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[25: 時間情報のコーディングを調べるのが難しい理由] |
■うん、正直に言って、僕の中でも、全部そういったものが整理できているわけじゃない。できていればこのインタビューも苦労しないですむけれども。
時間の話も、例えば、ぼうっとしているとすぐ時間が過ぎちゃったり、集中していると――あ、逆かな、ぼうっとしているとなかなか時間が、普通過ぎないというのかな。で、集中していると時間が早くたったように思う。その関係性は状況にもよるのかもしんれないですが、とにかく、物理的な時間と内的な時間は、違うでしょう。内的時間のスケールが可変になっている。その神経メカニズムも良くわからないけれど、時間の問題ってね、脳の中のどこを測ったらいいのか、それ自体もよく分からないので、なかなか進んでいないんですよ。
○はい。
■で、僕らが１つ目を付けたのは、どこで処理されているのかという問題とは切り離して、神経回路のメカニズムとしてどんなものがそれらしいかを調べようと思った。
具体的には神経回路によって、持続発火が実現できるという話をしましたよね。でも、ずっと続くのかというと、ずっと続かないことだってあるわけですよ、モデルの性質によっては。
○はい。
■そこで、ある仮説のもとに簡単なモデルを立てた。『脳を知る・創る・守る ４』の中でも書いているけれども、ニューロンが双安定な性質を持っていると考えて、アップ状態とダウン状態があった場合に、そんなニューロンがリカレントなシナプス結合でつながっているとする。しかも、そこにはノイズ的な入力があって、いつまでもアップ状態ではいられないような状況を考える。そうしたときに、ｔ＝０で全てのニューロンが一斉にアップ状態に持ち上げられたとする。
そうするとその後は何が起こるかというと、ノイズ入力があるために、いつかダウン状態にみんな落っこちる。ところがニューロン間に興奮性の相互作用があると、はじめはこの状態遷移がまれにしか起きなくて、ダウン状態に落っこちたニューロンの個数が、ある個数以上になると、途端になだれ現象のように全部が一斉にダウン状態に行くことがわかった。モデルが簡単な場合、この崩れ現象の起こる時間分布が理論的に示せて、いろいろと面白いことが分かったんですよね。
○はい。
■この現象を使えば、神経回路のダイナミクスによって時間というものが表現できるだろう、それによって認知や記憶なりもできるだろうと。それが単純な発想だったんですね。
で、そういうことを実際の実験で確かめたという強い証拠はまだないんだけれども、僕ら自身もサルを用いて実験をやったりしています。また、最近少しずつ時間の認知に関係する実験が増えてきている。
○ほう。
■前頭葉とか見ているとね、覚えている時間−−まだ論文にはしていなくて、学会発表程度なんだけど、サルに例えば１秒とか５秒とか、そういったいくつかの時間長を提示するわけです。音で聞かせるとか、あるいはライトをつけてやるとか。で、何秒か遅延期間というのを置くわけ。で、その遅延期間が終わったら、自分が記憶していた時間だけボタンを押させるわけですよ。そうすると、遅延期間中はどうしても時間を覚えていなきゃいけないから、時間の情報に関係する活動が録れるだろうと。
○なるほど。
■で、実際にそれらしものがいくつか録れていて、例えば５秒の長さを覚えなきゃいけないときに、刺激の標示や時間の再現のときに応じて発火するニューロンがある。１秒のときにはあるニューロンが発火し、５秒のときには別のニューロンが発火するとかね。あるいは、１秒というのを覚えていなきゃいけないときに、その遅延期間中に、それに応じたニューロンが活動をするとか、そういったいろいろな活動が見つかっている。確かにニューロンレベルの何か、時間の認知や記憶、想起に関係する仕組みが脳にはあるということなんですね。前頭葉がその中枢かということまでは分からないけれども。だから、我々のモデルもあながちウソではなさそうであると。
○ええ。
■ただ時間って、いろんなところで関係する活動が録れるんですね。例えば小脳や大脳基底核なんかでも。あの、アイ・ブリンクってあるでしょう。
