What is so special about the human brain? | Suzana Herculano-Houzel

スザーナ・エルクラーノ＝アウゼル: 人の脳は、何がそんなに特別なのでしょうか？

翻訳: Reiko Bovee 校正: Yuko Yoshida

What is so special about the human brain?

人の脳の何がそんなに 特別なのでしょうか？

Why is it that we study other animals

私たちは動物を研究しますが

instead of them studying us?

その逆はありません 何故でしょうか？

What does a human brain have or do

人の脳にはあり

that no other brain does?

動物の脳にないものは 何でしょう？

When I became interested in these questions about 10 years ago,

10年前こういうことに 興味を持ったとき

scientists thought they knew what different brains were made of.

科学者は どの脳も 同じ物から できていると思っていました

Though it was based on very little evidence,

その根拠となる証拠は 殆どなかったのですが

many scientists thought that all mammalian brains,

科学者が思っていたことは 全てのほ乳類の脳は

including the human brain,

人も含め —

were made in the same way,

同じ様に出来ていて —

with a number of neurons that was always

そのニューロン数は

proportional to the size of the brain.

脳のサイズに 釣り合っているということでした

This means that two brains of the same size,

どういうことかと言うと 例えば同じサイズの

like these two, with a respectable 400 grams,

こちらのような400グラムの ２つの脳があるとすれば

should have similar numbers of neurons.

その２つのニューロン数は 同じ位だろうということです

Now, if neurons are the functional

ニューロンが 情報処理機能を担っているなら

information processing units of the brain,

ニューロンが 情報処理機能を担っているなら

then the owners of these two brains

この２つの脳の持ち主は

should have similar cognitive abilities.

似たような認知能力が ありそうなものですが

And yet, one is a chimp,

１つはチンパンジーで

and the other is a cow.

もう１つは牛です

Now maybe cows have a really rich

牛は本当に豊かな 精神生活があり —

internal mental life and are so smart

頭が良いのかもしれません

that they choose not to let us realize it,

私たちに分らないように してるだけかもしれません

but we eat them.

でも私たちは食べますよね

I think most people will agree

殆どの人は

that chimps are capable of much more complex,

チンパンジーは牛よりもっと

elaborate and flexible behaviors than cows are.

複雑で精巧で柔軟な行動が 出来ることには同意すると思います

So this is a first indication that the

これこそが 最初の矛盾で

"all brains are made the same way" scenario

“ 脳は全て同じ様に出来ている ”という 論理は正しくない ということです

is not quite right.

“ 脳は全て同じ様に出来ている ”という 論理は正しくない ということです

But let's play along.

しかし続けましょう

If all brains were made the same way

もし脳が同じ様に出来ていて

and you were to compare animals with brains of different sizes,

いろいろなサイズの脳を持つ動物を 比べてみるとします

larger brains should always have more neurons

大きい脳は小さい脳よりもっと —

than smaller brains, and the larger the brain,

ニューロンの数が多い筈で —

the more cognitively able its owner should be.

脳が大きければ それだけ 認知能力があるということになります

So the largest brain around should also be

だとすると一番大きな脳は

the most cognitively able.

最も認知能力があるべきです

And here comes the bad news:

でも 悪いニュースがあります

Our brain, not the largest one around.

人の脳は一番大きくはないのです

It seems quite vexing.

全く不思議に思えます

Our brain weighs between 1.2 and 1.5 kilos,

私たちの脳は 1.2から1.5キロの重さですが

but elephant brains weigh between four and five kilos,

象の脳は４キロから５キロまであり

and whale brains can weigh up to nine kilos,

クジラは９キロにもなります

which is why scientists used to resort to saying

これが科学者が私たちの脳は “特別”だということにしていた理由です

that our brain must be special

これが科学者が私たちの脳は “特別”だということにしていた理由です

to explain our cognitive abilities.

私たちの認知能力を説明する為です

It must be really extraordinary,

本当に特別に違いありません

an exception to the rule.

そのルールに 当てはまらないのですから

Theirs may be bigger, but ours is better,

彼らの方が大きいかもしれませんが 私たちの方がいいのです

and it could be better, for example,

という事は 優れた脳は

in that it seems larger than it should be,

体の大きさの割に大きく

with a much larger cerebral cortex than we should have

その大脳皮質はずっと大きく

for the size of our bodies.

