「コネクショニズム：ユニークなあなたを作る」について読んだ後、何かを書きたいと思いました。私は神経学の専門家ではないため、脳に関する知識はこの普及書から得たものですので、誤りがあればご指摘いただければ幸いです。

ゲノムとコネクトーム

誰もがゲノムを知っています。ゲノムはあなたが持っている全てのDNA配列であり、簡単に言えば、ゲノムはあなたを他の動物と区別し、人間にします。しかし、単にあなたと猿を区別するだけでは科学者は満足しません。私たちはあなたとあなたの友人、家族、同僚を区別したいのです。あなたの心、思考、記憶とは一体何でしょうか？仮説に過ぎませんが、私はその答えがコネクトームにあると信じています。

コネクトームはあなたの神経系の構造図ですが、ゲノムの「ATCGから成る配列」とは異なり、コネクトームは「グラフ」のようなものです。それはあなたの神経細胞だけでなく、神経細胞同士の接続方法も含まれています。これをネットワークのトポロジー図のように考えることができます。実際、人工知能の分野では、生物学者が人間のコネクトームを早く解明することを期待しています。そうすれば、このトポロジー図を参考にできるからです。しかし、人間の脳は非常に複雑で、数千億の神経細胞があります。科学者たちが現在達成した進捗は、秀麗隠杆線虫のコネクトームを解明したことだけです。これは単細胞生物で、300個の神経細胞を持っています。

コネクトームは脳内の神経細胞間の接続方法であり、常に変化しています。あなたの生活経験や成長に伴って変わります。著者は非常に生き生きとした比喩を用いています——ポンペイの古代都市です。もし私たちがポンペイの古代都市に戻ることができたら、古代ローマの人々が通りを歩いているのを見て、彼らの生活様式を観察することができるでしょう。これはまるで生きている脳を観察しているかのようです。ポンペイの古代都市は火山に埋もれましたが、この都市は完全に保存されており、あなたは依然としてその休暇別荘、通りの噴水の景観、公共浴場、バー、そして至る所に見られる陰茎崇拝を研究することができます。通りの生きている人々を見ることはできませんが、ローマの生活の多くの詳細を研究することができます。ポンペイの古代都市を研究するように、科学者たちも死んだ脳の画像を研究することでコネクトームを研究しています。

あなたの母親が受精した瞬間から、あなたのゲノムはすでに決まっています。それはあなたの人格を大きく形成します。高校の生物を学んだ私たちは、ゲノムがタンパク質を制御することで表現されることを知っています。胚の段階で、脳が発達の初期にあるとき、ある種のタンパク質が最初の数個の神経細胞の配置と方向を制御し、原始的なコネクトームを決定します。しかし、あなたの生活経験や学習行動はあなたのコネクトームを変えるため、コネクトームは先天的な要因と後天的な要因の共同作用によって形成されます。あなたは誰ですか？あなたはあなたのコネクトームです。コネクトームは唯一無二です。

コネクトームの研究は精神疾患の治療にも非常に重要です。人類はまだ自分の脳のコネクトームを解明することができませんが、現代の技術を使えば、脳の一部の接続状態を研究することができます。この一部でも非常に有用です。脳卒中は、大脳皮質における一部の神経細胞の混乱した絡まりによって引き起こされます。私たちはこれらの絡まりを解くことができるでしょうか？あるいは、機能を失った神経細胞に代わる新しい接続を脳に生成させることができるでしょうか？アルツハイマー病（老年性痴呆症とも呼ばれる）、うつ病、統合失調症、私たちは神経病理に基づいて適切な治療を行うことができるでしょうか？先天的な精神疾患に対しては、ゲノムの研究がどのタンパク質に問題があるかを特定するのに役立ちますが、実際の治療はコネクトームの研究に依存します。結局、破壊はすでに起こり、生命はすでに誕生しています。

