How spontaneous brain activity keeps you alive - Nathan S. Jacobs

自発脳活動はどのようにしてあなたの生命を維持しているか－ネイサン・S・ジェイコブス

翻訳: Naoko Fujii 校正: Masaki Yanagishita

You probably don't need to be told how important your brain is.

皆さんは脳がいかに大事か 言われなくても知っているでしょう

After all, every single thing you experience,

だって 皆さんの１つ１つの経験

your thoughts and your actions,

思考や活動

your perceptions and your memories

知覚や記憶は

are processed here in your body's control center.

身体のコントロール・センターである ここで処理されているからです

But if this already seems like a lot for a single organ to handle,

１つの臓器で扱うには多すぎるように 思えるかもしれませんが

it's actually only a small part of what the brain does.

実際には これは脳の仕事の ほんの一部にすぎません

Most of its activities are ones you'd never be aware of,

脳の大半の活動は 皆さんが気づくことのないものです

unless they suddenly stopped.

それが突然ストップしない限りはね

The brain is made up of billions of neurons,

脳は何十億ものニューロンと

and trillions of connections.

何兆ものニューロン結合で できています

Neurons can be activated by specific stimuli or thoughts,

ニューロンは特定の刺激や思考により 活性化されることもありますが

but they are also often spontaneously active.

しばしば自発的にも活動します

Some fire cyclically in a set pattern.

一定のパターンで 周期的に発火する場合もあれば

Others fire rapidly in short bursts before switching off,

短時間のうちに群発的に発火して それで終わりになったり

or remain quiet for long periods

他のニューロンから 決まった順序で

until thousands of inputs from other neurons line up in just the right way.

何千もの入力を受けるまでは 長い間 静止していることもあります

On a large scale,

視野を広げてみると

this results in elaborate rhythms of internally generated brain activity,

これは脳内の活動に 精巧なリズムを生み出し

humming quietly in the background

背景で静かにハミングしています

whether we're awake, asleep,

起きている時 寝ている時

or trying not to think about anything at all.

全く何も考えないようにしている時にもです

And these spontaneously occurring brain functions

これらの自発的に生じる脳の機能は

form the foundation upon which all other brain functions rely.

他の脳機能全ての基盤になります

The most crucial of these automatically occurring activities

これらの自動的に生じる活動のうち 最も重要なのは

are the ones that keep us alive.

生命の維持です

For example, while you've been paying attention to this video

例えば 皆さんがこの動画に 注意を向けている間

spontaneous activity in your brain has been maintaining your breathing

脳の自発活動が

at 12 to 16 breaths a minute, making sure that you don't suffocate.

１分間に12～16回の呼吸を維持し 窒息を防いでくれています

Without any conscious effort,

意識的に全く努力しなくても

signals from parts of your brainstem are sent through the spinal cord

脳幹からの信号が 脊髄を通って

to the muscles that inflate your lungs,

肺をふくらませる筋肉に届きます

making them expand and contract, whether or not you're paying attention.

それによって注意を向けなくても 肺は拡張したり収縮したりします

The neuronal circuits underlying such rhythmic spontaneous activity

このようなリズミカルな自発活動の 基礎になる神経回路は

are called central pattern generators,

「中枢パターン発生器」と呼ばれ

and control many simple repetitive behaviors,

これは 多くの単純な反復行動を 統制しています

like breathing,

例えば呼吸する

walking,

歩く

and swallowing.

飲み込む などです

Ongoing neural activity also underlies our sensory perception.

進行中の神経活動は 知覚の基礎にもなっています

It may seem

網膜のニューロンは

that the neurons in your retina that translate light into neural signals

光を神経的信号に 読み替えるもので

would remain quiet in the dark,

暗い所では活動しないと 思われがちですが

but in fact,

実際には

the retinal ganglion cells that communicate with the brain

脳と交信する 網膜神経節細胞は

are always active.

常に活動しているのです

And the signals they send are increases and decreases in the rate of activity,

その細胞が送る信号は 神経活動の頻度の増減で表されます

rather than separate bursts.

突発的に起きるものではありません

So at every level, our nervous system is teeming with spontaneous activity

このようにあらゆる水準で 神経系は自発活動と組み合わさります

that helps it interpret and respond to any signals it might receive.

