。

so that we'd have more neocortical columns

柱構造に詰め込んでいき、

to perform more complex functions.

新皮質カラムの数を増やすことで、

So you can think of the neocortex actually as

より複雑に機能できるようになります。

a massive grand piano,

そこで、新皮質のたとえとして、

a million-key grand piano.

巨大なグランドピアノ、

Each of these neocortical columns

鍵盤が百万もあるグランドピアノと考えてください。

would produce a note.

これら新皮質カラムの各々は、

You stimulate it; it produces a symphony.

ある音を生み出すでしょう。

But it's not just a symphony of perception.

あなたがそれを刺激し、シンフォニーを生み出します。

It's a symphony of your universe, your reality.

しかし、ただの知覚のシンフォニーではありません。

Now, of course it takes years to learn how

あなたの宇宙、あなたの現実のシンフォニーです。

to master a grand piano with a million keys.

もちろん、何年もかかります

That's why you have to send your kids to good schools,

百万もの鍵盤のあるグランドピアノをマスターするには。

hopefully eventually to Oxford.

そのため、子供を良い学校に行かせなければなりません。

But it's not only education.

願わくば、最終的にはオックスフォードに。

It's also genetics.

でも、教育だけではありません。

You may be born lucky,

遺伝もあります。

where you know how to master your neocortical column,

幸運な星の下に生まれ、

and you can play a fantastic symphony.

つまり、新皮質カラムの扱いに熟達しており、

In fact, there is a new theory of autism

素晴らしいシンフォニーを演奏できるのかもしれません。

called the "intense world" theory,

実際、自閉症についての新たな学説があります。

which suggests that the neocortical columns are super-columns.

「強烈な世界」の理論と呼ばれ、

They are highly reactive, and they are super-plastic,

新皮質カラムが特別なものであることを示唆しています。

and so the autists are probably capable of

これらは非常に反応性があり、超可塑性があり、

building and learning a symphony

そのため、自閉症者は思いもよらないような

which is unthinkable for us.

シンフォニーを構築したり、習得したり

But you can also understand

できるのでしょう。

that if you have a disease

しかし、理解できるでしょう、

within one of these columns,

もしこれらのカラムのどれかに

the note is going to be off.

疾患があれば、

The perception, the symphony that you create

音が外れることを。

is going to be corrupted,

創造されるシンフォニー、知覚は

and you will have symptoms of disease.

乱されることになり、

So, the Holy Grail for neuroscience

疾患の症状がでることでしょう。

is really to understand the design of the neocoritical column --

そのため、神経科学の聖杯は、

and it's not just for neuroscience;

本当に新皮質カラムのデザインを理解することなのです--

it's perhaps to understand perception, to understand reality,

神経科学に限ったことではありません。

and perhaps to even also understand physical reality.

たぶん知覚を理解すること、リアリティを理解すること、

So, what we did was, for the past 15 years,

ことによると物理的リアリティさえも理解することなのです。

was to dissect out the neocortex, systematically.

そこで過去15年間にわたり我々は

It's a bit like going and cataloging a piece of the rainforest.

体系的に、新皮質をばらばらにすることでした。

How many trees does it have?

これは、熱帯雨林に行き、その一部をカタログ化することに少し似ています。

What shapes are the trees?

どれだけの樹木があるのか？

How many of each type of tree do you have? Where are they positioned?

樹木の形は？

But it's a bit more than cataloging because you actually have to

各種類の樹木がどれだけあるのか？　どこに位置しているのか？

describe and discover all the rules of communication,

単にカタログ化するだけではなく、実際には、

the rules of connectivity,

情報伝達のルールすべてを記述し、発見しなければなりません。

because the neurons don't just like to connect with any neuron.

接続性のルールです。

They choose very carefully who they connect with.

ニューロンはどのニューロンとも接続したがるわけではないのです。

It's also more than cataloging

ニューロンは接続する相手を大変慎重に選んでいます。

because you actually have to build three-dimensional

また、カタログ化するだけではありません。

digital models of them.

というのは、実際には、これらの三次元のデジタルモデルを

And we did that for tens of thousands of neurons,

構築しなければならないからです。

built digital models of all the different types

我々は、これを数万ものニューロンについて行いました。

of neurons we came across.

出くわしたニューロンのあらゆるタイプの

And once you have that, you can actually

デジタルモデルを構築しました。

begin to build the neocortical column.

一旦それが得られると、実際に

And here we're coiling them up.

新皮質カラムを構築し始めることができます。

But as you do this, what you see

ここで、これらを巻き上げています。

is that the branches intersect

しかしその際に、分かることは、

actually in millions of locations,

枝が、実際には、

and at each of these intersections

数百万もの箇所で交差し、

they can form a synapse.

