The amazing brains and morphing skin of octopuses and other cephalopods | Roger Hanlon

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Masako Kigami

This is a strange and wonderful brain,

これは奇妙にして 素晴らしい脳です

one that gives rise to an idea of a kind of alternative intelligence

地球上には別種の知性が 存在するという

考えを起こさせます

on this planet.

This is a brain that is formed in a very strange body,

この脳は奇妙な体の中に 形成され

one that has the equivalent of small satellite brains

小さな衛星のような脳が

distributed throughout that body.

体中に分散しています

How different is it from the human brain?

人間の脳とどれくらい 異なっているのでしょう？

Very different, so it seems,

あまりに異なっているため

so much so that my colleagues and I are struggling to understand

そのような脳が どう働くものか

私や同僚の科学者が 理解に苦しんでいるくらいです

how that brain works.

But what I can tell you for certain

しかし確かに言えることは

is that this brain is capable of some amazing things.

この脳にはすごい芸当が できるということです

So, who does this brain belong to?

この脳の持ち主は 何者なのか？

Well, join me for a little bit of diving into the ocean,

生命が誕生した海へと 一緒に潜って

where life began,

and let's have a look.

見てみることにしましょう

You may have seen some of this before,

この映像は 見たことが あるかもしれません

but we're behind a coral reef, and there's this rock out there,

私達は珊瑚礁の裏にいて

岩があり たくさん砂があり 魚が泳ぎ回っています

a lot of sand, fishes swimming around ...

And all of a sudden this octopus appears,

そこに突如 このタコが出現します

and now it flashes white,

ぱっと白く変わり

私の顔に墨を吹きかけ 泳ぎ去ります

inks in my face and jets away.

In slow motion reverse,

ゆっくり逆再生すると

you see the ring develop around the eye,

目の回りに輪ができ

and then the pattern develops in the skin.

模様が皮膚に広がります

And now watch the 3-D texture of the skin change

肌の表面の３次元的な 形状が変わり

to really create this beautiful, 3-D camouflage.

この見事な３次元の カモフラージュができあがります

So there are 25 million color organs called "chromatophores" in the skin,

あの皮膚には2500万の 「色素胞」という器官があり

and all those bumps out there, which we call "papillae,"

突起は「乳頭」と呼ばれるもので

and they're all neurally controlled and can change instantaneously.

すべて神経で制御されていて 瞬時に変化します

I would argue that dynamic camouflage

動的なカモフラージュというのは

is a form of "intelligence."

「知性」の一形態だと言いたいです

The level of complexity of the skin with fast precision change

この肌の複雑さの度合いや 速く正確な変化は

is really quite astonishing.

驚くばかりです

So what can you do with this skin?

この皮膚には 何ができるのでしょう？

Well, let's think a little bit about other things besides camouflage

カモフラージュ以外に できることを

that they can do with their skin.

少し考えてみましょう

Here you see the mimic octopus and a pattern.

ミミックオクトパスの 模様が見えますが

All of a sudden, it changes dramatically --

突然 大きく変わります

that's signaling, not camouflage.

これはカモフラージュではなく シグナルです

And then it goes back to the normal pattern.

それから元の模様に戻ります

Then you see the broadclub cuttlefish

コブシメは 獲物のカニに近づくとき

showing this passing cloud display as it approaches a crab prey.

この流れる雲のようなものを 表示します

And finally, you see the flamboyant cuttlefish in camouflage

カモフラージュしている ミナミハナイカがいます

and it can shift instantly to this bright warning display.

瞬時に鮮やかな 警告色に変わります

What we have here is a sliding scale of expression,

ここで目にしているのは

派手な模様と カモフラージュの間の

a continuum, if you will,

between conspicuousness and camouflage.

連続的な変容です

And this requires a lot of control.

これには多くの 制御を要します

Well, guess what?

制御と言えば

Brains are really good for control.

脳の得意とするところです

The brain of the octopus shown here has 35 lobes to the brain,

このタコの脳には 35の脳葉と

8000万の細胞があります

80 million tiny cells.

