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TED2004

Michael Merzenich: Growing evidence of brain plasticity

マイケル・メルゼニッチによる脳の再構築

February 28, 2004

神経科学者であるマイケル・メルゼニッチが脳の可塑性という驚くべき能力の秘密を紹介します。メルゼニッチは私たちの技能の向上や、損失した機能を取り戻すために、脳の可塑性を活用する方法を研究しています。

Michael Merzenich - Neuroscientist
Michael Merzenich studies neuroplasticity -- the brain's powerful ability to change itself and adapt -- and ways we might make use of that plasticity to heal injured brains and enhance the skills in healthy ones. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
This machine, which we all have residing in our skulls,
私たち皆が頭蓋の中に持っているこの機構は
00:12
reminds me of an aphorism, of a
ウッディー・アレンのコメントにあった
00:15
comment of Woody Allen
ある箴言を思い出させます
00:18
to ask about what is the very best thing to have within your skull.
頭の中に入れておくべき最高の物は何かというものです
00:20
And it's this machine.
そしてこちらがその機構です
00:22
And it's constructed for change. It's all about change.
変化の為に構成されています それに尽きます
00:24
It confers on us the ability to do things tomorrow that we can't do today,
私たちに今日できないことを明日
00:27
things today that we couldn't do yesterday.
昨日できなかったことを今日する能力を授けてくれます
00:30
And of course it's born stupid.
当然最初は無能です
00:32
The last time you were in the presence of a baby --
一番最近あなたが赤ん坊と会ったとき --
00:34
this happens to be my granddaughter, Mitra.
これは私の孫のミトラです
00:36
Isn't she fabulous?
素晴らしいでしょう?
00:39
(Laughter)
(笑い)
00:41
But nonetheless when she popped out
彼女が誕生したときは
00:42
despite the fact that her brain had actually been progressing
その数ヶ月前から
00:44
in its development for several months before
胎内での経験に基づいて
00:46
on the basis of her experiences in the womb --
脳は進化し始めていましたが
00:48
nonetheless she had very limited abilities,
全ての胎児と同様に
00:50
as does every infant
満期産の時点で
00:52
at the time of normal, natural full-term birth.
彼女の能力は非常に限られたものでした
00:54
If we were to assay her perceptual abilities, they would be crude.
彼女の認知能力を測定しても それはひどいものでしょう
00:57
There is no real indication that there is any real thinking going on.
思考していることを示すものは何もなく
01:01
In fact there is little evidence that there is any
実際幼児に知覚能力があることを
01:04
cognitive ability in a very young infant.
示す証拠はほとんどありません
01:07
Infants don't respond to much.
幼児はあまり反応を示しません
01:10
There is not really much of an indication in fact that there is a person on board.
実際人間が操縦していることを示すものはほとんどないのです
01:12
(Laughter)
(笑い)
01:15
And they can only in a very primitive way, and in a very limited way
非常に原始的で限られた方法でしか
01:18
control their movements.
幼児は動けません
01:21
It would be several months before this infant
手を伸ばして物を掴み
01:22
could do something as simple as reach out and grasp
たぐり寄せるという意識的な動きが出来るようになるまで
01:24
under voluntary control an object and retrieve it,
数ヶ月かかります
01:26
usually to the mouth.
大抵口に運ぶんですけれどね
01:28
And it will be some months beforeward,
数ヶ月経つと
01:30
and we see a long steady progression
長く 安定した進化が見られ
01:32
of the evolution from the first wiggles,
くねくねし 転がり
01:35
to rolling over, and sitting up, and crawling,
そして座るようになり ハイハイし始め
01:37
standing, walking,
立ち上がり 歩き
01:39
before we get to that magical point
この世界で動き回れるようになる
01:41
in which we can motate in the world.
奇跡的な時点にたどり着きます
01:43
And yet, when we look forward in the brain
一方で脳では
01:45
we see really remarkable advance.
素晴らし進歩が見られます
01:47
By this age the brain can actually store.
その時点で脳は記憶できるようになっています
01:50
It has stored, recorded,
幾千幾万もの
01:52
can fastly retrieve
物 行動
01:54
the meanings of thousands,
この世界におけるそれらの関係を
01:56
tens of thousands of objects,
記憶し 覚え
01:58
actions, and their relationships in the world.
素早く思い出せます
02:00
And those relationships can in fact be constructed in hundreds of thousands,
そしてそういった関係は何十万
02:02
potentially millions of ways.
潜在的に数百万通りの方法で構築され得ます
02:05
By this age the brain controls very refined perceptual abilities.
またその時点で 脳は洗練された認知能力を持ちます
02:07
And it actually has a growing repertoire of cognitive skills.
認知技能のレパートリーは増大していっています
02:12
This brain is very much a thinking machine.
この脳は立派な思考機構です
02:15
And by this age there is absolutely no question
その頃には疑いようもなく
02:18
that this brain, it has a person on board.
この脳には人間が乗っています
02:21
And in fact at this age it is substantially controlling its own self-development.
実際 その頃の脳は実質的に自己の発達を制御しています
02:25
And by this age we see a remarkable evolution
またその年齢になると運動制御の能力に
02:29
in its capacity to control movement.
素晴らしい進化が見られます
02:31
Now movement has advanced to the point
その能力は
02:34
where it can actually control movement simultaneously,
例えばサッカーといった
02:36
in a complex sequence, in complex ways
複雑なゲームを遊ぶのに必要な
02:39
as would be required for example
同時な動き
02:41
for playing a complicated game,
複雑な順番および方法での
02:43
like soccer.
