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他のどの科学分野よりも急速に進歩しているため、2019 年を通じて神経科学では多くのことが起こっています。ここでは、私たちが何者であるか、または私たちが何者になり得るかについての先入観に疑問を投げかける、神経科学研究の本当に驚くべき 3 つの分野を紹介します。
私たちが話している間、マックス・プランク進化人類学研究所は、複数のバージョンのネアンデルタール人の DNA を遺伝的に移植した文字通り「小型脳」を構築している。 CRISPRとして知られるボトムアップの未来的なバイオテクノロジーを使用するこれらのレンズ豆サイズのミニ脳幹細胞から成長した生きたニューロンのクラスターが含まれており、実際の脳活動を実行します。
それらはコミュニケーションなどの複雑な行動を伴うには小さすぎるが、ネアンデルタール人が持っていた可能性のある基本的な脳活動の違いを明らかにすることが期待されている。このようにして、遺伝学は神経科学に一種の歴史望遠鏡を提供し、古代の脳の働きを覗き見ることを可能にしています。これらはすべて、数万年にわたって骨の断片に保存されていたDNAからのものです。
そして、これがシャーレの中の数個の細胞のような単純なことだと思うなら…もう一度考えてください。ドイツの研究者らは、行動出力を観察するために、ネアンデルタール人の小型脳をロボットに接続することを計画している。未来派の SF 映画のプロットよりもさらに野心的で、もし成功すれば、今後数年間に何が可能になるか、ネアンデルタール人のロボットハウスメイドが登場するのではないかと単純に頭がくらくらしてしまいます。
神経科学者が直面する最大の課題の 1 つは、生きた脳を研究することが非常に難しいことです。死亡したばかりの脳であっても、ニューロンは死後数時間で急速に分解し、文字通り崩壊します。この課題に取り組むために、イェール大学の神経科学者たちはBrainEx。このハイテクサポートシステムは、死後も髪の毛や爪が成長し続けるように、脳細胞を生かし続けるように設計されました。
この技術をテストするために、研究者らは BrainEx を使用して、死後 4 時間経過したブタの脳のシナプス活動と循環を回復させました。脳はブタから摘出され、保護剤、安定剤、造影剤の独自の混合物を使用した人工血液供給によって蘇生された。これは、細胞および分子の機能の破壊が始まる直前に起こりました。下の画像は、死後 10 時間で正常に崩壊しているブタの脳 (左) と、復活したブタの脳上の健康そうに見える細胞 (右) の違いを示しています。
ここからはゾンビパートです。ニューロンは生き続けていましたが、脳回路には高次の機能活動はなく、生きていると同時に死んでいる状態でした。フランケンシュタインのようなフィクションからノンフィクションへのこの反転は、神経科学が倫理上の大きな問題を哲学的なものから実践的なものへとどのように変えることができるかを示しています。
ただし、このバイオテクノロジーはゾンビ豚に限定されず、原理的には人間を含むあらゆる種類の哺乳類の脳で機能します。この画期的な進歩は、私たち自身の心がどのように機能するかについての実践的な知識を向上させる大きな可能性を秘めています。同時に、それは死者を生き返らせるのに不気味なほど近づいているように見えます。
さらに刺激的な話として、2019 年には脳の活動を合成音声に変換できるコンピューター システムも開発されました。これは、電気生理学的活動によって分析された神経インパルスを介して、音声に関与する筋肉の動きを解読することによって機能します。カリフォルニア大学サンフランシスコ校での実験の結果、プロトタイプのバージョンでは、ゆっくり話せば筋肉の神経信号を通じて言語をうまく解釈できることがわかりました。
研究者らは、このバイオテクノロジーを自然な会話速度(1 分あたり約 150 ワード) まで改善できると期待しています。それでも、脳信号のみが測定されていることを考えると、すでにかなり注目に値します。これは、話者の体性感覚皮質からの脳活動のパターンが声道の動きとして解読され、言語としてどのように解釈されるかを示すビデオです。
これまで多くの科学者がこの問題を解決しようとして失敗してきました。これらの研究者は、声道のシミュレーションを構築するための人工知能モデルを作成するという新しいアプローチを採用しました。実際、AI は音声実験データのライブラリから自らを学習し、音声の動きから言語を解読できるようにニューラル ネットワークを訓練しました。これらの開発は、研究目的でコンピュータプログラムで人間の生物学をシミュレートする上で重要なステップとなる可能性がある。
医学的な観点から見ると、脳卒中や麻痺などの喉や神経疾患を患っている患者の多くは、言語能力を完全に失う可能性があります。このニューロテクノロジーとスマートフォンを組み合わせることで、声のない人々が、ただ話すことを考えるだけで、日常的にリアルタイムで普通に話すことができるようになります。
しかし、シミュレートされた音声は脳の活動の小さな領域を読み取るだけでよく、その音声は事実上あらゆるコンピュータに送信できるため、潜在的には誰でもスマートフォンとヘッドフォンを使えば誰にでも黙って密かに通信できる可能性があります。このシステムは双方向である可能性があるため、人間のテレパシーに対する文字通りのニューロテクノロジー ソリューションを表します。可能性は無限大です。
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