And even though that's interesting,

それだけでも 興味深いですが

what's really odd is that the skin of this animal

本当に奇妙なのは タコの肌には さらに多くの神経細胞があることです

has many more neurons, as illustrated here, especially in the yellow.

この絵で黄色く 示されていますが

There are 300 million neurons in the skin

皮膚に３億の 神経細胞があり

and only 80 million in the brain itself --

８千万の脳よりも ４倍多いのです

four times as many.

Now, if you look at that,

８本の足のそれぞれに

there's actually one of those little satellite brains

小さな衛星の脳と

and the equivalent of the spinal cord for each of the eight arms.

脊髄に相当するものがあります

神経系を構成するには すごく変わったやり方です

This is a very unusual way to construct a nervous system in a body.

Well, what is that brain good for?

この脳は何に 優れているのでしょう？

That brain has to outwit other big, smart brains

自分を食べようとする 大きく賢い脳を

that are trying to eat it,

出し抜かねばなりません

and that includes porpoises and seals

その中にはネズミイルカや アザラシ

and barracudas and sharks

バラクーダや サメ

and even us humans.

人間がいます

So decision-making is one of the things that this brain has to do,

決断は脳がすべきことの １つですが

この脳はそれを とても良くこなします

and it does a very good job of it.

Shown here, you see this octopus perambulating along,

タコが歩き回っていますが

and then it suddenly stops and creates that perfect camouflage.

突然立ち止まって 完璧なカモフラージュを作り出します

And it's really marvelous,

驚くべきものです

because when these animals forage in the wild,

タコは２時間の 餌探しの間に

they have to make over a hundred camouflaging decisions

カモフラージュの決断を 百回以上する必要があり

in a two-hour forage,

そのような餌探しを 日に２回行います

and they do that twice a day.

So, decision-making.

決断です

They're also figuring out where to go and how to get back home.

それから どこに行き どうやって巣に戻ってくるか

So it's a decision-making thing.

これも決断に関わることです

We can test this camouflage,

カモフラージュを 試すために

like that cuttlefish you see behind me,

後ろに映っているイカで

where we pull the rug out from under it

下から敷物を取って

and give it a checkerboard,

格子縞を出しました

and it even uses that strange visual information

このように奇妙な 視覚情報を使っても

and does its best to match the pattern with a little ad-libbing.

イカは即興で模様を合わせようと 最善の努力をします

So other cognitive skills are important, too.

他の認知能力も重要です

The squids have a different kind of smarts, if you will.

イカには別種の 知性があります

They have an extremely complex, interesting sex life.

とても複雑で興味深い 性生活を送っています

They have fighting and flirting and courting and mate-guarding

戦い 気を引き 求愛し 連れ合いを守り

and deception.

欺きます

Sound familiar?

聞いたような話ですね？

(Laughter)

(笑)

And it's really quite amazing

このような行動を可能にする イカの直感的能力には

that these animals have this kind of intuitive ability

to do these behaviors.

驚くばかりです

Here you see a male and a female.

オスとメスのイカがいます

The male, on the left, has been fighting off other males

左のオスは メスとつがいになるため

to pair with the female,

他のオスを追い払い

and now he's showing a dual pattern.

この２色の模様を見せます

He shows courtship and love on her side,

メスに向けて 求愛の模様を

fighting on the other.

反対側には 攻撃の模様を

Watch him when she shifts places --

位置が入れ替わると

(Laughter)

(笑)

and you see that he has fluidly changed the love-courtship pattern

速やかに求愛の模様を

メスのいる側に移します

to the side of the female.

So this kind of dual signaling simultaneously

状況の変化に合わせて

with a changing behavioral context

２つの信号を 同時に出すというのは

is really extraordinary.

本当にすごいことです

It takes a lot of brain power.

多くの知力を必要とします

Now, another way to look at this is that, hmm,

別の見方をすると これは５千万年前から

maybe we have 50 million years of evidence for the two-faced male.

オスには２つの顔がある 証拠かもしれません

(Laughter)

(笑)

All right, let's move on.