動きを制御できるようになっています
02:45
Now this boy can bounce a soccer ball on his head.
こちらの男の子は頭でリフティングできます
02:47
And where this boy comes from, Sao Paulo, Brazil,
ブラジルのサンパウロの子です
02:50
about 40 percent of boys of his age have this ability.
この年頃の男の子の 40% は同じことができます
02:52
You could go out into the community in Monterey,
モンテレーの町に行っても
02:56
and you'd have difficulty finding a boy that has this ability.
こういうことができる男の子を見つけるのは難しいでしょう
03:00
And if you did he'd probably be from Sao Paulo.
いたとしたらその子はきっとサンパウロ出身です
03:03
(Laughter)
(笑い)
03:06
That's all another way of saying
これはつまり
03:07
that our individual skills and abilities
私たち個々の技能や能力は
03:09
are very much shaped by our environments.
環境によって形成されるということです
03:11
That environment extends into our contemporary culture,
その環境は私たちの現代文化に及び
03:13
the thing our brain is challenged with.
私たちの脳が曝されるものとなります
03:16
Because what we've done in our personal evolutions
私たち個々が経た進化は
03:18
is build up a large repertoire of specific skills and abilities
個々の来歴に特定の
03:20
that are specific to our own individual histories.
技能や能力の膨大なレパートリーから成っています
03:24
And in fact they result in a wonderful
そしてその結果
03:26
differentiation in humankind,
人類の素晴らしい分化が見られます
03:28
in the way that, in fact, no two of us
その結果
03:31
are quite alike.
私たち誰もが 他の誰とも異なる存在であります
03:33
Every one of us has a different set of acquired skills and abilities
私たちは皆
03:35
that all derive out of the plasticity,
驚異的な適応力を持つ機構の可塑性によって
03:38
the adaptability of this really remarkable adaptive machine.
それぞれ異なる技能や能力を習得しています
03:40
In an adult brain of course we've built up
成人の脳は当然発達しており
03:45
a large repertoire of mastered skills and abilities
優れた技能や能力のレパートリーを持っています
03:48
that we can perform more or less automatically from memory,
記憶から 大抵自動的に物事を遂行できます
03:50
and that define us as acting, moving, thinking creatures.
このことが私たちを活動し 思考する生物たらしめています
03:53
Now we study this,
以上のことを
03:58
as the nerdy, laboratory, university-based scientists that we are,
オタクな私たち大学研究者達は研究します
04:00
by engaging the brains
ラットやサルといった
04:03
of animals like rats, or monkeys,
動物の脳
04:05
or of this particularly curious creature --
あるいはこちらの興味深い生き物
04:08
one of the more bizarre forms of life on earth --
地球上で最も奇抜な形をした生き物の脳が
04:11
to engage them in learning new skills and abilities.
技能や能力を学習するところを研究します
04:14
And we try to track the changes that occur
私たちは新たな技能や能力が習得されるときの
04:17
as the new skill or ability is acquired.
変化を調べようとします
04:19
In fact we do this in individuals
それをあらゆる年齢 あらゆる種の
04:21
of any age, in these different species --
個体で調べます
04:24
that is to say from infancies,
つまり幼児から
04:26
infancy up to adulthood and old age.
成人 そして老人もです
04:28
So we might engage a rat, for example,
例えばラットに
04:32
to acquire a new skill or ability
新しい技能や能力を習得させます
04:34
that might involve the rat using its paw
四肢を使って
04:36
to master particular manual grasp behaviors
物を掴む行動などです
04:39
just like we might examine a child
それは人間の子供が
04:41
and their ability to acquire the sub-skills,
下位技能の習得や
04:44
or the general overall skill of accomplishing something
読書ができるようになるといった
04:46
like mastering the ability to read.
全般的能力の習得を調べるのと同様です
04:48
Or you might look in an older individual
あるいは楽譜を読む能力や
04:51
who has mastered a complex set of abilities
楽器演奏に適応される
04:53
that might relate to reading musical notation
無意識の動きと関連した
04:55
or performing the mechanical acts of performance
複雑な能力を習得した
04:57
that apply to musical performance.
より年を経た人間も調べます
05:00
From these studies we defined two great epochs
以上のような研究から
05:03
of the plastic history of the brain.
私たちは脳の二つの重要な時期を見出しました
05:06
The first great epoch is commonly called the "Critical Period."
一つ目の重要な時期は一般的に「臨界期」と呼ばれています
05:09
And that is the period in which the brain is setting up
この時期に脳は
05:12
in its initial form its basic processing machinery.
その初期形態 その基本的な処理機構を作り上げます
05:14
This is actually a period of dramatic change
この時期には
05:17
in which it doesn't take learning, per se, to drive
学習自体は伴いませんが
05:20
the initial differentiation of the machinery of the brain.
脳の機構の初期分化を促す劇的な変化があります
05:23
All it takes for example in the sound domain,
例えば音の領域では
05:26
is exposure to sound.
音に曝されることが全てです
05:29
And the brain actually is at the mercy
実際 脳は自身が過ごす音環境の
05:31
of the sound environment in which it is reared.
なすがままです
05:33
So for example I can rear an animal
例えば動物を
05:37
in an environment in which there is meaningless dumb sound,
無意味な音がする環境で育てるとします
05:39
a repertoire of sound that I make up,
私が作った無意味な音でです
05:43
that I make, just by exposure, artificially important
音は 曝すだけで人為的に
05:46
to the animal and its young brain.