因果関係と相関関係、頭蓋相学の問題

この本が私の考えに深い影響を与えた部分（あなたのコネクトームもこの本によって変わりました）は、因果関係と相関関係についての議論です。

神経学の発展の歴史において、人々は常に「頭蓋相学」に依存してきました。なぜアインシュタインは賢いのか？彼の脳を重さを量ってみましょう。なぜ運転手は道を覚えるのが得意なのか？彼の脳の海馬がどれだけ大きいかを見てみましょう。さらには、脳をいくつかの「機能領域」に分けることもできます。この部分は言葉を話すのを担当し、あの部分は言語を担当し、あちらは想像を担当しています。あなたの言葉を話す脳の領域が大きければ、あなたの言語能力は強くなります；想像を担当する脳の領域が大きければ、あなたの想像力は豊かになります；左頂葉下皮質が十分に厚ければ、あなたは二つの言語を話すことができることを示しています。

これはもちろん誤りです。簡単に言えば、脳の領域の大きさや皮質の厚さは、脳の特定の能力の優れた程度を評価するためには使えません。もし二つの変数が統計的に関連している場合、私たちはこれらの二つの変数が「相関している」と言います。また、相関の程度を反映する数字を計算することもできます。この数字は-1から1の間にあり、ピアソン相関係数と呼ばれます。知能指数と脳の体積の間の係数はr = 0.33であり、これは非常に弱い相関関係です。平均的に見れば、タクシー運転手の海馬は大きく、音楽家の小脳は大きく、バイリンガルの左頂葉下皮質は厚くなります。しかし、これはあくまで平均的なことであり、個人にとっては、サイズを使って脳の機能を予測することは依然として無効です。

すべての音楽家の小脳がより発達しているとしても、私たちは小脳のサイズからその人の音楽能力の高さを判断することはできません。私たちはその人が音楽を練習することによって小脳がより発達したと言えるだけです。つまり、脳の機能を研究する際には、最終的に追求すべきは因果関係であり、相関関係ではありません。相関関係は時には非常に有用です。たとえば、ある人の力と筋肉のサイズの間の相関関係はr = 0.7です。これは非常に高い相関関係です。なぜこうなるのでしょうか？私たちは依然として因果関係を必要とします：筋肉細胞の収縮が働き、筋肉細胞が多ければ力が大きくなります。筋肉を工場のように考えることができます。工人が多ければ多いほど、生産能力が高くなります。しかし、脳は全くそのような構造体ではなく、むしろハイテク企業のようなものです。テクノロジー企業の効率は、従業員同士の協力の仕方や協力の効率に大きく依存します。Facebookのシアトルの従業員数はわずか400人であり、彼が10億ドルで買収したInstagramは、買収時には13人しかいませんでした。脳の機能はサイズによって決まるのではなく、コネクトームによって決まります。

「因果関係を掘り下げるべきであり、相関関係ではない」というのは私にとって良い言葉です。私は起業して製品を作る過程で、常に大量のデータを統計する必要があります。たとえば、このウェブページは毎日何人が開いているのか？このボタンは毎日何人がクリックしているのか？クリック後、ユーザーはどこに行ったのか？このステップの完了率はどのくらいか？現在、業界全体に「データ駆動型」という雰囲気が広がっています。「データ駆動型」は良いことです。これにより、私たちはかつてない方法でユーザーが製品をどのように使用しているかを理解できます。しかし、「ユーザーがあるボタンをクリックした」と「ユーザーがこの機能を好んでいる」の間の相関関係がどのくらい高いのかはわかりませんし、因果関係については言うまでもありません。たとえば、ユーザーのフィードバックから見ると、製品の悪評率は非常に低いですが、これはおそらく製品が非常に良いからではなく、製品があまりにも悪いためにユーザーが全く文句を言わないからかもしれません。

科学的な方法は、相関関係の背後にある因果関係を掘り下げるべきです。つまり、ユーザーの心の奥底にある本当の声です。優れたプロダクトマネージャーはしばしば一目で見抜きますが、あなたや私のような大多数の人は、このような神秘的な技術に依存することはできません。実験データを通じて仮説を証明するにはどうすればよいのでしょうか？その答えは、中学校で学んだことです。それは「対照群を設定すること」です。残念ながら、私たちは多重平行宇宙を制御することはできず、ユーザーが製品を使用する過程での干渉変数は非常に多いため、製品のデータ収集過程で本当の問題を見つけることは非常に困難です。データ自体は意見を表現せず、意見を表現するのは人間です。「データ駆動型」は非常に重要ですが、「データの背後にある事実」の方がさらに重要です。