その大脳皮質はずっと大きく

So that would give us extra cortex

その余分の皮質で

to do more interesting things than just operating the body.

体を動かすだけでなく もっと 面白いことができているようです

That's because the size of the brain

というのは脳のサイズは普通 —

usually follows the size of the body.

体のサイズによるのですが

So the main reason for saying that

私たちの脳が体のサイズからして

our brain is larger than it should be

大きすぎると言われる主な理由は

actually comes from comparing ourselves

人間を類人猿と 比較しているからです

to great apes.

人間を類人猿と 比較しているからです

Gorillas can be two to three times larger than we are,

ゴリラは人の ２倍から３倍のサイズなので

so their brains should also be larger than ours,

その脳は人のより 大きいはずですが

but instead it's the other way around.

その反対なのです

Our brain is three times larger than a gorilla brain.

人の脳はゴリラのそれの ３倍の大きさです

The human brain also seems special

また特別なのは人の脳が 使うエネルギー量です

in the amount of energy that it uses.

また特別なのは人の脳が 使うエネルギー量です

Although it weighs only two percent of the body,

人の脳の重さは体重の ２％しかないのですが

it alone uses 25 percent of all the energy

人が１日に要するエネルギーの 25％を消費します

that your body requires to run per day.

人が１日に要するエネルギーの 25％を消費します

That's 500 calories out of a total of 2,000 calories,

それは２千カロリーの内の ５百カロリーです

just to keep your brain working.

ただ脳を働かせるだけで それほど使います

So the human brain is larger than it should be,

人の脳は体の割には大きく

it uses much more energy than it should,

エネルギーは驚く程消費する

so it's special.

それで特別だ…

And this is where the story started to bother me.

とここで私は 気になり始めたのです

In biology, we look for rules

生物学では生物一般に適用出来る ルールを探し出します

that apply to all animals and to life in general,

生物学では生物一般に適用出来る ルールを探し出します

so why should the rules of evolution

ではどうして進化のルールが

apply to everybody else but not to us?

人間にだけ あてはまらないのでしょうか？

Maybe the problem was with the basic assumption

全ての脳は同じ様に出来ているという 大前提に問題があり

that all brains are made in the same way.

全ての脳は同じ様に出来ているという 大前提に問題があり

Maybe two brains of a similar size

脳が同じサイズでもニューロンの数は 実際は違っているかもしれません

can actually be made of very different numbers of neurons.

脳が同じサイズでもニューロンの数は 実際は違っているかもしれません

Maybe a very large brain

大きい脳は必ずしも —

does not necessarily have more neurons

ニューロンが多いという 訳でもないかもしれません

than a more modest-sized brain.

ニューロンが多いという 訳でもないかもしれません

Maybe the human brain actually has the most neurons

人の脳はそのサイズに関わらず 実際は最もニューロン数が多く

of any brain, regardless of its size,

人の脳はそのサイズに関わらず 実際は最もニューロン数が多く

especially in the cerebral cortex.

特に大脳皮質では そうなのかもしれません

So this to me became

私にとってこれは

the important question to answer:

興味深い大切な疑問となりました

how many neurons does the human brain have,

人の脳のニューロン数は？

and how does that compare to other animals?

それは他の動物と比べると？

Now, you may have heard or read somewhere

人の脳は１千億のニューロンがあると 聞かれたことがあるでしょう

that we have 100 billion neurons,

人の脳は１千億のニューロンがあると 聞かれたことがあるでしょう

so 10 years ago, I asked my colleagues

それで10年前同僚に この数字が —

if they knew where this number came from.

何処から来たのか 尋ねてみましたが

But nobody did.

誰も知りませんでした

I've been digging through the literature

書物をあさり その数字の出典を探しましたが

for the original reference for that number,

書物をあさり その数字の出典を探しましたが

and I could never find it.

見つかりませんでした

It seems that nobody had actually ever counted

実際に人の脳のニューロン数を 数えた人は誰もいなかった様です

the number of neurons in the human brain,

実際に人の脳のニューロン数を 数えた人は誰もいなかった様です

or in any other brain for that matter.

