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脳科学ブログ(教育への架橋)

脳科学の知見を生かし、実践現場との架橋・融合をめざす。仮説・実践・検証により、教育のエビデンスを生みだし、揺るぎなき教育の一端を担いたい。“教育は愛、愛こそ教育” 願いは子どもの幸せである。


「脳科学と教育」メモ [2013年06月18日(Tue)]
「脳科学と教育」を探る研究メモです。参考にして下さい。

◎山元三菱化学生命科学研究所では「性行動」の遺伝子を探
 っていた。
・ハエにもラブソングがある。
・ショウジョウバエの定式化された求愛行動には、
 @ 定位(追跡)
 A ラブソング(35秒間間隔ー160ヘルツで反復) 
 B リッキング(メスの腹部を叩く・立ち止まる・なめる)
 C 交尾試行(OKサイン)
 D 交尾(20分)などがある。
・サトリは異性に関心示さず同性愛、クローカーはしわがれ
 声、プラトニックは交尾はしない、オキナは交尾時間が異
 常に短い。フイックルは気まぐれ、スピンスターは近づく
 とピンタをはったり足蹴りしたりする。チエイストは処女
 で絶対相手を受け入れない。
・時計遺伝子がリズムを決める。正常ソングと異常ソングを
 分ける。
・24時間単位のサーカデイアン・リズムもラブソング・リ
 ズムも同じ遺伝子の支配を受けていた。
・体と同時進行で脳の性も決まる。
・学習記憶の強化物質ーCREB(cAMP)を入れてやると普通
 のショウジョウバエなら、何度も教えこまないと覚えない
 学習課題をたったの一度でしっかり覚え込み、長期にわた
 って忘れない。
・記憶だけ飛び抜けて向上させると、そのこと自体が副作用
 となる。過剰記憶症となる。
◎電子技術総合研究所松本元研究室では脳型コンピューター
 を研究していた。
・1000個の人工ニューロン×1000個のシナプス=1
 00万のシナプス結合で実験を進めた。
・一定の閾値を超えると、神経細胞は発火(出力)する。閾
 値を超えないと発火しない。
・ヒトは自分の経験に応じて自分で変化させていく。
・樹状突起は数千から数万のシナプスが並び、それを介して
 他からの入力を受ける。シナプスは使う人によって、つな
 ぎ換えが自由にでき、いろいろな回路が構成できる。
・入力履歴値参照方式による時系列学習で、その機能を利用
 して、一つ一つのニューロンが、独特の学習能力をもつ。
・一つ一つの神経細胞が、それ自体でマイクロ・コンピュー
 タみたいなものです。
・世界最高性能の光計測システムを開発(1990年)、脳
 の1万6384カ所から、10ミクロンの分解能で、0.
 6ミリ秒ごとに、多点同時計測が継続的にできる用になっ
 た。
・神経細胞の大きさは10ミクロン単位だから、脳活動の全
 体像を細胞レベルでリアルタイムに計測可能となった。
・脳機能の最も本質的な部分は記憶にある。
・海馬に高頻度の繰り返し刺激を与えると、神経細胞の伝達
 効率が高まり、その状態が長期間保持される。これを長期
 増強現象といい、学習の基礎過程である。
・海馬には反響回路が存在し、信号はグルグル回りながら走
 り続けてなかなか減衰しない。480ミリ秒、約0.5秒
 も回路の中を走り続ける。
・記憶には、時間的順序関係が重要な役割を果たしているは
 ずなのに、これまでの学習理論からは、その要素がすっぽ
 り抜け落ちている。
・人間の記憶というのは、一般に時間的順序関係でしまい込
 まれている。思い出すときも、時間の糸をたどっていくと
 昔のことでも思い出すことができる。
・人間の学習則の中には時系列の記憶回路が付随している。
 シナプスに入力履歴値が保存されているメモリーがあって
 、新たな強い入力があって出力が得られると、それが参照