動物とその脳にとって重要なものにできます
05:48
And what I see is that the animal's brain sets up
そしてその脳を調べると
05:51
its initial processing of that sound
曝された音を組織的で秩序だって
05:53
in a form that's idealized, within the limits of its processing achievements
表現されるよう処理する為に
05:55
to represent it in an organized and orderly way.
可能な限り理想的な形に変化します
05:59
The sound doesn't have to be valuable to the animal:
用いる音はその動物にとって価値のあるものである必要はありません
06:03
I could raise the animal in something that could be hypothetically valuable,
例えば子供の母国語の音を
06:06
like the sounds that simulate
シミュレートした音など
06:09
the sounds of a native language of a child.
価値があるかもしれない音を曝して動物を育てることもできます
06:11
And I see the brain actually develop a processor that is specialized --
そうすると脳はそれに特化した処理能力を発達させます
06:14
specialized for that complex array, a repertoire of sounds.
音の複雑な配列 そしてレパートリーに特化したものにです
06:17
It actually exaggerates their separateness of representation,
多次元的なニューロンの表現といった観点で
06:20
in multi-dimensional neuronal representational terms.
音の分離が強調されるようにします
06:23
Or I can expose the animal to a completely meaningless and destructive sound.
あるいは全く無意味で有害な音に曝して
06:27
I can raise an animal under conditions
動物を育てることもできます
06:32
that would be equivalent to raising a baby
赤ん坊をある程度うるさいファンの
06:34
under a moderately loud ceiling fan,
持続的な音がする環境に置くのと
06:36
in the presence of continuous noise.
同等の条件で動物を育てます
06:38
And when I do that I actually specialize the brain
そうすると脳は
06:40
to be a master processor for that meaningless sound.
その無意味な音の処理に特化します
06:43
And I frustrate its ability
それは結果的にその脳の
06:47
to represent any meaningful sound as a consequence.
意味のある音を処理する能力を阻害します
06:49
Such things in the early history of babies
このようなことは
06:52
occur in real babies.
幼児で実際に起こります
06:54
And they account for, for example
このような変化によって例えば
06:56
the beautiful evolution of a language-specific processor
正常に発達している幼児において
06:59
in every normally developing baby.
見事に言語処理能力が形成されます
07:02
And so they also account for
また同時に
07:05
development of defective processing
多くの幼児において
07:07
in a substantial population of children
成長したときに
07:09
who are more limited, as a consequence,
言語能力に問題があることの
07:12
in their language abilities at an older age.
原因にもなっています
07:14
Now in this early period of plasticity
可塑性が特に機能する早期には
07:18
the brain actually changes outside of a learning context.
脳は学習の文脈とは無関係に変化していきます
07:21
I don't have to be paying attention to what I hear.
聞こえているものに注意を払う必要はありません
07:24
The input doesn't really have to be meaningful.
それが意味のある音である必要もありません
07:27
I don't have to be in a behavioral context.
行動の文脈と無関係でも構いません
07:30
This is required so the brain sets up it's processing
この発達過程は脳が処理能力を作り上げるためです
07:33
so that it can act differentially,
脳が別々に そして選択的に
07:36
so that it can act selectively,
作動できるようになるためです
07:38
so that the creature that wears it, that carries it,
その脳を持つものが
07:40
can begin to operate on it in a selective way.
選択的に作業できるようになるためです
07:44
In the next great epoch of life, which applies for most of life,
二つ目の重要な時期 それは人生のほぼ全ての時間ですが
07:47
the brain is actually refining its machinery
この時期に脳は幅広い技能や能力を習得するにつれて
07:51
as it masters a wide repertoire of skills and abilities.
その機構を洗練していきます
07:54
And in this epoch,
そしてこの時期
07:56
which extends from late in the first year of life to death;
生まれてそこそこから死ぬまでの時期には
07:58
it's actually doing this under behavioral control.
行動の制御下でそれはなされていきます
08:02
And that's another way of saying
つまり
08:04
the brain has strategies that define
脳は入力される信号の
08:06
the significance of the input to the brain.
重要性を判断する戦略を持っているのです
08:09
And it's focusing on skill after skill,
特定の注意制御の元
08:11
or ability after ability,
数々の技能
08:13
under specific attentional control.
数々の能力に取り組みます
08:17
It's a function of whether a goal in a behavior is achieved
それは行動で目標を達成するか
08:19
or whether the individual is rewarded in the behavior.
あるいは行動で個人が強化されるといった機能です
08:22
This is actually very powerful.
これは非常に強力です
08:27
This lifelong capacity for plasticity, for brain change,
生涯にわたる可塑性と脳の変化の許容量が
08:30
is powerfully expressed.
力強く示されています
08:32
It is the basis of our real differentiation,
これは私たちの本当の個人差の
08:34
one individual from another.
基礎なのです
08:36
You can look down in the brain of an animal
特定の技能に取り組んでいる
08:38
that's engaged in a specific skill,
動物の脳を調べると
08:40
and you can witness or document this change on a variety of levels.
さまざまなレベルでこの変化を記述できます
08:42
So here is a very simple experiment.
例えばこんな実験があります
08:45
It was actually conducted about five years ago
マルセイユのプロバンス大学の科学者と共同で
08:47
in collaboration with scientists from the University of Provence
5年前に行われた
08:49
in Marseilles.