現実の世界は非常に複雑で、変数が多すぎます。実験室で構築された環境ははるかに単純です。これが社会科学が非常に難しい理由であり、私たちが今まで物理法則のように簡潔で普遍的な社会法則をあまり得られなかった理由です。

記憶の仮説

著者の説明によれば、記憶はシナプスの連鎖であり、回想はシナプスの連鎖間の神経伝導です。科学者たちは「ジェニファー・アニストン神経細胞（群）」と呼ばれる興味深い神経細胞を発見しました。被験者にジェニファーの画像や映像を見せると、脳の特定の領域の神経細胞が活性化され、他のどの資料でもそれを活性化することはできません。科学者たちは、この神経細胞がジェニファー・アニストンを代表していると考えています。私たちは非常に多くの神経細胞を持っているため、神経細胞を使って世界のどの概念や物事も表現できます。しかし、事実は必ずしもそうではありません。たとえば、あなたの脳にこんな記憶があると仮定しましょう。それはあなたとあなたの初恋のキスの記憶です。このような素晴らしい記憶はおそらく忘れないでしょう。この回想が赤い家の隣で、頭上には青い空、足元には緑の草地があると仮定します。あなたの初キスはそこで起こりました。思い出すとき、青い空を表す神経細胞が最初に神経衝動を発生させ、次にそれに接続された緑の草地を表す神経細胞が神経衝動を発生させ、その後一連の回想が引き起こされる可能性があります。

被験者がジェニファー・アニストンを見るとき、彼の網膜神経細胞が感光細胞の刺激を受け、次に青い目や金髪を表す神経細胞が神経衝動を発生させ、その後一連の接続された神経細胞が衝動を発生させ、彼はジェニファー・アニストンを認識することができます。

記憶はどのように構築されるのでしょうか？二つの神経細胞が順番に繰り返し活性化されると、これらの二つの神経細胞の間に強い接続が生じます。これを「ヘブ則」と呼びます。これを行うための前提は、二つの神経細胞の間に元々弱い接続があることです。しかし、強い接続が生じる前に、これらの二つの神経細胞は将来のある時点で結びつくことになるとは知りません。脳のやり方は「ダーウィンの進化論」を参照し、動的にいくつかのランダムな接続を生成します。もしこれらの二つの神経細胞の接続が活性化されない場合、その弱い接続は淘汰され、逆に活性化されると強化されます。これはまるで川のようで、水が流れる場所に溝ができ、その溝が水の流れをより効率的に助けるのです。

私はかつて「効率的な学習法」という本を読みました。この本は「類推」という学習方法を非常に推奨しており、著者は自身の経験（著者は非常に優れた人です）に基づいて脳に関するいくつかの仮説を立てています。類推は、あなたが二つの類似した性質（本質的には一部が重なっている神経細胞）を持つ概念やスキルを結びつけることができるため、神経細胞の細胞群と神経細胞の細胞群の間に強い接続を築くようなものです。これにより、何かをよりよく記憶したり、概念を理解したりするのに役立ちます。

ここで、李笑来先生の素晴らしい類推を二つ見てみましょう：

一つ目は、「財務自由を得ること」は「重力から解放され、第二宇宙速度に達すること」のようです。私たちは自分の稼ぐ加速度を高める必要があり、同時に余分な財政的「重力」を取り除く必要があります。たとえば、住宅ローンや自動車ローン、さらにはロケットの打ち上げ方法を学ぶ必要があります。特定の時間に余分なロケットを分離して捨てる必要があります。