先に進みましょうか

(Laughter)

(笑)

An octopus on a coral reef has a tough job in front it

珊瑚礁にいるタコは 大変な仕事を抱えています

to go to so many places, remember and find its den.

様々な場所に行きながら 道を覚えて 巣に戻って来なければなりません

And they do this extremely well.

それをとても 上手くこなします

They have short- and long-term memory,

短期・長期の記憶を持ち

they learn things in three to five trials --

ものごとを３回から ５回の試行で学びます

it's a good brain.

優れた脳です

And the spatial memory is unusually good.

空間記憶力が 著しく優れています

They will even end their forage and make a beeline

餌探しを終えると

巣へと最短コースで 戻ってきます

all the way back to their den.

The divers watching them are completely lost,

観察しているダイバーは 道に迷ってしまいましたが

but they can get back,

タコはちゃんと戻れます

so it's really quite refined memory capability.

非常に優れた記憶力です

Now, in terms of cognitive skills,

認知能力に関連して

look at this sleeping behavior in the cuttlefish.

睡眠中のイカの挙動を 見てみましょう

Especially on the right, you see the eye twitching.

右のが目を ピクピクさせています

This is rapid eye movement kind of dreaming

夢を見ながら 急速眼球運動をしているんです

that we only thought mammals and birds did.

哺乳類や鳥類しかしないと 思われていたことです

And you see the false color we put in there

色を付けて

to see the skin patterning flashing,

明滅する肌の模様を 見えるようにしています

and this is what's happening a lot.

これはよく起きますが

But it's not normal awake behaviors; it's all different.

目覚めているときの行動とは まったく異なります

Well, dreaming is when you have memory consolidation,

夢を見ているとき 記憶の整理が行われますが

and so this is probably what's happening in the cuttlefish.

それが このイカで 起きているのでしょう

Now, another form of memory that's really unusual

もう１つ際立って 優れているのは

is episodic-like memory.

エピソード記憶的な能力です

This is something that humans need four years of brain development to do

人間の子供でも この記憶には ４歳までの脳の発達が必要です

to remember what happened during a particular event,

特定の出来事について 何が起き

where it happened and when it happened.

どこで起き いつ起きたかということ

The "when" part is particularly difficult,

「いつ」というのが 特に難しく

and these children can do that.

４歳児にはできますが

But guess what?

狡猾なイカも その能力があることを

We find recently that the wily cuttlefish also has this ability,

最近 発見しました

and in experiments last summer,

去年夏の実験で

when you present a cuttlefish with different foods at different times,

イカに別の餌を 別の時間に与え

they have to match that with where it was exactly

前にそれを見たのは 正確にいつ どこでだったか

and when was the last time they saw it.

分からなければ ならないようにしました

Then they have to guide their foraging to the rate of replenishment

それぞれの種類の餌の 補充の必要に合わせ

of each food type in a different place.

餌探しのやり方を 変える必要があります

Sound complicated?

複雑な話に聞こえますか？

It's so complicated, I hardly understood the experiment.

実験を理解するのが 難しいほど複雑でした

So this is really high-level cognitive processing.

非常に高度な 認知処理だということです

Now, speaking of brains and evolution at the moment,

脳の進化ということでいうと

you look on the right, there's the pathway of vertebrate brain evolution,

右側に脊椎動物の 脳の進化の系統があります

and we all have good brains.

人間が優れた脳を 持っていることは

I think everyone will acknowledge that.

みんな認めると 思います

But if you look on the left side,

左に目を向けると

some of the evolutionary pathway outlined here to the octopus,

タコへと至る系統があります

they have both converged, if you will, to complex behaviors

どちらも複雑な行動と ある種の知性という点で

and some form of intelligence.

類似しています

The last common denominator in these two lines

この２つの系統が 分かれたのは

was 600 million years ago,

６億年前で

and it was a worm with very few neurons,

わずかな神経しか持たない ミミズのような存在でした

so very divergent paths

とても隔たった系統ですが

but convergence of complicated behavior.