実験です
08:52
It's a very simple experiment where a monkey has been trained
非常に簡単な実験で
08:54
in a task that involves it manipulating a tool
子供がスプーンを扱うことを学習するのと
08:56
that's equivalent in its difficulty
同等の難易度で
09:00
to a child learning to manipulate or handle a spoon.
サルに道具の扱いを学習させる実験です
09:02
The monkey actually mastered the task
サルは約700試行で
09:04
in about 700 practice tries.
その課題をできるようになりました
09:06
So in the beginning the monkey could not perform this task at all.
最初は全くできませんでした
09:09
It had a success rate of about one in eight tries.
成功率は 8 回中 1 回程度で
09:12
Those tries were elaborate.
成功した試行はどれも凝ったものでした
09:15
Each attempt was substantially different from the other.
どの試行も他の試行とはやり方が異なっていました
09:17
But the monkey gradually developed a strategy.
そしてサルは急速にやりかたを確立し
09:20
And 700 or so tries later
700試行あたりになると
09:23
the monkey is performing it flawlessly -- never fails.
決して失敗せず 完璧にこなせるようになりました
09:25
He's successful in his retrieval of food with this tool every time.
このサルは道具を使っていつも食べ物を取ることができるようになりました
09:28
At this point the task is being performed
ここまでくると作業は
09:31
in a beautifully stereotyped way:
美しいまでに一定の方法でこなされます
09:33
very beautifully regulated and highly repeated, trial to trial.
試行間で常に一定に行われます
09:36
We can look down in the brain of the monkey.
このサルの脳を調べてみると
09:39
And we see that it's distorted.
変容していることが分かります
09:41
We can track these changes, and have tracked these changes
そういった変化の過程を
09:43
in many such behaviors across time.
さまざまな行動において見ることができました
09:45
And here we see the distortion
脳の変容は
09:47
reflected in the map of the skin surfaces of the hand of the monkey.
手のひらと対応しているマップに表れていました
09:50
Now this is a map, down in the surface of the brain,
こちらは脳表面のマップで
09:53
in which, in a very elaborate experiment we've reconstructed the responses,
非常に精巧な実験を行い
09:56
location by location,
体の部位と
09:59
in a highly detailed response mapping of the responses of its neurons.
ニューロンの反応の対応を細かく調べました
10:01
We see here a reconstruction of how
このマップを見ると
10:05
the hand is represented in the brain.
脳内で手がどのように表現されているか分かります
10:07
We've actually distorted the map by the exercise.
このマップを訓練によって変容させました
10:09
And that is indicated in the pink. We have a couple fingertip surfaces that are larger.
その部分がピンク色で示されています 指先に対応している領域が拡大しています
10:12
These are the surfaces the monkey is using to manipulate the tool.
この領域はサルが道具を扱うのに使っています
10:16
If we look at the selectivity of responses
猿の大脳皮質での
10:20
in the cortex of the monkey,
反応の選択性を見てみると
10:22
we see that the monkey has actually changed the filter characteristics
使っている指先が関わっている
10:24
which represents input from the skin
皮膚からの感覚入力の
10:27
of the fingertips that are engaged.
フィルターが変化していることが分かります
10:29
In other words there is still a single, simple representation of the fingertips
つまりこの最も組織化された体の表面に
10:31
in this most organized of cortical areas
対応している領域において
10:34
of the surface of the skin of the body.
指先は一つのシンプルな対応で表現されているのです
10:36
Monkey has like you have.
これはサルでもヒトでも同じです
10:38
And yet now it's represented in substantially finer grain.
それにも関わらず より緻密な対応ができています
10:41
The monkey is getting more detailed information from these surfaces.
それらの領域からサルはより詳細な情報を得ています
10:44
And that is an unknown -- unsuspected, maybe, by you --
この点がおそらく皆さんが知らず そして思いもつかない
10:47
part of acquiring the skill or ability.
技能や能力習得のポイントです
10:50
Now actually we've looked in several different cortical areas
私たちはこの作業を学習するサルの
10:53
in the monkey learning this task.
さまざまな脳部位を見てきています
10:56
And each one of them changes in ways that are specific
それらは全て技能や能力に合わせて
10:58
to the skill or ability.
変化しています
11:00
So for example we can look to the cortical area
例えばサルの姿勢制御を表している
11:02
that represents input that's controlling the posture of the monkey.
皮質部位を見てみましょう
11:05
We look in cortical areas that control specific movements,
特定の動きやその行動に関わる
11:08
and the sequences of movements
一連の動きを
11:10
that are required in the behavior, and so forth.
制御している部位を皮質部位を見てみます
11:12
They are all remodeled. They all become specialized for the task at hand.
そこは全部再構築されています 取り組んでいる作業に特化しています
11:14
There are 15 or 20 cortical areas that are changed specifically
一つの単純な技能を学習するときに
11:18
when you learn a simple skill like this.
15 か 20 の皮質部位が変化しています
11:21
And that represents in your brain, really massive change.
それは脳内に膨大な変化として表れます
11:24
It represents the change in a reliable way
脳内の千万 もしかすると一億もの
11:28
of the responses of tens of millions,
ニューロンの反応の
11:31
possibly hundreds of millions of neurons in your brain.
変化として表れます
11:33
It represents changes
一億 もしかすると十億もの
11:36
of hundreds of millions, possibly billions
シナプス結合の
11:38
of synaptic connections in your brain.