 されて、その履歴値が高い値を持つと、結合が強化される
 という時系列学習則なのです。
・人間の子どもは、ちょっと教えてやれば、ひとりでどんど
 ん学習して頭がよくなっていく。自分で学習して自分で頭
 が良くなっていくのです。どうすればよりよい学習ができ
 るか、その方式も自分で発見していくのです。
・脳は情報処理のアレゴリズム(方式)を自分で獲得してい
 く能力を持っているコンピュータです。理由がわからなく
 ても話ができるのと同じで、話せる環境で育てられると話
 せる能力も獲得できるのです。理由はあとでわかるのです。
・飛行機をつくる研究努力を通して、逆に空を飛ぶための原
 理(揚力と推進力)がわかり、鳥の飛行がもっと良くわか
 ってくるのです。
・脳は、「思考法」まで自分でおぼえるのです。脳が遺伝情
 報によって、アレゴリズムを自動獲得できる学習能力を持
 ち、学習を積み重ねながら問題解決能力を向上させていく
 のです。学習が脳細胞の結合を次々と変えていく。変えら
 れた結合が新しいアレゴリズムを与えるのです。
・脳は記憶をもとに内部世界をつくります。学習によって得
 られた情報はどんどん記憶され、階層構造化されていく。
 それによって内部世界が構築され、「表引きテーブル」の
 かたちで答が用意されていく。入力情報は答の検索情報と
 して使われる。
・「超並列」で働くので、毎秒300億回の命令処理が可能
 になり、マルチ翻訳機もできる。
・大雑把な情報の流れと処理方法の概略が決まる。あとの実
 際の細かな処理手順は、学習によってどんどん変わってい
 く。
・脳は入力履歴参照方式であり、樹状突起には個性がある。
 時系列の連想記憶が記憶の柱である。
・脳は、基本的には「価値情報システムー古皮質の視床・扁
 桃体ー大雑把な判断」と「認知・運動情報システムー仮説
 の裏付けにむけて認知分析」の二重構造による仮説立証主
 義になっている。同時並列で働く。
・価値情報システムは仮説を立てるだけでなく、価値がある
 と認めると脳全体の活性が向上し、これによって脳回路は
 出力しやすくなるので学習効果が高まり、脳は自ら価値が
 あると認めた情報を処理する回路を構築することになる。
・扁桃体は、情動の中枢であり、価値の判断を行う。価値情
 報には情動が伴う。価値を認めると、快の情報が出現して
 、脳も活性化する。
・脳の情報伝達は、ニューロン内部の電気信号伝達とシナプ
 ス間の化学物質伝達を交互に繰り返していくことでなされ
 る。伝達物質と受容体はお互い一対一の対応関係にある。
 他の受容体には反応しない。
・脳の神経回路網はニューロンごとにシナプスでブツブツに
 切れた回路網である。その橋渡し役の担い手が神経伝達物
 質である。その量は微量である。
・神経伝達物質の量は、百万分の一(マイクログラム)とか
 十億分の一(ナノグラム)といった量である。3万〜5万
 頭のブタやヒツジの脳をすりつぶしてやっと50マイクロ
 グラムとれるだけ。ある研究者は20年かかって五百万頭
 のヒツジの脳をすりつぶしたという。
◎東大堀田研究室では遺伝子で脳を究めていた。武器は分子
 子生物学と物理学という。
・DNA探求が脳研究の主流になっている。
・「かたち」でなく行動をみる。
・光をあてて変異を探る。
・ハエでも進むゲノム計画
・グリア細胞欠如遺伝子を発見した。脳神経系が発達せず、
 グリア細胞がなくなる。ニューロン10%、グリア90%
 。gcm遺伝子の発現の時だけグリア細胞になる。
・gcm遺伝子はニューロンとグリア細胞の分化の、マイス
 ター・スイッチであった。
・グリアが舗装し、ニューロンが走るという感じである。
・回路づくりにも遺伝子が一役かっている。
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