○アイ・ブリンク？
■あ、瞬きのこと、目を一瞬閉じたりすること。目の玉に空気か何かをぷっと吹き掛けると、嫌だから目を閉じるじゃないですか。で、吹きかける時間を決めておくわけですよ。適当な合図の１秒後にふっと吹き掛けるとか、あるいは５秒後にふっと吹き掛ける。そうすると、だんだんそれが嫌だからその時間を予想しながら待ち受けるようになって、その時間になったら目をぱっと閉じる。で、そのときに小脳の活動でね、その時間にフェーズ・ロックした活動とかが見られたりするわけなんです。
○ふーん……。
■だから小脳が時間のコーディングのおおもとだといっている人もいるし、あるいは大脳基底核にむしろ中枢があるという人もいたりする。もしかしたら全部かもしれないね、大脳皮質も大脳基底核も小脳も全部かもしれないけど。
まあ、いろんな説があって、まだよく分からないのは事実なんですけどね。
時間の問題が難しい理由はね。ニューロンの応答が時間にロックして出た場合でも、それが本当に時間の情報を表していたのかということを確かめるすべが、あんまりないわけですよね。例えばボタンを押したりとか、いろんな行動レベルの応答が後に続くわけです。そうなると運動の準備だったのかもしれない。あるいは単に刺激、信号に反応したのかもしれないし。
つまり行動はいつでも時間という枠組みの中で計画されたり生成されるから、物理的な時間に関係する部分だけを分離できない。
○はい。
■応答するニューロンが、１秒と５秒で違っていたとしたって、それだって別にその活動が１秒と５秒という、時間情報だけを表しているとは断言できない。別のどこかで作られた時間の信号を受けて活動しているだけかもしれないしね。
例えば我々の実験でも、時間の操作方法を音や光やらいろいろと変えてみたり、また再生方法もレバー押しだの、目をつぶらせるだのいろいろ変えてみて、それでも時間の長さが１秒のときはいつも同じような活動が録れれば、確信のレベルはすごく向上する。でもサルの実験では、それはまず実行不可能。
だから、どういう実験をしたら本当に時間情報だけをひろえるかということが分かりにくいのと、どこを測っていいのかも分からないと。
○だから結局、心理学のアンケート調査みたいな−−結構そういうので面白い実験はいっぱいありますよね、何か、時間の本とか読むと。出てくるけど、でも何か、どうもしっくりこないわけですよ。何か理屈で説明してもらいたいところがやっぱりあって。ばーっと全部でまとめて見るとどうなのというのが分からないし。
■何しろ時間に関係する全ての心理現象を説明できるモデルがないからね。ちょっと雑誌の記事にも書いたけどね、時間のモデルで１つすぐに思い付くのは、周期的な活動、リズムを刻んでいるような活動を利用することですけれどね。
○遺伝子とかの人がよく言っているようなやつですかね。
■まあまあ、そうです、それのもっと時間が短いバージョンだと思えば。遺伝子だと、例えば日周時計なんかだと、１日サイクルになっちゃったりする。サイクルがもっと短い、例えば数十ミリ秒とかの範囲で起きれば、秒単位のクロックとして行動にも使える。で、例えばガンマ周期（〜４０Ｈｚ）だとかシータ周期（〜５Ｈｚ）だとか、そのぐらいのリズム活動であれば、そのリズムを基にした時間だと見なせるでしょう。で、それ、そういうモデルを立ててる人もいるわけですね。でも時間に関係してそうなリズム活動はまだ見つかっていない。まあ、いろんな説はあるけれども、決定打はない。
○ふむ。
■ただ、時間って人間には正確に認知できないから、必ず誤差があるわけですよね。心理実験でよく知られているんだけれども、その誤差がね、例えば10秒とかそのぐらいの時間長の範囲だと、統計的には、認知したい時間の平均値に比例するゆらぎが誤差に出てくるんですよ。そういう統計的規則性をウェーバー則というんだけれどもね。
○ええ。
■ウェーバー則は、実はさっき言っていたようなリズム活動では、単純に考えると、うまく説明できなくて、というのは各周期の間に、ある誤差がＮサイクル繰り返すとたまるとすると、統計理論が教えてくれるところによれば、√Ｎに比例して誤差はたまっていかないはずなので、それを時間の長さで割っちゃうと、それは周期Ｎの個数に比例するから、Ｎで√Ｎを割るとルートＮ分の１になっちゃうわけ。この割り算の結果がＮによらず一定になるというのがウェーバー法則なんだけど、そうなっていない。だからリズム活動では説明がうまくできないんですね。