変化として表れます
11:40
This is constructed by physical change.
この変化は物理的なものであり
11:42
And the level of construction that occurs is massive.
その度合いは莫大です
11:45
Think about the changes that occur in the brain of a child
運動全般を学習していく子供の
11:48
through the course of acquiring their movement behavior abilities in general.
あるいは母国語を学習していく子供の
11:51
Or acquiring their native language abilities.
脳で起こる変化について考えてみてください
11:55
The changes are massive.
莫大な変化となります
11:57
What it's all about is the selective representations
これは要するに 脳にとって重要な刺激の
12:01
of things that are important to the brain.
選択的表現です
12:03
Because in most of the life of the brain
なぜなら脳の活動期間の大半で
12:05
this is under control of behavioral context.
学習は行動的文脈の支配下にあるからです
12:08
It's what you pay attention to.
全ては何に注意を向けるか
12:10
It's what's rewarding to you.
何が快か
12:12
It's what the brain regards, itself,
そして 何があなたにとって重要で良いものだと
12:14
as positive and important to you.
脳が判断するかです
12:16
It's all about cortical processing
全ては大脳皮質の処理と
12:18
and forebrain specialization.
前脳の専門化です
12:20
And that underlies your specialization.
それがあなたの専門の根底をなします
12:22
That is why you, in your many skills and abilities,
それが多くの技能と能力を持つあなたが
12:24
are a unique specialist:
ユニークな専門家である理由です
12:26
a specialist that's vastly different
百年前の人間の脳に比べ
12:28
in your physical brain in detail
あらゆる点で物理的に大きく異なる
12:30
than the brain of an individual 100 years ago;
専門家です
12:32
enormously different in the details
一千年前の平均的な人間に比べ
12:35
from the brain of the average individual 1,000 years ago.
脳に莫大な違いを持つ専門家です
12:38
Now, one of the characteristics of this change process
さて この変化の過程の
12:42
is that information is always related
特徴の一つは
12:46
to other inputs or information that is occurring
情報が常に文脈の中で
12:49
in immediate time, in context.
他の刺激や情報と関連しているということです
12:51
And that's because the brain is constructing representations of things
これは脳が短時間の内で関連している
12:54
that are correlated in little moments of time
情報を取り入れ 構築しているためです
12:57
and that relate to one another in little moments of successive time.
そして時間の流れの中でそれぞれが関連するためです
13:00
The brain is recording all information
脳は全ての情報を記録し
13:03
and driving all change
全ての変化を
13:05
in temporal context.
一時的な文脈の中で行います
13:07
Now overwhelmingly the most powerful context
あなたの脳内で圧倒的に強力な文脈は
13:09
that's occurred in your brain is you.
あなた自身です
13:11
Billions of events have occurred in your history
あなた自身がこれまでの人生の中で
13:14
that are related in time to yourself
無数の経験を
13:18
as the receiver,
経験者として
13:20
or yourself as the actor, yourself as the thinker,
実行者として 考える者として
13:22
yourself as the mover.
動く者としてしてきました
13:24
Billions of times little pieces of sensation have come in
小さな無数の感覚が
13:27
from the surface of your body
体から流れてきて
13:30
that are always associated with you as the receiver,
それは常に経験者であるあなたと結び付けられてきました
13:32
and that result in
そしてそれが
13:35
the embodiment of you.
あなたとして具現化しました
13:37
You are constructed, your self is constructed
あなたとあなたの自己は
13:40
from these billions of events.
そういった無数の出来事によって構築されました
13:43
It's constructed. It's created in your brain.
構築されたのです 脳内で創造されたのです
13:45
And it's created in the brain via physical change.
そしてそれは脳の物理的変化を通じて創造されました
13:48
This is a marvelously constructed thing
見事に構築され
13:51
that results in individual form
それが個人を創ります
13:54
because each one of us has vastly different histories,
これはわたしたち皆が大きく異なる歴史を持つためです
13:57
and vastly different experiences,
そして大きく異なる経験が
13:59
that drive in to us this marvelous differentiation of self,
自己の そして人間性の
14:01
of personhood.
見事な分化を生みます
14:05
Now we've used this research
この研究を利用して
14:07
to try to understand not just how a normal person develops,
正常な人間の発達や
14:09
and elaborates their skills and abilities,
技能と能力の習得だけでなく
14:12
but also try to understand
障害の原因や
14:14
the origins of impairment,
子供と成人における
14:16
and the origins of differences or variations
能力の制限に関する差異や多様性の
14:19
that might limit the capacities of a child, or an adult.
原因を究明しようとしています
14:22
I'm going to talk about using these strategies
この研究成果を利用した
14:25
to actually design brain plasticity-based
脳の可塑性をベースに
14:28
approach to drive corrections in the machinery of a child
子供の機構を修正し
14:30
that increases the competence of the child
発話能力や独自能力などの
14:35
as a language receiver and user
能力を向上させる手法のデザインについて
14:38
and, thereafter, as a reader.
お話しします
14:40
And I'm going to talk about experiments that involve
この脳科学を実際に利用した
14:42
actually using this brain science,
実験を紹介します
14:44
first of all to understand how it contributes to the loss of function as we age.
まずは老化に伴う機能低下の改善にどう寄与するか
14:46
And then, by using it in a targeted approach
次にターゲット手法として用いて
14:49
we're going to try to differentiate
老年者の機能回復のために
14:54
the machinery to recover function in old age.