複雑な行動という点では 収斂しています

Here is the fundamental question:

ここで生じる基本的な疑問は

Is the brain structure of an octopus

タコの脳の構造は 脊椎動物の脳と

basically different down to the tiniest level

非常に細かいレベルまで

from the vertebrate line?

根本的に違っているのか ということです

Now, we don't know the answer,

答えは分かっていませんが

but if it turns out to be yes,

もしそうなのだとすると

then we have a different evolutionary pathway

地球上で知性を生み出した 異なる道筋が存在するということで

to create intelligence on planet Earth,

and one might think that the artificial intelligence community

人工知能の研究者は その仕組みに 興味があるかもしれません

might be interested in those mechanisms.

Well, let's talk genetics just for a moment.

少し遺伝の話をしましょう

We have genomes, we have DNA,

私達にはゲノムがあり DNAがあり

DNA is transcripted into RNA,

DNAはRNAに転写され

RNA translates that into a protein, and that's how we come to be.

RNAがタンパク質へと翻訳され そうやって私達は作り出されます

Well, the cephalopods do it differently.

頭足類は 違ったやり方をします

They have big genomes, they have DNA,

大きなゲノムを持ち DNAがあり

they transcript it into RNA,

DNAがRNAに 転写されますが

but now something dramatically different happens.

そこで著しく 異なることが起きます

They edit that RNA at an astronomical weird rate,

桁外れに大きな割合で RNAの編集が行われるんです

a hundredfold more than we as humans or other animals do.

人間や他の動物に比べて 百倍も高い頻度です

And it produces scores of proteins.

それで多くのタンパク質が 作り出されます

And guess where most of them are for?

その多くが何のためかと言うと

The nervous system.

神経系です

So perhaps this is an unorthodox way

行動の柔軟性を 発展させるための

for an animal to evolve behavioral plasticity.

変則的なやり方 なのかもしれません

This is a lot of conjecture, but it's food for thought.

推測の部分もありますが 考えさせられることです

Now, I'd like to share with you for a moment

少し私の経験を お話ししたいと思います

my experience, and using my smarts and that of my colleagues,

私や同僚の知恵を使い

to try and get this kind of information.

このような情報を 得ようとした話です

We're diving, we can't stay underwater forever

潜っているときは 呼吸できないので

because we can't breathe it,

いつまでも水中にはいられず

so we have to be efficient in what we do.

効率的に行動する 必要があります

The total sensory immersion into that world

この海の世界に全感覚的に 没入することで

is what helps us understand what these animals are really doing,

こういう動物が何をしているのか 理解する助けになります

and I have to tell you that it's really an amazing experience

それがどれほど素晴らしい体験かを お伝えできたらと思います

to be down there and having this communication

海の中にいて

タコやダイバーと やり取りしていると

with an octopus and a diver

when you really begin to understand that this is a thinking, cogitating,

それが思考する好奇心の強い 生き物だと分かってくるんです

curious animal.

And this is the kind of thing that really inspires me endlessly.

タコは限りなく刺激を 与えてくれる存在です

Let's go back to that smart skin for a few moments.

スマートな皮膚の話に 戻りましょう

Here's a squid and a camouflage pattern.

これはイカの カモフラージュ模様です

We zoom down and we see there's beautiful pigments and reflectors.

拡大していくと 美しい色素と反射体が見えます

There are the chromatophores opening and closing very quickly.

色素胞が素早く開いたり 閉じたりしています

And then, in the next layer of skin,

皮膚の次の層は

it's quite interesting.

とても興味深いものです

The chromatophores are closed,

色素胞が閉じると

and you see this magical iridescence just come out of the skin.

このような不思議な 玉虫色が見えてきます

This is also neurally controlled,

これも神経で制御されています

so it's the combination of the two,

この２つの組み合わせが

as seen here in the high-resolution skin of the cuttlefish,

イカの高精細映像で 映し出されていますが

where you get this beautiful pigmentary structural coloration

見事な色素による 着色機構で

and even the faint blushing that is so beautiful.

かすかな染まりさえ とても美しいです

Well, how can we make use of some of this information?