なにも人の脳だけに 限ったことではないのですが

So I came up with my own way to count cells in the brain,

それで脳の細胞を 数える方法を考え出しました

and it essentially consists of

簡単にいうと脳を溶かして

dissolving that brain into soup.

スープ状にするのです

It works like this:

この様になります

You take a brain, or parts of that brain,

脳または脳の一部をとり

and you dissolve it in detergent,

それを界面活性剤と混ぜて

which destroys the cell membranes

細胞膜組織を壊します

but keeps the cell nuclei intact,

細胞核はそのままです

so you end up with a suspension of free nuclei

それで遊離核の懸濁液が出来ます

that looks like this,

こんな感じで

like a clear soup.

澄んだスープの様です

This soup contains all the nuclei

これは ネズミ１匹の脳の 細胞核が 入っています

that once were a mouse brain.

これは ネズミ１匹の脳の 細胞核が 入っています

Now, the beauty of a soup is that because it is soup,

スープが素晴らしいのは それはスープだからです

you can agitate it and make those nuclei

掻き混ぜて細胞核を

be distributed homogeneously in the liquid,

溶液内に均一に分散します

so that now by looking under the microscope

その均一溶液のサンプルを

at just four or five samples of this homogeneous solution,

４,５滴取り顕微鏡で見て

you can count nuclei, and therefore tell

細胞核を数えれば

how many cells that brain had.

それで脳の細胞数がわかります

It's simple, it's straightforward,

単純で簡単です

and it's really fast.

時間もかかりません

So we've used that method to count neurons

この方法でニューロンを数えた生物は

in dozens of different species so far,

数十種類になります

and it turns out that all brains

分ったことは

are not made the same way.

脳は全部同じ様には 出来ていないということです

Take rodents and primates, for instance:

齧歯類と霊長類を見て下さい

In larger rodent brains, the average size

大型齧歯類の場合 ニューロン自体の平均径が大きくなり

of the neuron increases,

大型齧歯類の場合 ニューロン自体の平均径が大きくなり

so the brain inflates very rapidly

脳が急に膨らみ

and gains size much faster than it gains neurons.

ニューロンの数が増える以前に 脳は格段に大きくなりますが

But primate brains gain neurons

霊長類は平均的なニューロン自体は 大きくならずその数が増えるのです

without the average neuron becoming any larger,

霊長類は平均的なニューロン自体は 大きくならずその数が増えるのです

which is a very economical way

これはニューロンを増やすには 効率的な方法です

to add neurons to your brain.

これはニューロンを増やすには 効率的な方法です

The result is that a primate brain

つまり霊長類の脳は

will always have more neurons than a rodent brain of the same size,

同じサイズの齧歯類の脳より ニューロンが多いのです

and the larger the brain,

それで脳が大きければ大きい程

the larger this difference will be.

それだけその差は広がるでしょう

Well, what about our brain then?

では私たちの脳はどうでしょう

We found that we have, on average,

人の脳には平均して860億の ニューロンがあると突き止めました

86 billion neurons,

人の脳には平均して860億の ニューロンがあると突き止めました

16 billion of which are in the cerebral cortex,

その中の160億は 大脳皮質にあります

and if you consider that the cerebral cortex

大脳皮質が

is the seat of functions like

論理・抽象的な推論能力や知覚 といった機能の中枢で

awareness and logical and abstract reasoning,

論理・抽象的な推論能力や知覚 といった機能の中枢で

and that 16 billion is the most neurons

160億という数はどんな大脳皮質も 持ち合わせていないことを考えると

that any cortex has,

160億という数はどんな大脳皮質も 持ち合わせていないことを考えると

I think this is the simplest explanation

これで私たちの驚くべき認知能力の 説明が簡単に出来ると思います

for our remarkable cognitive abilities.

これで私たちの驚くべき認知能力の 説明が簡単に出来ると思います

But just as important is what the 86 billion neurons mean.

脳の全ニューロン程の 重要性があると言って良い程です

Because we found that the relationship

脳のサイズとニューロン数との

between the size of the brain and its number of neurons

関係が数学的に説明出来るので

could be described mathematically,

人脳が齧歯類のような脳だったなら

we could calculate what a human brain

どんなものだろうか それも計算出来るでしょう

would look like if it was made like a rodent brain.