○はい。
■ところが、僕らがニューロンの持続発火を基にして作ったモデルというのはね、ウェーバー則は一応出てくるんですよ。だから、何かしらかそういうメカニズムが働いているのかなという気はするんだけれどもね。
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[26: 時間の認知と、生物] |
○時間……。うん、でも時間の何か一番こう素朴に不思議なところは、「何で時間を感じることができるのかな」ということもあると思うんですけど。
■うん。
○やっぱり時間というのが−−まあ、そういう意味で、先ほど先生がおっしゃった「認知の一番の基本だ」というのは、まったくその通りと思うんですけど。
■いや、本当にその問題って結構難しいよね。
それって、やっぱり突き詰めていくと、とことん突き詰めていくとね。いわゆる意識の問題とかに関係しちゃうんじゃないかと僕は思ってね。
○ええ、そうかもしれませんが。意識の問題とも関係があるのは間違いないと思います。
ただ、それ以前の問題でもね、僕は、ロボットの話とかを取材しているなかで、なんとなく思ったんですよね。まだあんまりはっきりと言葉に出来てないんですけど、機械と生物の根本的な違いは、時間の認知というか処理というか、とにかく時間の問題にあるんじゃないだろうかと。
うまく言えないんですけど、たとえばロボットには、もちろん、０から始めてこういう、だいたい1,000分の１秒単位ぐらいで、こういう運動をしろという命令が、ばーっと与えられるわけですよね。まあ、彼らには連続した現在は常にあると。でも別に時間は流れていないわけですよね。
本当は、生物もそれでよかったのかもしれない。ですけれども、でもどうもね、生物の仕組みは、根本的なレベルからそうなっていないような感じが−−何か漠然としているんですが、あるんです。
いろんな話を聞いていると、どうも昆虫とかも、本当にそういったレベルからでも何か、何かこう……「時間」というものを、基本にして何かやっているように思えるんですよ。そこが実は、機械と生物の根本的な違いなんじゃないろうかという気がするんです。
気がしているだけで、しかも自分の持ってる問題意識をうまく説明できなくて申し訳ないんですが。
■うーん、そうですね。以前、ある対談にひっぱり出されて、神経の計算理論で「こころ」がわかるか、意見を言わないといけなかった。気の利いた話が全然出来なくて、それ以来、その問題が頭の隅に何となく引っかかっている。そもそも何を問えば、その問題の答えに近づくのか、も、よく分からないままです。
例えばロボットって意識を持たないよね。持つかもしれないけれども、将来的には。
「こころ」はころころ変わるところに語源があるというし、変化の本質は時間だと重うと、時間を認知することが、生物と非生物の存在としての違いの根本の部分と密接にね、関係しているんじゃないかという印象もある。
まあ、意識をそのまま問うとさ、「科学にならない」ということで、よく批判されたりもするわけなんだけど、でも最近は問えるところから問いましょうということになりつつありますよね。結局、脳の問題だって究極の問いはそこにあるだろうと思うし。それで、よく問題にするのは「覚醒」の問題なんですよね。アローザルとかいっている、あるいは注意、アテンションといった問題も切り口になっている。
○ええ。そんな感じですよね。
■で、さっきも言ったけど日常的な経験で、こうぼうっとしているときには、時間がゆっくりしか経たないような気がするし、まあ集中しているときにはすぐ経つと。それはやっぱりその覚醒のね−−まあ、ぼうっとしていることと、単純に覚醒のレベルと結び付けていいかどうか分からないけど、何ていうかな、脳のステータスの違いによって実際に認知される時間と、物理的な時間の関係ってやっぱり変わってくるわけですよね。
○ええ。
