How fast is the speed of thought? - Seena Mathew

翻訳: sola watanabe 校正: Tomoyuki Suzuki

Your mortal enemy has captured you and hooked you up to a bizarre experiment.

恐ろしき敵があなたを捕らえ 奇妙な実験をもくろんでいます

He’s extended your nervous system with one very long neuron

あなたの神経系を引き伸ばし １本の非常に長い神経細胞にして

to a target about 70 meters away.

約70メートル先の的に繋げました

At some point, he’s going to fire an arrow.

そのうち その的に矢を放つつもりです

If you can then think a thought to the target before the arrow hits it,

矢が的に当たる前に 的について思考が及んだなら

he’ll let you go.

あなたは解放されます

So who wins that race?

どちらがこの勝負に勝つのでしょう？

In order to answer, we have to examine the hardware of thought: neurons.

まず思考のハードウェアである 神経細胞を調べる必要があります

The human brain has about 86 billion of these cells.

人間の脳には 約860億個の神経細胞があります

They transmit signals down their axons by way of electrical impulses,

神経細胞はインパルスつまり活動電位により 信号を軸索を通して伝達しています

or action potentials.

One neuron can then pass that signal to the next at a synapse

神経細胞は神経伝達物質によって シナプスを介して信号を次の細胞に伝達します

by way of chemical neurotransmitters.

The signal is received by the next neuron’s dendrites,

次の神経細胞の樹状突起が 信号を受け取り

propagated down its axon, and passed further along.

この神経細胞の軸索を伝搬して さらに先へと伝達されていきます

So, the key factors that determine how quickly you think

つまり思考の速さを決める主な要因は

include how long it takes to generate an initial action potential;

活動電位の最初の発生までにかかる時間と

propagate it down the length of the axon; and transport it through the synapse.

活動電位が軸索を伝わる時間と シナプスを介した伝搬に要する時間です

We must also factor in the number of neurons involved

また 関与する神経細胞の数と

and the distance the signal has to travel.

信号の伝搬距離も 考慮しなければなりません

Let’s see what this looks like in a simple pathway— your knee-jerk reflex.

これが単純な伝搬 ― 膝蓋腱反射では どのように見えるのでしょう

A strike to your patellar tendon triggers an electrical impulse

膝蓋腱を叩くと電気的刺激が発生し 感覚ニューロンを通り背骨に到達します

that travels up a sensory neuron to your spine.

There the signal branches, and for the sake of simplicity,

信号はそこで分岐しますが わかりやすくするために

we’ll consider the segment that jumps into a motor neuron

運動ニューロンに飛び込み 足に信号が戻る部分を見てみましょう

to journey back down your leg.

The total length of the neurons in that pathway

この経路の神経細胞の長さの合計は

is about 1 meter in someone who is 5 foot 5 inches,

身長約165センチの人で約１メートルあり

and on average it takes 15 to 30 milliseconds from strike to kick.

叩いてから足が動くまで 平均的には15から30ミリ秒かかります

Speed is distance divided by time,

速度は距離を時間で割ったものなので

so this signal travels somewhere between 120 to 240 kilometers per hour.

この信号は時速120～240キロほどで 移動します

The initial action potential accounts for 1 to 5 milliseconds

最初の活動電位の発生には 1～5ミリ秒かかり

and synaptic transmissions only take .1 to .5 milliseconds,

シナプス伝達には 0.1～0.5ミリ秒しかかからないので

so the bulk of that time is spent within the axons.

時間の大半は軸索内で費やされます

This is consistent with research findings

これは研究で得られた結果と 一致しています

that the average individual neuron sends signals at around 180 kilometers per hour.

平均的な神経細胞それぞれが 時速約180キロで信号を伝達することです

But speeds can be boosted with myelination and increased axon diameter.

しかしミエリン化と軸索を太くすることで 速度を上げることができます

Myelin is a fatty sheath that insulates an axon,

ミエリン鞘は軸索を覆う 絶縁性の脂質の鞘であり

preventing electrical currents from leaking out.

電流が外に漏れるのを防ぎます

Meanwhile, axons with larger diameters offer less internal resistance.

一方 軸索の直径が大きくなると 内部抵抗が小さくなります

These compounded factors can raise the speed of an action potential

これらの複合的な要因により 活動電位の伝搬速度が速くなり

as high as 432 kilometers per hour.

時速432キロにもなります

There’s plenty of variation: some people think faster than others,

伝搬速度は様々です 思考速度が速い人もいますし

and your own speed of thought changes throughout your lifetime.

思考速度は一生の間で変化します

In particular, as you reach old age,

特に高齢になると

the myelin sheath covering your axons wears down,

軸索を覆っているミエリン鞘が摩耗し

and other neuronal structures degrade.

神経細胞の他の構造も劣化します

Back to the dastardly experiment.

では卑劣な実験に戻りましょう

Arrows shot from recurve bows fly, on average,

リカーブボウ(弓)から放たれた矢は

around 240 kilometers per hour.

平均時速約240キロで飛びます

Which means that given a sufficiently long, myelinated or large-diameter neuron,

つまり十分に長く ミエリン化された 大口径のニューロンがあれば

your thoughts actually could win the race.

あなたの思考は 実際にレースに勝てるかもしれません

But… there’s a wrinkle.

しかし問題はあります

The arrow and thought don’t leave the gate at the same time;

矢と思考は同時に スタートを切る訳ではありません

first the arrow fires, then once you perceive it,

まず矢が発射され それをあなたが認識したところで

your signal can start down its path.

信号は伝搬を開始できます

Processing images or music, participating in inner speech,

画像や音楽を処理したり 頭の中で言葉を考えたり

and recalling memories all require complicated neural pathways

記憶を思い出すことは すべて複雑な神経経路を必要とし

that are nowhere close to the linearity of the knee-jerk reflex.

直線的な反応である 膝蓋腱反射には遠く及びません

The speed at which these thoughts occur is mostly consistent,

これらの思考が発生する速度は ほぼ一定ですが

with variations based on myelination and axon diameter.

ミエリン化と軸索の直径によって 違いはあります

But the duration of a thought will vary significantly depending on its routes,

しかし思考に要する時間は経路や 中継地点や行き先により大きく変化します

pitstops, and destination.

In this case, when you perceive a threatening stimulus,

(矢が飛んでいる)この状況では 身の危険に及ぶ刺激を感知し

you’ll invoke a fear startle response.

恐怖の驚愕反応を呼び起こします

Similar to the knee-jerk response,

膝蓋腱反射と同様に驚愕反応は不随意で

a startle can be involuntary and quite fast.

かなりの速さで起こります

If the string twangs loud enough,

弦がとても大きく鳴った場合

you might react in less than 65 milliseconds.

65ミリ秒以内に反応するかもしれません

More likely though, your startle reaction will be based on sight.

しかし多くの場合 驚愕反応は視覚に基づいています

Our eyes can process an image as quickly as 13 milliseconds,

私たちの目は13ミリ秒の速さで 画像を処理することができますが

but computation of what you’re seeing and determining the danger it poses

見ているものを計算し それがもたらす危険性を判断するには

can take as long as 180 to 200 milliseconds.

180～200ミリ秒もかかることがあります

In that time the arrow will have gained a head start of about 13 meters.

その間に矢は 約13メートル 先んじることになります

The target is far enough away

的は十分に離れているので

that you’ve got just enough of a chance to catch up,

解決方法をすばやく 文字通り「考え」出せれば

if you can quickly, and quite literally, think your way out.

矢に追いつくチャンスは十分にあります