自発活動は受け取る全信号を 解釈し それに反応するのを助けます

And our brain's autopilot isn't just limited to our basic biological functions.

脳の自動操縦は 基本的な生物学的機能に 限ったことではありません

Have you ever been on the way home,

皆さんは 家に帰る道すがら

started thinking about what's for dinner,

夕食は何にしようかと考え始め

and then realized you don't remember walking for the past five minutes?

気づくと５分過ぎていて その間歩いていた 記憶がなかったことはありますか？

While we don't understand all the details,

全ての詳細までは 解明されていませんが

we do know that the ongoing activity in multiple parts of your brain

脳の様々な部位で この進行中の活動が

is somehow able to coordinate what is actually a complex task

何らかの形で協調して 複雑な課題に 対処することが知られています

involving both cognitive and motor functions,

それは認知・運動機能が 共に関与する課題などのことで

guiding you down the right path and moving your legs

皆さんが夕食を決めている間に

while you're getting dinner figured out.

正しい経路を案内し 脚を動かすのもそうです

But perhaps the most interesting thing about spontaneous brain function

しかし自発的な脳機能に関して おそらく最も興味深いことは

is its involvement in one of the most mysterious

身体に起きる 最もミステリアスで

and poorly understood phenomena of our bodies: sleep.

まだあまり解明されていないある現象－ 睡眠への関与です

You may shut down and become inactive at night,

夜には 皆さんは 活動をストップして休めますが

but your brain doesn't.

脳は そうはいきません

While you sleep,

寝ている間

ongoing spontaneous activity gradually becomes more and more synchronized,

進行中の自発活動が 徐々に同期していき

eventually developing into large, rhythmic neural oscillations

やがて神経活動の振動は大きくなり リズムをもつようになって

that envelop your brain.

それが脳全体に及びます

This transition to the more organized rhythms of sleep

この より組織だった 睡眠リズムへの移行は

starts with small clusters of neurons tucked in the hypothalamus.

視床下部内の少数の ニューロンから始まります

Despite their small number,

数が少ないにも関わらず

these neurons have a huge effect

これらのニューロンは

in turning off brainstem regions that normally keep you awake and alert,

普段人を覚醒させ 生き生きさせる 脳幹領域のスイッチをオフにします

letting other parts, like the cortex and thalamus,

そして皮質や視床といった 他の部位を

slowly slip into their own default rhythms.

元々のゆっくりなリズムに 戻していきます

The deeper we fall into sleep,

深い眠りに達するほど

the slower and more synchronized this rhythm becomes,

このリズムはゆっくりになり より同期していきます

with the deepest stages dominated by large amplitude, low frequency delta waves.

最も深い眠りでは振幅が大きく 周波数の低いデルタ波が優位です

But surprisingly, in the middle of this slow wave sleep,

しかし驚くことに この徐波睡眠の只中で

the brain's synchronized spontaneous activity

同期された脳の自発活動は

repeatedly transitions into the sort of varied bursts

はっきり目覚めている時のように

that occur when we're wide awake.

発火の群発が起きる状態に 繰り返し移行するのです

This is the sleep stage known as REM sleep,

これがレム睡眠として知られる 睡眠ステージです

where our eyes move rapidly back and forth as we dream.

この時私たちは夢を見 また 眼球が急速にぐるぐる動きます

Neuroscientists are still trying to answer many fundamental questions about sleep,

神経科学者達は睡眠に関する多くの 根本問題に答えるべくまだ努力中です

such as its role in rejuvenating cognitive capacity,

例えば認知能力の回復や

cellular homeostasis,

細胞恒常性

and strengthening memory.

記憶の強化に果たす 役割についてです

And more broadly, they are exploring

そしてより広く 科学者たちは

how it is that brain can accomplish such important and complex tasks,

脳が重要で複雑な課題を どうやってやり遂げるのか探っています

such as driving, or even breathing, without our awareness.

気づかないうちにしている 運転や呼吸などです

But for now, until we are better able

しかし自発的機能が 内部でどう働いているかを

to understand the inner workings of their spontaneous functioning,

もっとよく理解できるようになるまでは

we need to give our brains credit for being much smarter

私たちは脳が 自分よりずっと賢いことを

than we ourselves are.

認めなければなりません