機構の解明をしていきます
14:56
So the first example I'm going to talk about
最初に紹介するのは
15:01
relates to children with learning impairments.
学習障害を持つ子供に関するお話です
15:03
We now have a large body of literature
幼年期に言語に問題があり
15:05
that demonstrates that the fundamental
読み取りの学習に苦労する子供の
15:07
problem that occurs in the majority of children
大多数にある根本的な問題は
15:09
that have early language impairments,
彼らの言語プロセッサーが適切に動作しない形で
15:11
and that are going to struggle to learn to read,
作られているためであることを示す
15:13
is that their language processor
大量の研究データが
15:15
is created in a defective form.
今日までに得られています
15:17
And the reason that it rises in a defective form
そして言語プロセッサーが壊れてしまったのは
15:19
is because early in the baby's brain's life
幼年期の脳において
15:22
the machine process is noisy.
機械処理に雑音が多かったためです
15:26
It's that simple.
単純な理由です
15:28
It's a signal-to-noise problem. Okay?
これは信号とノイズの問題なのです
15:30
And there are a lot of things that contribute to that.
そこにはたくさんの原因があります
15:32
There are numerous inherited faults
原因となる
15:34
that could make the machine process noisier.
数々の遺伝的欠点もあります
15:36
Now I might say the noise problem could also occur
このノイズ問題は
15:39
on the basis of information provided
耳から入ってくる
15:42
in the world from the ears.
情報によっても起こりえます
15:45
If any -- those of you who are older in the audience know
みなさんの中で高齢の方はご存じかと思いますが
15:48
that when I was a child we understood that a child born with a cleft palate
わたしが子供の頃は 口蓋裂を持って生まれた子供は
15:51
was born with what we called mental retardation.
精神遅滞をもっていることを知っていました
15:55
We knew that they were going to be slow cognitively;
彼らは知覚的に鈍いことを知っていました
15:58
we knew they were going to struggle to learn to develop normal language abilities;
正常な言語能力の発達が困難なことを知っていました
16:02
and we knew that they were going to struggle to learn to read.
そして読み取りの学習も困難であることを知っていました
16:05
Most of them would be intellectual and academic failures.
彼らのほとんどが知的障害者になりました
16:09
That's disappeared. That no longer applies.
それもなくなりました もうそんなことはありません
16:13
That inherited weakness, that inherited condition
あの遺伝的脆弱性 遺伝的条件は
16:16
has evaporated.
消えて無くなりました
16:18
We don't hear about that anymore. Where did it go?
今ではそんな話は聞きません どうなったのでしょうか
16:20
Well, it was understood by a Dutch surgeon,
これはオランダの手術医によって
16:23
about 35 years ago,
35年前解明されました
16:25
that if you simply fix the problem early enough,
問題を早期に解決すれば
16:27
when the brain is still in this initial plastic period
可塑性がある期間
16:30
so it can set up this machinery adequately,
臨界期の始動期間に
16:32
in this initial set up time in the critical period,
脳はその機構を適切に構築し
16:35
none of that happens.
そんな問題は無くなります
16:37
What are you doing by operating on the cleft palate to correct it?
口蓋裂の手術はどういったものでしょう?
16:39
You're basically opening up
基本的には
16:42
the tubes that drain fluid from the middle ears,
中耳の管を開いて
16:44
which have had them reliably full.
そこの液体を吸い取ります
16:46
Every sound the child hears uncorrected is muffled.
液体によってその子が聞く全ての音は妨害されます
16:49
It's degraded.
音質が劣化します
16:51
The child's native language is such a case is not English.
そういった場合 その子の母国語は英語ではありません
16:53
It's not Japanese.
日本語でもありません
16:56
It's muffled English. It's degraded Japanese.
それは防音された英語であり 音質劣化した日本語であり
16:58
It's crap.
それはゴミです
17:01
And the brain specializes for it.
そして脳がそれに特化します
17:03
It creates a representation of language crap.
ゴミ語の表現を脳が作り
17:05
And then the child is stuck with it.
子供はそれから離れられなくなります
17:08
Now the crap doesn't just happen in the ear.
そうなるとゴミは耳だけで生じるものではなくなります
17:10
It can also happen in the brain.
脳でもゴミが生じるようになります
17:13
The brain itself can be noisy. It's commonly noisy.
脳自体が常に雑音まみれになります
17:15
There are many inherited faults that can make it noisier.
さらに それを悪化させる遺伝的要因も存在します
17:19
And the native language for a child with such a brain
そのような脳を持つ子供の母国語は
17:22
is degraded.
劣化します
17:25
It's not English. It's noisy English.
それは英語ではありません 雑音英語です
17:26
And that results in defective representations of sounds of words --
言葉の音の表現不良が起こります
17:30
not normal -- a different strategy,
異なる空間定数を持つ脳の
17:34
by a machine that has different time constants and different space constants.
正常でない方法で言語処理が行われます
17:37
And you can look in the brain of such a child and record those time constants.
そのような子供の脳を調べ その空間定数を記録することができます
17:40
They are about an order of magnitude longer,
それは約一桁長く
17:43
about 11 times longer in duration on average,
平均より持続時間が11倍
17:46
than in a normal child.
正常の子供より長いです
17:49
Space constants are about three times greater.
空間定数は約3倍です
17:51
Such a child will have memory and cognitive deficits
そのような子供は言語領域で
17:54
in this domain.