どんなものだろうか それも計算出来るでしょう

So, a rodent brain with 86 billion neurons

齧歯類が860億数の ニューロンを持ったとしたなら

would weigh 36 kilos.

その脳は 36キロにもなります

That's not possible.

それはあり得ません

A brain that huge would be crushed

その重さで脳自体が

by its own weight,

潰れてしまいますし

and this impossible brain would go

そんな脳に見合う身体は

in the body of 89 tons.

89トンになってしまします

I don't think it looks like us.

これでは人間だと いえそうもありません

So this brings us to a very important conclusion already,

ここから導き出される重要な結論は

which is that we are not rodents.

私たちは齧歯類ではなく

The human brain is not a large rat brain.

人の脳は齧歯類の脳を大きくしたもの ではないということです

Compared to a rat, we might seem special, yes,

ネズミと比べると 私たちは特別に見えますが

but that's not a fair comparison to make,

ネズミと比べるのがいけないのです

given that we know that we are not rodents.

人とネズミの違いは明らかですから

We are primates,

私たちは霊長類です

so the correct comparison is to other primates.

比較は他の霊長類とするべきです

And there, if you do the math,

そこでその計算をすると

you find that a generic primate

860億数のニューロンを持つ 一般的霊長類は

with 86 billion neurons

860億数のニューロンを持つ 一般的霊長類は

would have a brain of about 1.2 kilos,

約1.2キロの脳を 持つことになるでしょう

which seems just right,

66キロ位の体には それで丁度という感じですね

in a body of some 66 kilos,

66キロ位の体には それで丁度という感じですね

which in my case is exactly right,

私の体に丁度合います

which brings us to a very unsurprising

あまり驚くことではないのですが

but still incredibly important conclusion:

それでもとても重要な結論です

I am a primate.

私は霊長類です

And all of you are primates.

あなた方もそうで

And so was Darwin.

ダーウィンもそうです

I love to think that Darwin would have really appreciated this.

ダーウィンがこれを本当に 理解してくれると思っています

His brain, like ours,

彼の脳も私たちのと同様

was made in the image of other primate brains.

他の霊長類に そっくりに出来ています

So the human brain may be remarkable, yes,

人の脳は確かに驚嘆すべきものですが

but it is not special in its number of neurons.

ニューロン数に関しては 特別でもないのです

It is just a large primate brain.

人の脳は大きな霊長類の脳 というだけ—

I think that's a very humbling and sobering thought

この考えはとても謙虚で 冷静だと思います

that should remind us of our place in nature.

これは自然界に於ける 人間の立場を思い出させます

Why does it cost so much energy, then?

では何故私たちの脳はそんなに エネルギーを使うのでしょうか

Well, other people have figured out

どれくらいのエネルギーを

how much energy the human brain

人や他の動物の脳が

and that of other species costs,

使うかは分っています

and now that we knew how many neurons

既に それぞれの脳にある

each brain was made of, we could do the math.

ニューロン数が分っていますから 計算が出来ます

And it turns out that both human

その結果 人と他の動物達の脳も

and other brains cost about the same,

エネルギー消費量は同じくらいで

an average of six calories per billion neurons per day.

ニューロン10億に対して 一日平均６カロリー要します

So the total energetic cost of a brain

脳が使用する総エネルギーは

is a simple, linear function

ニューロン数の シンプルな一次関数です

of its number of neurons,

ニューロン数の シンプルな一次関数です

and it turns out that the human brain

人の脳のエネルギー消費は

costs just as much energy as you would expect.

予想通りというわけです

So the reason why the human brain

それで人の脳が これ程 —

costs so much energy is simply because

エネルギーを費やしているのは —

it has a huge number of neurons,

ニューロンが膨大にあるから というだけで

and because we are primates

人は霊長類で —

with many more neurons for a given body size

他の動物より体のサイズの割には ニューロンが多いため —

than any other animal,

他の動物より体のサイズの割には ニューロンが多いため —

the relative cost of our brain is large,

エネルギー使用量は比較的多いのです

but just because we're primates, not because we're special.