二つ目は、「登山と比べて、起業は氷を破ることに似ています」。登山は、あなたが目標がどこにあるかを非常に明確に知っており、計画に従って一歩一歩登っていけばよいことを意味します。しかし、起業は全くそうではありません。私が思うに、「大学入試」の方が登山に似ています。問題の解法を知っていることは、1点を多く獲得することを意味し、知識を一つ多く掌握することは、さらに1点を多く獲得することを意味します。大体の問題の型も事前に発表され、目標も非常に明確で、高得点を取ることです。氷を破る状況は、あなたが氷を二回叩いたら破れるかもしれませんし、半日叩いても破れないかもしれません。あなたが本当に氷を破るまで、特別な道具がない限り、その氷がどれだけ厚いかはわかりません。

脳がコネクトームを修正する方法

脳にとって、「覚える」ことは重要ですが、「忘れる」ことも非常に重要です。仮にあなたの脳にブラッド・ピットとアンジェリーナ・ジョリーの二つの神経細胞群があるとします。彼らが結婚したことを知った後、あなたはこれら二つの神経細胞を結びつける必要があります。仮にある日、私は仮定しますが、この二人の著名人が離婚した場合、あなたはこの接続を解除しなければなりません（おそらく、離婚に関する新しい接続を作成することになります）。

脳はコネクトームを修正するために四つの方法を用います：再権限付与、再接続、再配線、再構築。これらの四つの「再」がどのように機能するかについてはここでは詳述しません。興味のある方はこの本を購入してください。

この四つの「再」があるからこそ、私たちの脳は可塑的であり、コネクトームは変化可能です。変化の能力は年齢に関連しており、子供の脳の可塑性は大人よりも強いです。実際、例外的な状況もあります。脳卒中患者が脳卒中を発症した直後の三ヶ月間、脳は可塑性を再強化し、回復を可能にします。私たちはこの分野のメカニズムを探求するために、さらなる研究が必要です。

脳内民主主義

「集団決定」は「個別決定」よりも正確であり、「正確さ」は脳にとって非常に重要です。神経細胞間の伝導は単一ではなく、多様性があります。電気信号や化学信号の伝達を制御する受容体を通じて、神経細胞は他の神経細胞からのさまざまな「意見」を受け入れることができます。ある神経細胞は正の電位のみを受け入れ、別の神経細胞は負の電位のみを受け入れます（これは反対票に相当します）。ある神経細胞の閾値は非常に低く、他の神経細胞が電位を伝達するだけで活性化されます（ある法案は三分の一の賛成票で通過することができます）。一方、ある閾値は非常に高く、すべての接続された神経細胞が電位を伝達する必要があります（ある法案は全ての賛成票が必要です）。非常に興味深いことです。思春期の子供は非常に衝動的に行動しますが、著者はこれに関連していると推測しています。

脳研究の困難な点

かつて長い間、私たちは脳のコネクトームを見ることができませんでした。光学顕微鏡では神経細胞の接続を明確に見ることができませんでした。その後、電子顕微鏡が登場し、解像度は十分でしたが、切片の質が問題となりました。切片は連続的な電子顕微鏡の画像であり、多くの切片を重ねることで三次元の画像を得ることができます。切片は非常に薄いため、切片を作成する過程で損傷や汚染が避けられません。

しばらくの間の発展の後、いくつかの研究室の科学者たちは、より良い切片作成ツールをいくつかの異なる方法で制作し、これにより私たちは高解像度の脳神経細胞切片画像を得ることができました。

現在の問題は、私たちが高解像度のコネクトーム画像を得たにもかかわらず、それを分析することができないことです。わずか1立方ミリメートルの脳組織切片のデータ量はPB級であり、マウスの脳のデータ量はそれの千倍、そして人間の脳のデータ量はマウスの脳の千倍です。1PB = 1024TBです。2015年、淘宝網の一日のアクティブデータ量は50TBでしたが、それを処理したのは中国のインターネット大手企業です。

人力でコネクトーム画像を処理することは不可能です。現在の進展は、機械学習の方法を通じて、コンピュータを訓練して人間が識別するのを助けることを試みていますが、現在のところ正確性は十分ではありません。人間にとって非常に簡単なこと、たとえば画像上で二つの神経細胞を区別することは、コンピュータにとっては非常に難しいのです。たとえ私たちが機械学習モデルの信頼性を非常に高く（99%など）訓練できたとしても、これほど大量のデータの前では、コンピュータが犯すエラーは依然として多すぎます。