記憶と認知の問題を抱えるようになります
17:56
Of course they will. Because as a receiver of language,
当然です 言語を経験するにあたり
17:58
they are receiving it and representing it,
彼らはそれを経験し 表現します
18:01
and in information it's representing crap.
そして情報としてはそれはゴミを表現しているのです
18:03
And they are going to have poor reading skills.
彼らの読字技能は悪いでしょう
18:07
Because reading is dependent upon the translation of word sounds
なぜなら読字は言葉の音を
18:09
into this orthographic or visual
つづり あるいは視覚的に表現される形への
18:12
representational form.
変換に依存しているからです
18:15
If you don't have a brain representation of word sounds
言葉の音に関する脳内での表現がなければ
18:17
that translation makes no sense.
変換も意味を持ちません
18:19
And you are going to have corresponding abnormal neurology.
そして彼らはそれに対応した異常な神経を発達させます
18:22
Then these children increasingly
その後も彼らは
18:25
in evaluation after evaluation,
言語の扱い そして
18:27
in their operations in language, and their operations in reading --
読字の扱いに関する神経を発達させていき --
18:29
we document that abnormal neurology.
わたしたちはそれを記録します
18:31
The point is is that you can train the brain out of this.
重要なのはこうした状態の脳を訓練できるということです
18:36
A way to think about this is you can actually re-refine
その考え方とは
18:38
the processing capacity of the machinery
機構を変えることで
18:40
by changing it.
処理キャパシティーを再調整できるということです
18:42
Changing it in detail. It takes about 30 hours on the average.
あらゆる点で変えていきます それには平均して30時間かかります
18:44
And we've accomplished that in about 430,000 kids today.
わたしたちは今日までに 430,000 人の子供たちでそれを成し遂げました
18:47
Actually, probably about 15,000 children are being trained as we speak.
こうして喋っている間にも約 15,000 人の子供たちが訓練に参加しています
18:51
And actually when you look at the impacts, the impacts are substantial.
その効果は莫大です
18:56
So here we're looking at the normal distribution.
こちらは通常分布です
18:59
What we're most interested in is these kids on the left side of the distribution.
ここで注目するのは分布の左側にいる子供たちです
19:01
This is from about 3,000 children.
約 3,000 人います
19:03
You can see that most of the children on the left side of the distribution
この子供たちのほとんどが分布の左側から
19:05
are moving into the middle or the right.
中央あるいは右側へ移ります
19:08
This is in a broad assessment of their language abilities.
この分布は広範囲にわたる言語能力評価におけるものです
19:10
This is like an IQ test for language.
言語の IQ テストのようなものです
19:13
The impact in the distribution, if you trained every child
その効果はもしアメリカの子供全員を訓練したとしたら
19:15
in the United States, would be to shift the whole distribution to the right
分布全体が右側へシフトし
19:18
and narrow the distribution.
狭まるでしょう
19:21
This is a substantially large impact.
これは非常に大きな効果です
19:23
Think of a classroom of children in the language arts.
国語の授業を受ける子供たちのことを考えてみてください
19:25
Think of the children on the slow side of the class.
そのクラスで遅れている子供たちのことを考えてみてください
19:28
We have the potential to move most of those children
わたしたちはそういった子供たちのほとんどを
19:31
to the middle or to the right side.
分布の中央ないし右側へ移す力があります
19:33
In addition to accurate language training
正確な言語訓練に加え
19:35
it also fixes memory and cognition
記憶や認知能力
19:37
speech fluency and speech production.
流暢さや構成力も訓練されます
19:39
And an important language dependent skill is enabled by this training --
そして言語に依存している重要な技能も訓練できます
19:42
that is to say reading.
それは読字です
19:45
And to a large extent it fixes the brain.
脳を広範囲にわたって修正します
19:46
You can look down in the brain of a child
スタンフォード MIT UCSF UCLA
19:48
in a variety of tasks that scientists have at Stanford,
その他いくつもの科学者が考案した課題における
19:51
and MIT, and UCSF, and UCLA, and a number of other institutions.
子供の脳を調べることができます
19:54
And children operating in various language behaviors,
さまざまな言語活動や
20:00
or in various reading behaviors,
読字の作業をしている子供たちにおいて
20:03
you see for the most extent,
大部分の子供たちの
20:05
for most children, their neuronal responses,
ニューロン反応が
20:07
complexly abnormal before you start,
訓練前は以上だったものが
20:09
are normalized by the training.
ほとんど正常に戻ります
20:11
Now you can also take the same approach
さて この手法は
20:14
to address problems in aging.
そのまま加齢における問題に用いることができます
20:16
Where again the machinery is deteriorating now
ここでも脳の機構の劣化が見られ
20:19
from competent machinery, it's going south.
有能な機構は悪化の一途を辿ります
20:21
Noise is increasing in the brain.
脳内ではノイズが増加していっています
20:25
And learning modulation and control is deteriorating.
学習の調整や制御が劣化していっています
20:27
And you can actually look down on the brain of such an individual
そうした個人の脳を調べてみると
20:30
and witness a change in the time constants and space constants
言語を表現している脳領域で
20:32
with which, for example, the brain is representing language again.
時間定数と空間定数に変化が見られます
20:35
Just as the brain came out of chaos at the beginning,
初めに混沌から抜け出してきた脳は
20:38
it's going back into chaos in the end.
再び混沌の中へと戻ってしまいます
20:41
This results in declines in memory
その結果 記憶
20:44
in cognition, and in postural ability and agility.