でも それは霊長類だからであって 特別だからではないのです

Last question, then:

では最後の質問として

how did we come by this remarkable number of neurons,

どうやって こんな膨大な数の ニューロンを手に入れたのでしょう

and in particular, if great apes

特に類人猿が

are larger than we are,

人より大きいなら

why don't they have a larger brain than we do, with more neurons?

なぜ彼らの脳の方が大きく ニューロンがもっと多くはないのでしょうか

When we realized how much expensive it is

脳が多くのニューロンを維持するのは 大変なことに気付いた時

to have a lot of neurons in the brain, I figured,

脳が多くのニューロンを維持するのは 大変なことに気付いた時

maybe there's a simple reason.

単純な理由があるかもしれないと分ったのです

They just can't afford the energy

他の霊長類には大きな体と

for both a large body and a large number of neurons.

多数のニューロンの両方を 維持して行くエネルギーがないのです

So we did the math.

それで計算しました

We calculated on the one hand

まず計算したのは１日の

how much energy a primate gets per day

生の物を食しての 霊長類のエネルギー摂取量です

from eating raw foods,

生の物を食しての 霊長類のエネルギー摂取量です

and on the other hand, how much energy

その一方 あるサイズの体の

a body of a certain size costs

消費エネルギー量と

and how much energy a brain of a certain number of neurons costs,

ある数のニューロンの脳の 消費エネルギー量を計算して

and we looked for the combinations

体がどれくらいの大きさで

of body size and number of brain neurons

ニューロンがどれくらいなら 動物が維持できるのか

that a primate could afford

その組み合わせを探しました

if it ate a certain number of hours per day.

その動物が１日に食する時間が 決まっているとしてです

And what we found is that

分ったことは

because neurons are so expensive,

ニューロンは熱量を よく消費するので

there is a tradeoff between body size and number of neurons.

体のサイズとニューロンの数の間には トレードオフがあるのです

So a primate that eats eight hours per day

１日に８時間食べる動物は

can afford at most 53 billion neurons,

最大で530億ニューロンを 維持出来ますが

but then its body cannot be any bigger

その体は大きくても せいぜい25キロです

than 25 kilos.

その体は大きくても せいぜい25キロです

To weigh any more than that,

それ以上の体重では

it has to give up neurons.

ニューロンを犠牲に しなくてはなりません

So it's either a large body

つまり大きな体か ニューロン数が 大きいかの どちらかということです

or a large number of neurons.

つまり大きな体か ニューロン数が 大きいかの どちらかということです

When you eat like a primate,

類人猿の様に食べていたら

you can't afford both.

脳も体も大きいということは あり得ません

One way out of this metabolic limitation

この代謝限界を克服する一つの方法は

would be to spend even more hours per day eating,

１日に食事に費やす時間を 増やすことですが

but that gets dangerous,

それは危険です

and past a certain point, it's just not possible.

限界を通り超え 絶対むりです

Gorillas and orangutans, for instance,

例えばゴリラとオランウータンが

afford about 30 billion neurons

約３百億数のニューロンを持とうと思ったら

by spending eight and a half hours per day eating,

それには１日８時間半も 食べなくてはなりません

and that seems to be about as much as they can do.

食べることだけしか 出来ないという感じですね

Nine hours of feeding per day

１日９時間が

seems to be the practical limit for a primate.

霊長類には限界でしょうね

What about us?

では私たちは？

With our 86 billion neurons

860億のニューロンを持ち —

and 60 to 70 kilos of body mass,

60から70キロの体重なら —

we should have to spend over nine hours

１日に９時間以上 毎日 食べなければなりません

per day every single day feeding,

１日に９時間以上 毎日 食べなければなりません

which is just not feasible.

これは ちょっとあり得ませんね

If we ate like a primate,

類人猿みたいに食べていたら

we should not be here.

私たちはここまで 進化してなかったでしょう

How did we get here, then?

では どうやって ここまで来たのでしょう

Well, if our brain costs just as much energy

もし私たちの脳が 計算通りのエネルギーが必要で —

as it should, and if we can't spend

眠る以外の全ての時間を

every waking hour of the day feeding,

食事にあてられないとしたら

then the only alternative, really,

それに代わることは

is to somehow get more energy

もっとエネルギーを

out of the same foods.