神経学全体の分野とは異なり、コネクトーム研究の目標は非常に明確であり、著者は目標達成のステップに自信を持っています。コネクトーム研究の進展を制約する鍵は「技術ツール」です。技術の発展はしばしばツールの発展に依存します。顕微鏡がなければ、私たちは細菌を発見することもできず、精子を見ることもできません。望遠鏡がなければ、木星に衛星が回っているのを見ることもできず、地心説を覆すこともできません。

不公平な優位性

ある経済学者のジョークを紹介します。「見て、道に20ドルある！」もう一人の経済学者が言います。「馬鹿なことを言うな、そんなことはあり得ない。そうでなければ、誰かがすでにそれを拾っているはずだ。」このジョークは効率的市場仮説（Efficient Markets Hypothesis, EMH）を皮肉るために使われています。これは議論の余地のある主張であり、どんな公平で信頼できる投資方法も市場の水準を上回る利益を保証することはないという意味です。

信頼できない市場を打破する方法はあります。たとえば、あなたが偶然に株を買ったら、その株が上がったかもしれません。不公平に市場を打破する方法もあります。たとえば、あなたが製薬会社で働いている場合、ある新薬の臨床試験が成功したことを事前に知るかもしれません。しかし、その非公開情報を使って会社の株を買った場合、あなたはインサイダー取引の告発を受けるかもしれません。この二つの市場を打破する方法は、どちらもEMHが要求する「公平」かつ「信頼できる」ものではありません。このような主張は存在しないと考えられています。投資家はこの主張を嫌います。彼らは自分の知恵と才能で成功したと考えていますが、EMHは彼らの成功は運か不正によるものであると言っています。

EMHを支持する証拠と反証は非常に複雑ですが、その理論的説明は非常に簡単です。もしある株に新しい良いニュースがあれば、そのニュースを最初に知った投資家が株価を引き上げるでしょう。したがって、EMHは良い投資機会は存在しないと考えています。まるで道端に20ドルが落ちていることはないかのように。なぜ著者はこれらを紹介するのか？著者はまた一つのジョークを語った。ある科学者が「素晴らしい実験を思いついた！」と言うと、別の科学者が「馬鹿なことを言うな、そんなことは不可能だ。そうでなければ、すでに誰かがその実験を行っているはずだ」と返した。これはEMH（効率的市場仮説）に非常に似ている。素晴らしい実験は路上に落ちている20ドルのようなもので、科学界全体が賢くて勤勉な人々で構成されているため、彼らがその実験を見逃すことはない。著者は有効な科学仮説（Efficient Science Hypothesis、ESH）を提唱した：公平で信頼できる研究方法は存在せず、平均を超えることを保証することはできない。

実際、私も一つのジョークを語ったことがある：「私は素晴らしいスタートアップのアイデアを持っている」。

著者の考えに戻ると、研究には信頼できない方法や不公平な方法がある。信頼できない方法の例を挙げると、アレクサンダーがペニシリンを発見し命名したのは、彼のある菌群が偶然に抗体を生成するペニシリンに汚染されたからである。科学者にとって、信頼できない運に頼るよりも、「不公平」な利点を探す方が良い。観測と測定の技術がそれを実現する手段である。ガリレオは自ら世界初の望遠鏡を作り、「望遠鏡を発明する」ことで天文学の発見の分野で誰もが及ばない地位を占めた。彼は天体を検証するための装置を持っていたが、他の人は持っていなかった。顕微鏡はフックが発明したものではなく、眼鏡職人が発明したものであるが、これらの顕微鏡は20〜50倍の倍率しか達成できなかった。フックはその倍率を10倍に引き上げ、普通の顕微鏡とは異なり、彼の顕微鏡は1枚のレンズだけで済んだ。彼がどのようにそれを作ったのかは誰も知らない。なぜなら、彼は製造方法を常に秘密にしていたからだ。彼はすべての競争相手よりも使いやすい顕微鏡を作り、次にあなたが知っているように、彼は微生物学の父となった。