認知 姿勢 機敏さの能力が低下します
20:46
It turns out you can train the brain of such an individual --
ところがそういった個人の脳は訓練でき
20:50
this is a small population of such individuals --
そのうちの少数ではありますが
20:52
train equally intensively for about 30 hours.
約 30 時間で集中力のある脳に訓練できます
20:55
These are 80- to 90-year-olds.
これは 80 歳から 90 歳の方のお話です
20:57
And what you see are substantial improvements of their immediate memory,
こちらのグラフは瞬間記憶の大幅な向上
21:00
of their ability to remember things after a delay,
時間をおいたときの想起力や
21:03
of their ability to control their attention,
注意の制御
21:05
their language abilities and visual-spatial abilities.
言語能力 そして視覚能力や空間能力の向上を示すものです
21:07
The overall neuropsychological index
訓練を受けたこの集団の
21:09
of these trained individuals in this population
全体的な神経心理学的指標は
21:11
is about two standard deviations.
二つの標準偏差に分かれます
21:14
That means that if you sit at the left side of the distribution,
つまり分布の左側にいる人の
21:16
and I'm looking at your neuropyschological abilities,
神経心理学的能力を調べたとき
21:18
the average person has moved to the middle
平均的な人は分布の中央ないし
21:21
or the right side of the distribution.
右側へと移るということです
21:23
It means that most people who are at risk for senility,
つまり老人ぼけの危険がある人のほとんどは
21:25
more or less immediately,
現在は事実上
21:27
are now in a protected position.
保障されている立場にあります
21:29
My issues are to try to get to rescuing
わたしの課題はより大勢の
21:32
older citizens more completely and in larger numbers,
高齢者を手助けすることです
21:35
because I think this can be done in this arena on a vast scale --
なぜならそれは可能だと思うからです それも大規模にです
21:38
and the same for kids.
子供についても同様です
21:41
My main interest is how to elaborate this science to address other maladies.
わたしの主な関心はこの研究成果を他の疾患にも活かすことです
21:43
I'm specifically interested in things like autism,
特に自閉症や麻痺など
21:46
and cerebral palsy, these great childhood catastrophes.
子供の大きな問題に関心があります
21:48
And in older age conditions like Parkinsonism,
高齢者ではパーキンソン病
21:51
and in other acquired impairments like schizophrenia.
それ以外では統合失調症などの後天的な障害に関心があります
21:54
Your issues as it relates to this science,
この研究に関連するところでは
21:59
is how to maintain your own high-functioning learning machine.
みなさんの課題はどのようにして自身の高機能な学習マシーンを維持するかです
22:02
And of course, a well-ordered life
そしてもちろん 学習が永続的に役割を果たす
22:05
in which learning is a continuous part of it, is key.
きちんとした人生がカギです
22:08
But also in your future is brain aerobics.
また頭の体操も必要になってきます
22:10
Get ready for it. It's going to be a part of every life
準備していてください そのうち
22:13
not too far in the future,
人生の一部になってきます
22:15
just like physical exercise
身体的な運動と同様に
22:17
is a part of every well organized life in the contemporary period.
この時代ではきちんとした人生に必要なことです
22:19
The other way that we will ultimately come to consider this
みなさんにとって重要なこの研究や科学を
22:23
literature and the science that is important to you
別の形で考慮するならば
22:27
is in a consideration of how to nurture yourself.
それは自身をどう育てていくかということです
22:30
Now that you know, now that science is telling us
みなさんは知りました
22:32
that you are in charge,
みなさんそれぞれに責任があり
22:35
that it's under your control,
みなさんの意志で対処できるのです
22:37
that your happiness, your well-being,
幸せ 健康
22:39
your abilities, your capacities,
能力 才能
22:41
are capable of continuous modification,
それらは変化し続けられると
22:43
continuous improvement,
改善し続けられると科学は示してくれました
22:46
and you're the responsible agent and party.
そしてみなさんが責任のある当事者なのです
22:48
Of course a lot of people will ignore this advice.
もちろん大勢がこのアドバイスを無視するでしょう
22:51
It will be a long time before they really understand it.
その人たちは本当に理解するのはまだまだ先でしょう
22:53
(Laughter)
(笑い)
22:55
Now that's another issue and not my fault.
それはまた別の問題であってわたしの責任ではありません
22:56
Okay. Thank you.
では ありがとうございました
22:58
(Applause)
(拍手)
23:00
Translator:Keiichi Kudo
Reviewer:Shigeomi SHIBATA

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Michael Merzenich - Neuroscientist
Michael Merzenich studies neuroplasticity -- the brain's powerful ability to change itself and adapt -- and ways we might make use of that plasticity to heal injured brains and enhance the skills in healthy ones.

Why you should listen

One of the foremost researchers of neuroplasticity, Michael Merzenich's work has shown that the brain retains its ability to alter itself well into adulthood -- suggesting that brains with injuries or disease might be able to recover function, even later in life. He has also explored the way the senses are mapped in regions of the brain and the way sensations teach the brain to recognize new patterns.

Merzenich wants to bring the powerful plasticity of the brain into practical use through technologies and methods that harness it to improve learning. He founded Scientific Learning Corporation, which markets and distributes educational software for children based on models of brain plasticity. He is co-founder and Chief Science Officer of Posit Science, which creates "brain training" software also based on his research.

Merzenich is professor emeritus of neuroscience at the University of California, San Francisco.

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