これら交点の各々で、

And a synapse is a chemical location

シナプスを形成し得るということです。

where they communicate with each other.

シナプスという場所では化学的に、

And these synapses together

ニューロンが互いに情報伝達しています。

form the network

これらのシナプスが集まって

or the circuit of the brain.

ネットワークを形成し、

Now, the circuit, you could also think of as

すなわち、脳の回路を形成します。

the fabric of the brain.

この回路は、脳の織物とも

And when you think of the fabric of the brain,

考えることができるでしょう。

the structure, how is it built? What is the pattern of the carpet?

脳の織物について考えるとき、

You realize that this poses

その構造はどのように構築され、カーペットのパターンはどんなものでしょう？

a fundamental challenge to any theory of the brain,

これは、脳のどんな理論に対しても

and especially to a theory that says

根本的な挑戦を突き付けることになるとお気づきでしょう。

that there is some reality that emerges

特に、次のような理論に対して、

out of this carpet, out of this particular carpet

すなわち、何らかのリアリティが

with a particular pattern.

このカーペット、特定のパターンを有するこの特定のカーペットから、

The reason is because the most important design secret of the brain

出現するという理論に対して。

is diversity.

その理由は、脳の最も重要なデザイン上の秘密が

Every neuron is different.

多様性にあるからです。

It's the same in the forest. Every pine tree is different.

ニューロンは全部異なっています。

You may have many different types of trees,

森と同じです。松の木は全部異なっています。

but every pine tree is different. And in the brain it's the same.

種類の異なる木もたくさんあるかもしれもしれませんが、

So there is no neuron in my brain that is the same as another,

松の木も全部異なっています。脳でも同じです。

and there is no neuron in my brain that is the same as in yours.

私の脳には、他のニューロンと同じニューロンはありません。

And your neurons are not going to be oriented and positioned

また、私の脳には、あなたのと同じニューロンはありません。

in exactly the same way.

あなたのニューロンは、方向や位置が

And you may have more or less neurons.

まったく同じものはありません。

So it's very unlikely

ニューロンも多かったり、少なかったりします。

that you got the same fabric, the same circuitry.

そのため、ほとんどありえないのです、

So, how could we possibly create a reality

同じ織物、同じ回路を持っている人など。

that we can even understand each other?

それでは、私たちが互いに理解し合える

Well, we don't have to speculate.

リアリティをどのようにして創造し得るのでしょうか？

We can look at all 10 million synapses now.

あれこれ考える必要はありません。

We can look at the fabric. And we can change neurons.

私たちはいま千万ものシナプスすべてを調べることができます。

We can use different neurons with different variations.

織物を調べることも、ニューロンを変えることもできます。

We can position them in different places,

異なるバリエーションのニューロンを使うことができます。

orient them in different places.

ニューロンを異なる場所に配置したり、

We can use less or more of them.

異なる場所で向きを変えたりできます。

And when we do that

少なくしたり、多くしたりできます。

what we discovered is that the circuitry does change.

そのようにした場合、我々は、

But the pattern of how the circuitry is designed does not.

回路が変化することを発見しました。

So, the fabric of the brain,

しかし、回路をどうデザインするか、というパターンは変化しません。

even though your brain may be smaller, bigger,

そのため、脳の織物は、

it may have different types of neurons,

脳が小さかろうが、大きかろうが、

different morphologies of neurons,

種類の異なるニューロンや、

we actually do share

形態の異なるニューロンがあっても、

the same fabric.

私たちは実際には同じ

And we think this is species-specific,

織物を共有しているのです。

which means that that could explain

我々はこれが種に固有であると考えています。

why we can't communicate across species.

これは、種を超えてコミュニケートできない理由を

So, let's switch it on. But to do it, what you have to do

説明できるのではないかということを意味します。

is you have to make this come alive.

では、スイッチを入れましょう。しかし、そのためには、

We make it come alive

活性化しなければなりません。

with equations, a lot of mathematics.

活性化するには、

And, in fact, the equations that make neurons into electrical generators

数式を使います。たくさんの計算です。

were discovered by two Cambridge Nobel Laureates.

実際のところ、ニューロンを電気ジェネレータにする数式は、

So, we have the mathematics to make neurons come alive.

ケンブリッジの二人のノーベル賞受賞者によって発見されました。

We also have the mathematics to describe

それで、ニューロンを活性化する数学が手に入りました。

how neurons collect information,

我々は、さらに数学を手に入れました。

and how they create a little lightning bolt