同じ食物から得なくてはなりません

And remarkably, that matches exactly

驚くことに私たちの祖先が

what our ancestors are believed to have invented

考え出したことが 丁度それなのです

one and a half million years ago,

それは150万年前のことです

when they invented cooking.

料理をするということ考え出し —

To cook is to use fire

料理に火を使い —

to pre-digest foods outside of your body.

食べ物自体を消化し易くしたのです

Cooked foods are softer, so they're easier to chew

料理された食べ物は柔らかく 噛み易く

and to turn completely into mush in your mouth,

口の中で完全にぐちゃぐちゃになり

so that allows them to be completely digested

完全に消化され易く —

and absorbed in your gut,

体に吸収され易くなります

which makes them yield much more energy in much less time.

なので短時間でより多くの エネルギーになり易いのです

So cooking frees time for us to do

だから料理することのお陰で私たちは

much more interesting things with our day

ニューロンを使い もっと面白いことをする時間ができ

and with our neurons

ニューロンを使い もっと面白いことをする時間ができ

than just thinking about food,

食べることや 食糧を探すことばかり考え —

looking for food, and gobbling down food

一日中食べてばかりいなくてもいいのです

all day long.

一日中食べてばかりいなくてもいいのです

So because of cooking, what once was

それで 料理をすることにより —

a major liability, this large,

かつて 二ューロンが多い大きな脳は 維持が大変で不利なものでしたが

dangerously expensive brain with a lot of neurons,

かつて 二ューロンが多い大きな脳は 維持が大変で不利なものでしたが

could now become a major asset,

今や 脳は私たちの主要財産となりました

now that we could both afford the energy for a lot of neurons

多くのニューロンを維持する エネルギーと時間を確保でき

and the time to do interesting things with them.

ニューロンで面白いことが 出来るようになったからです

So I think this explains why the human brain

これで進化において人の脳がどうして

grew to become so large so fast in evolution,

こんなに速く大きくなったかが 説明できると思います

all of the while remaining just a primate brain.

それでも霊長類の脳ではありますが

With this large brain now affordable by cooking,

料理をすることにより こんな大きな脳が維持可能になり

we went rapidly from raw foods to culture,

生の食生活から始まり 文化 —

agriculture, civilization, grocery stores,

農業 文明 スーパー

electricity, refrigerators,

電気 冷蔵庫 と—

all of those things that nowadays

１日に必要な総エネルギーを

allow us to get all the energy we need

私たちに一度に —

for the whole day in a single sitting

好みのファーストフード店で —

at your favorite fast food joint.

全て 確保可能に させてくれる様になったのです

So what once was a solution

それで解決策であったことが

now became the problem,

問題となり

and ironically, we look for the solution in raw food.

皮肉なことですが私たちは生鮮食品に その解決法を探しているのです

So what is the human advantage?

人間でいることの利点は？

What is it that we have

私たちにはあり—

that no other animal has?

他の動物にないことはなんでしょう？

My answer is that we have the largest number

私の答えは 人の脳では 最も多くのニューロンが

of neurons in the cerebral cortex,

大脳皮質にあるということです

and I think that's the simplest explanation

それが人の優れた 認知能力の理由だと思います

for our remarkable cognitive abilities.

それが人の優れた 認知能力の理由だと思います

And what is it that we do that no other animal does,

他の動物はせず 人だけがすることはなんでしょう？

and which I believe was fundamental

それによって 人の脳がこれほど大きくなり

to allow us to reach that large,

大脳皮質が他にない程のニューロンを 持つことになったのだと思います

largest number of neurons in the cortex?

大脳皮質が他にない程のニューロンを 持つことになったのだと思います

In two words, we cook.

それは料理です

No other animal cooks its food. Only humans do.

他の動物は料理をしません 人間だけです

And I think that's how we got to become human.

そのお陰で今の私たちがあるのだと思います

Studying the human brain changed the way I think about food.

人の脳の研究をして 私の食に対する考えも変わりました

I now look at my kitchen,

自分の台所を見ると

and I bow to it,

頭を下げて

and I thank my ancestors for coming up

私たちを人にしてくれた料理を 考えついた先祖に感謝します

with the invention that probably made us humans.

私たちを人にしてくれた料理を 考えついた先祖に感謝します

Thank you very much.

どうもありがとうございました

(Applause)

（拍手）