あなたが機器を購入する必要がある科学者で、資金調達が得意なら、競争相手よりも良い機器を手に入れる可能性がある。しかし、もしあなたが金で買えない機器を自分で製造できるなら、あなたはより決定的な利点を持つことになる。

あなたが素晴らしい実験を思いついたと仮定し、誰かがそれを行ったことがあるかどうかを確認するために文献を調べる必要がある。もし誰もそれを行ったことがないなら、なぜ誰もやっていないのかをよく考える必要がある。おそらくそれはそもそも良いアイデアではないからかもしれないし、必要な技術手段が不足しているからかもしれない。この時、適切な機器を手に入れる機会があれば、すべての人よりも先にその実験を行う可能性がある。

研究競争の背後にはしばしば技術の競争があり、人々は重大な発見をした人を記憶することが多いが、その背後にある実験機器にはほとんど注意を払わない。戦争の中で、人々は功績を立てた名将を記憶するが、その背後にある技術の発明、すなわち銃器、戦闘機、原子爆弾にはほとんど関心を持たない。これらの殺人機械の発明者は、戦争の様相を絶えず変えており、これはどの将軍にもできないことだ。

実際、前のセクションでは、スライスを作成するための機器も類似の「軍備競争」を経験した。皆が自分の不公平な利点を確立したいと望んでおり、これは多くのインターネット起業家が好む「技術的障壁」を思い出させる。私が「すべての競争相手よりも使いやすい」、「すべての人よりも先に」という言葉を読んだとき、これは起業と非常に似ていると感じた。起業家の起業と投資家の投資は実際には大差ない、どちらも投資である。投資家は資金を投入し、起業家は人件費や知識コスト、もちろん時間コストを投入する。結局、あなたがある業界に身を投じるとき、他のすべての業界の機会を一時的に放棄することになる。

「あなた」とは誰か

著者はコネクショニズムに基づき、本書の最後の部分で「人体冷凍」と「思考のアップロード」を紹介し、これら二つの永遠の命を実現する方法の実現可能性について真剣に考察している。ここで、私は「SOMA」というゲームを思い出す。このゲームでは、人間の思考がスキャンされ保存され、ロボットにインポートされることができる。また、「ソードアート・オンライン アンダーワールド」という作品も思い出させる。この作品には「思考のコピー」のプロットがあり、「人工思考」の描写もある。

多くの文芸青年は今でも人間には肉体の他に魂があると信じている。しかし、多くの理工系の知識人はこの見解に同意しない。この本を読んだ後、あなたは彼らが言うところの21グラムの魂は存在しないとより信じるべきだ。あなたが今考えていることは神経インパルスであり、あなたの人格と記憶はコネクションの集まりである。

数世紀にわたり、科学者たちは私たちの魂に対する信仰を揺さぶってきた。物理学者は「あなたは原子の塊であり、宇宙の他のすべての原子と同様に、宇宙の誕生以来同じ物理法則に従って運動し衝突している」と言い、 生物学者は「あなたは細胞とDNAのような特別な分子から成る機械であり、人間が作った機械とは本質的に異なるものではなく、ただより複雑なだけだ」と言う。

しかし、計算機科学はこの見解を再考させる。私たちは「情報と情報の媒体」という概念を受け入れることができる。もしあなたがコンピュータを壊しても、その中のハードディスクが残っていれば、新しいコンピュータに接続すれば、その中の情報は依然として無傷である。私たちは「私は私の原子ではない、私は私の原子の配置パターンである」、「私は私の神経細胞ではない、私はこれらの神経細胞の接続パターンである」と反論することができる。

誰かが言うかもしれない、古いデータを新しいコンピュータにインポートするとき、古いコンピュータの魂が新しいコンピュータに転生したのだと。彼らは「情報は新しい魂である」とさえ言う。私たちは一周回って、再び出発点に戻り、自己は結局非物質的な存在である。