史上初、昆虫の脳の完全なマッピングが完成。脳内のすべての神経接続が明らかに

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　12年という膨大な時間をかけ、ようやく小さなハエの脳の完全なマッピングが完成したそうだ。

　その結果、キイロショウジョウバエの幼虫の脳には、3016個の神経細胞（ニューロン）同士の54万8000個の結合が網羅されていることが明らかになった。

　そこからは、左右の脳のコミュニケーションなど、神経細胞の種類やその経路が明らかになっている。

　こうした研究を通じて、脳内で交わされる信号がどう行動や学習につながるのか、いっそう理解を深められるそうだ。

12年の歳月をかけ数千枚の脳の写真を1枚の地図に

　キイロショウジョウバエの神経細胞のつながりを示した地図「コネクトーム」は、何千もの脳のスライスを電子顕微鏡で撮影し、それらとこれまでに集められた神経細胞の結合データを丹念に組み合わせたものだ。

　完成したコネクトームには、個々の神経細胞の結合だけでなく、右脳と左脳とのやり取りも記録されており、脳の相互作用をいっそう深く研究できるものになっている。

　脳の両半球にはそれぞれ独自の機能があることが知られているが、それらが持つ情報がどうまとめられ、行動や認知に反映されるのかはまだよくわかっていない。

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脳の機能は構造が決めている

　脳の機能は、その構造に左右されると考えられている。だが、その構造をきちんと観察できたのは、これまではごく単純な脳しかもたない線虫や環形動物のものだけだった。

　もっと複雑な人間の脳については、部分的な活動を観察できるだけで、全体の作りを示したコネクトームを作成する技術はまだない。

　だが複雑さに差はあれど、神経細胞が相互に結びついたネットワークであるという点で、どんな生き物の脳も似たようなものとも言える。

　ケンブリッジ大学の神経科学者マルタ・ズラティック氏に曰く、どんな脳でも「感覚情報を処理し、学習し、行動を選択し、環境を移動し、食べ物を選び、仲間を認識し、捕食者から逃げる」といった作業を行わねばならないのだ。

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機械学習のコンピュータ・ネットワークに類似

　今回コネクトームが作成されたキイロショウジョウバエは、複雑でありながらコンパクトな脳をもち、私たち人間ともたくさんの共通点があるために、研究用モデルとしてよく利用される。

　そして今回の研究では、学習と記憶に関する領域で入出力を行っている神経細胞の中に、何度も繰り返される結合構造が見つかっている。

　また、そうした特徴の一部は、機械学習に使われるコンピュータ・ネットワークに似ていることもわかったそうだ。

　ジョンズ・ホプキンス大学のジョシュア・フォーゲルシュタイン氏は、「キイロショウジョウバエのコードについて学んだことは、人間のコードにも影響を与えるでしょう」と語る。

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小さな昆虫にも複雑な神経細胞

　研究チームの次のステップは、学習や意思決定といった特定の行動に関係する神経細胞構造の分析や、昆虫が活動している最中のコネクトーム全体の働きを調べることであるそうだ。

　こんな小さな昆虫にも複雑な神経細胞があり、それを活用している。全体の働きが解明できれば、人間の学習行動の効率化や、高度なAIの開発に利用できるかもしれない。

　ちなみに脳の地図の作成が最初に試みられたのは、1970年代のこと。題材となったのは、C・エレガンスという線虫だ。

　その脳はキイロショウジョウバエよりもずっと単純なものだが、長年の研究でようやく出来上がったのは不完全な地図でしかない。

　それでもその研究は、ノーベル賞がおくられるほどの画期的なものだった。

　それから50年、ついに待望の完全な脳のコネクトームが完成した。「これまでのすべてが、これに向けてのものでした」と、フォーゲルシュタイン氏はその感激を口にする。

　この研究は『Science』（2023年3月10日付）に掲載された。

References:The First-Ever Complete Map of an Insect Brain Is Truly Mesmerizing : ScienceAlert / written by hiroching / edited by / parumo

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