この情報は どう役立てられるでしょう？

I talked about those skin bumps, the papillae.

肌の突起の乳頭について お話ししました

Here's the giant Australian cuttlefish.

これはオーストラリアコウイカです

It's got smooth skin and a conspicuous pattern.

なめらかな肌と 派手な模様をしています

I took five pictures in a row one second apart,

１秒おきに５枚撮ってみました

and just watch this animal morph -- one, two, three, four, five --

この生き物がどう変容するか— １ ２ ３ ４ ５

もう海草と 区別が付きません

and now I'm a seaweed.

And then we can come right back out of it

逆回しすると

to see the smooth skin and the conspicuousness.

またなめらかな肌と 派手な模様に戻ります

So this is really marvelous, morphing skin.

まったく見事に 変身する皮膚です

You can see it in more detail here.

もう少し細かく 見てみましょう

Periscope up,

潜望鏡みたいに立った

and you've got those beautiful papillae.

見事な乳頭です

And then we look in a little more detail,

もう少し拡大すると

you can see the individual papillae come up,

個々の乳頭が 出てくる様子が分かります

and there are little ridges on there,

小さな尾根があり

so it's a papilla on papilla and so forth.

乳頭の上に乳頭があります

Every individual species out there has more than a dozen shapes and sizes

それぞれの種が

十以上の形や大きさの 突起を持ち

of those bumps

to create fine-tuned, neurally controlled camouflage.

神経できめ細かく制御された カモフラージュを作り出します

So now, my colleagues at Cornell, engineers,

コーネル大の同僚の エンジニアが

watched our work and said, "We think we can make some of those."

私達の研究を見て 「これから何か作れそうだ」と言いました

Because in industry and society,

産業にせよ社会にせよ

this kind of soft materials under control of shape

このように形を制御できる 柔軟な素材というのは

are really very rare.

珍しいものだからです

And they went ahead, worked with us

彼らは私たちと協力して

and made the first samples of artificial papillae, soft materials,

人工乳頭の試作品を作りました

ここに出ている 柔軟な素材です

shown here.

And you see them blown up into different shapes,

異なる形に膨らみ

And then you can press your finger on them

指で押してやると

to see that they're a little bit malleable as they are.

柔軟性があるのが 分かります

And so this is an example of how that might work.

これが１つの応用例です

Well, I want to segue from this into the color of fabrics,

今度は生地の色の 話をしましょう

and I imagine that could have a lot of applications as well.

これには多くの応用が あることでしょう

Just look at this kaleidoscope of color

この色彩の万華鏡を 見てください

of dynamically controlled pigments and reflectors

頭足類に見られる 動的に制御された

that we see in the cephalopods.

色素と反射体によるものです

We know enough about the mechanics of how they work

この仕組みについては 十分わかっているので

that we can begin to translate this

これを生地に 応用できるだけでなく

not only into fabrics

but perhaps even into changeable cosmetics.

変化する化粧品も 作れるかもしれません

And moreover, there's been the recent discovery

さらに最近タコの皮膚で

of light-sensing molecules in the skin of octopus

光に反応する分子が見つかって

which may pave the way to, eventually, smart materials

それ自体が感知と 反応をするような

that sense and respond on their own.

スマート素材を作る道が 開けるかもしれません

Well, this form of biotechnology, or biomimicry, if you will,

このような形の生体工学 生物模倣技術は

could change the way we look at the world even above water.

私達が世界を見る見方を 変えるかもしれません

Take, for example, artificial intelligence

たとえば

タコの体中に分散した脳や 行動をヒントにした人工知能とか

that might be inspired by the body-distributed brain

and behavior of the octopus

or the smart skin of a cuttlefish

イカのスマートな皮膚を参考にした

translated into cutting-edge fashion.

最先端ファッションとか

Well, how do we get there?

どうすればそこに 至れるのでしょう？

Maybe all we have to do

私達がすべきなのは

is to begin to be a little bit smarter

頭足類がどれほど 賢いかについて

about how smart the cephalopods are.

もう少し賢くなる ことかもしれません

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)