ああいう話ではよく、脳の計算リソースのアロケーション（配分）の話とかと、くっつけて言っている人もいますよね。脳が忙しいときには、計算リソースをそっちへ回さないといけないから、時間が経つのも速く感じるようになるんだと。
ああいうのはどうなんですか。計算論的立場から見て妥当なんですか。
■うーん、どうでしょうね。普段から時間の認知のために、あるいは時間と意識が関係あるとして、自分の意識の動きをモニターするために、そんなに脳がリソースを使っているとは思えないから、僕はその議論はあまり好きではないねえ。ただ、脳の物理的状態の違いと時間経過の感じ方の違いの間に関係があるという話には、まったく根拠がないわけじゃないと思う。
というのは、１つ知られていることにドーパミンという物質があるでしょう。あれはドーパミンが、どっちだったかな、枯渇すると、ちょっと正確には覚えていないんですけど、ゆっくり時間が進むとかいう実験の話があるんですよ。
○ああ、そうか、統合失調症の人とかは何か、ゆっくり時間が進むとかいう話がありましたっけ。どっちだったかな、何かどっちがどっちだったか、僕も正確に覚えていない。
■うん、統合失調症というと、大脳基底核が関係するですよね。大脳基底核は重要なドーパミンのソースなので、そこで病気と時間の認知が結び付いていますからね。それはあり得ると思うんですよね。
でもね、とにかくドーパミンが枯渇すると脳内の秒スケールの意味での時計がゆっくり回る、スピードが前頭葉皮質のドーパミンレベルに応じて変わるという話があるんですよね。
○ふーん。
■一方でね、ドーパミンって、細胞の興奮性などをやっぱりコントロールするんですよ、いろいろと。それは電気生理実験によって、もうよく分かってきている。
だから、何か一生懸命に活動しているということは、それに関係するセルの興奮性を高くしておかなきゃいけない状態だとすれば、そっちにドーパミンを回したりすると、時計がゆっくりになるということはあり得るかもしれませんね。
○でもまあ、脳全体に回せるＡＴＰの量も限界値がありますからね。当然、何かこう、例えばその先生方のモデルのような、砂時計みたいなやつとか、持続的な神経発火を維持するのも、エネルギーが掛かるわけですよね、やっぱり。
■まあ、そうですね。例えばアップダウン状態を維持するのにも、何かしらかのエネルギーはいるだろうし、常にそういう区別された状態があるというわけじゃないかもしれないから。
でも、うーん、どうなんだろうな、何か認知の根幹にやっぱり、変化というものがあるんじゃないかという気はするのね。
変化を決めているのは時間でしょう、結局。だからそういう意味で言うと、ただ単にその脳の他の部分が活性化しているから、時計そのものが回らなくなっているというだけなのかなという気はちょっとするけどね。
○うん、たとえば濃度勾配とかで、よく細胞の走性とかって話がありますよね。物質の濃度勾配を検出して、濃い方向へバーッと動いていくと。あれも当然、変化ですよね。変化検出ができないと分からないわけだから、たぶん根本的な、たぶん本当にかなり原始的なレベルから、きっと何か時間軸上の変化を検出する仕組みがあるんだろうと思うんですけど。そういう、一時的にちょっと前の状態をレジストしておいて、次に生かすというか、履歴で変えていくというか、そういう仕組みがあるんだろうと思うんですけど、具体的に何がどうなっているのか分からない。でも、単細胞生物でさえそういう仕組みを持ってるわけでしょ。最近、そこが気になっているんです。
そういうミクロの本当にすごい細かい話から、僕らが日常的に感じるこの時間の不思議とかがこう、どうしても何かね、もうあまりにも遠くてくっつかない。
最近それこそビジョンの仕組みとかはだいぶ、素人が聞いても「なるほどな」と思うようなレベルになっているのに、何でこんなに差があるんだろうという気がやっぱりあって、それで先生にちょっと伺いたいなと思ったんです。
■そうか。
○ええ、計算論的な立場だったら、こういうふうに考えるとうまく説明できるとかというのがあるのかなと思って。
■ああ、なるほどね。だとすると、ほとんど助けにはなってないかな。
○次号へ続く…。
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