IBMの研究チームは、脳がなぜこれほど多くのエネルギーを消費するのかを解明したと考えている

脳について私たちはほとんど何も知らない。科学者や研究者は何世紀にもわたり、人間の最も複雑な器官の部分を突っついたり突っついたりして、最もわかりやすい部分に名前を付けてきた。しかし、脳がエネルギーの大半をどう使っているのか、あるいは病気によって脳内のニューロンが互いにどのように影響し合うのかといった根本的な疑問に対する答えはまだない。

IBM の研究者が、これらの答えの糸口となるものを発見しました。それは、読書や思考、朝食の調理をしていないときの脳の休息時の行動モデルです。IBM の神経科学者 James Kozloski 氏はこれを「グランド ループ」と呼んでいます。

「脳は何もしていないのに大量のエネルギーを消費します。これは神経科学の大きな謎です」とコズロスキ氏は言う。「よほどの理由がない限り、ノイズにそれほど多くのエネルギーを費やすことはありません。」

コズロスキ氏は、脳が消費するエネルギーの約90％は未解明だと語る。脳が体全体のエネルギーの20％を消費することを考えると、これはかなりの量だ。

コズロスキ氏は、脳は実際には常にニューロンと組織でできた一連の脳内経路を通じて信号をループさせていると主張している。コズロスキ氏によると、これらの経路は街路のようなもので、脳は常にそれらをたどり、たどり、そしてまたたどり続けている。経路自体は、感覚（何が起こっているか）、行動（それに対して何ができるか）、大脳辺縁系（それが自分にとって何を意味するか）という脳内の 3 つの機能領域をたどっている。

脳には新しい情報を取り入れる領域があるが、コズロスキ氏は脳のエネルギーの多くをこうした循環プロセスに求めている。このパターンは循環的であるため、脳が外界から入力を受け取り、それを身体的な相互作用として出力に変換するという従来の考え方ではなく、「閉ループ」として説明される。

この理論を検証するために、コズロスキ氏は、脳内でニューロンが発火する方法を模倣する一連のアルゴリズムであるIBMの神経組織シミュレーターを使用してモデルを実行した。

fMRIで脳の活動を見ることはできますが、この研究により、スキャンで何が起こっているかをより深く理解できるようになり、神経疾患の研究が容易になります。

コズロスキ氏は、進化論的観点から見ると、これは人間が過去の経験から新しい状況で何が起こるかを予測するために使用するメカニズムである可能性があると述べています。

しかし、この知識の直接的な応用として、ハンチントン病の研究が考えられます。ニューロンがどのようにコミュニケーションを調整するかについての理論ができたので、IBM がハンチントン病の場合に当てはまると推測しているように、ニューロンが物理的に互いに影響し合う様子を観察することができます。

「精神衛生と神経変性疾患に関しては、私たちは本当に行き詰まっています」とコズロスキ氏は言う。「ハンチントン病は単一の遺伝子によって引き起こされますが、その遺伝子が神経変性を引き起こす仕組みについての理解はまったく進んでいません。」

しかし、ハンチントン病を新しいモデルを念頭に置いて見てみると、1 つの誤った遺伝子によって生成された情報が、神経経路全体の誤った情報に連鎖する可能性がある。遺伝子が突然変異したタンパク質を生成し、そのタンパク質がニューロンの信号の送受信方法を変えると、無数の他のニューロンに影響を及ぼす連鎖反応を引き起こす可能性がある。

ハンチントン病に関する研究はまだ仮説の段階ですが、コズロスキ氏はこのモデルが脳を新たな方法で理解するのに役立つと楽観視しています。次の研究分野は、脳の動機をより深く理解するために、経路がどのように選択されるかを知ることだと彼は言います。そして進化生物学者として、彼は特定の理由が見つかると考えています。

「もしそれが何か重要なことをしていなかったら、とっくの昔に排除されていただろう」とコズロスキ氏は語った。

この記事は、James Kozloski の名前の正しいスペルを反映し、小さな文法上の誤りを修正するために更新されました。