English-Video.net comment policy

The comment field is common to all languages

Let's write in your language and use "Google Translate" together

Please refer to informative community guidelines on TED.com

TEDxCaltech

Michael Dickinson: How a fly flies

マイケル・ディキンソン: ハエはどうやって飛ぶの?

Filmed
Views 1,589,718

昆虫が飛べるようになったことは、生物の進化において最も重要な出来事の一つに違いない。マイケル・ディキンソンが、身近な昆虫、ハエの飛行について語ります。小さな羽・巧みな羽ばたき・大きな力筋が生み出す、すばしこくて力強いハエの飛行。でも、一番の秘密はその脳の中に隠されています。(撮影地: TEDxCaltech)

- Biologist
Most people are irritated by the buzzing of a fly's wings. But biologist Michael Dickinson views the sound with a deep sense of wonder. Full bio

I grew成長しました upアップ watching見ている Star Trekトレッキング. I love Star Trekトレッキング.
僕はスタートレックを見て育った。
スタートレックが好きでたまらない。
00:16
Star Trekトレッキング made me want欲しいです to see見る alienエイリアン creatures生き物,
好きが高じて、エイリアンに会いたいと思うようになった
00:19
creatures生き物 fromから aa far-distant遠く離れた world世界.
遠い世界から来た生物にね
00:24
Butだけど basically基本的に, I figured思った outでる thatそれ I couldできた find見つける
まあ 自分が出会えるのはせいぜい
00:26
thoseそれら alienエイリアン creatures生き物 right on Earth地球.
地球上の変な生物くらいだろうと
分かってたけどね
00:29
Andそして what I do行う is I study調査 insects昆虫.
大人になって 僕は昆虫の研究者になった
00:32
I'm私は obsessed執拗な with〜と insects昆虫, particularly特に insect昆虫 flightフライト.
僕は昆虫に夢中で、
特にその飛び方に興味を持ってる
00:35
I think思う theその evolution進化 of insect昆虫 flightフライト is perhapsおそらく
昆虫の飛行という進化は、おそらく
00:38
one1 of theその most最も important重要 eventsイベント in theその history歴史 of life生活.
生命の歴史において最も重要な
出来事のひとつだろう
00:41
Withoutなし insects昆虫, there'd赤い be〜する noいいえ flowering開花 plants植物.
昆虫がいなければ 被子植物も出現せず
00:44
Withoutなし flowering開花 plants植物, thereそこ would〜する be〜する noいいえ
被子植物が存在しなければ 賢いサルたちが
00:46
clever賢い, fruit-eating果物を食べる primates霊長類 giving与える TEDテッド Talks交渉.
TED で話をすることもなかっただろうからね
00:48
(Laughter笑い)
(笑い声)
00:51
Now,
さて 先ほどの
00:53
Davidデビッド andそして Hidehiko隠し子 andそして Ketakiケタキ
デヴィッドとヒデヒコとケタキの3人が
00:55
gave与えた aa very非常に compelling説得力のある storyストーリー about
とても興味深い話をした
00:58
theその similarities類似点 betweenの間に fruitフルーツ flies飛行機 andそして humans人間,
ミバエと人間の類似点について
01:02
andそして thereそこ are manyたくさんの similarities類似点,
確かに、類似点がたくさんあるから
01:05
andそして soそう you君は mightかもしれない think思う thatそれ ifif humans人間 are similar類似 to fruitフルーツ flies飛行機,
ミバエと人間が似ているのかと
思う人がいるかもしれない
01:06
theその favoriteお気に入り behavior動作 of aa fruitフルーツ fly飛ぶ mightかもしれない be〜する thisこの, forために example ---
たとえば ミバエの好きな行動はこれだとか --
01:09
(Laughter笑い)
(笑い声)
01:13
butだけど in myじぶんの talkトーク, I don'tしない want欲しいです to emphasize強調する on theその similarities類似点
でも、今日は、人間とミバエの類似点ではなく
01:15
betweenの間に humans人間 andそして fruitフルーツ flies飛行機, butだけど ratherむしろ theその differences相違,
両者の違いについて、
01:18
andそして focusフォーカス on theその behaviors行動 thatそれ I think思う fruitフルーツ flies飛行機 excel優れた at〜で doingやっている.
そして、ミバエの長所について紹介しようと思う
01:21
Andそして soそう I want欲しいです to showショー you君は aa high-speed高速 videoビデオ sequenceシーケンス
まずは、高速カメラで撮影したものをお見せしましょう
01:27
of aa fly飛ぶ shotショット at〜で 7,000 framesフレーム per〜ごと second二番 in infrared赤外線 lighting点灯,
毎秒7000コマの赤外線映像だ
01:30
andそして to theその right, off-screenオフスクリーン, is an electronic電子 looming迫り来る predator捕食者
画面から外れた右の方に
捕食者が迫っていて
01:34
thatそれ is going行く to go行く at〜で theその fly飛ぶ.
ハエを狙っている
01:38
Theその fly飛ぶ is going行く to senseセンス thisこの predator捕食者.
ハエが捕食者を察知している
01:39
Itそれ is going行く to extend拡張する itsその legs outでる.
脚を伸ばして
01:41
It'sそれは going行く to sashayサシャイ away離れて
スッと逃げる
01:44
to liveライブ to fly飛ぶ another別の day.
命拾いしたね
01:45
Now I have持ってる carefully慎重に cropped切り取った thisこの sequenceシーケンス
この映像は人間の瞬きと
01:48
to be〜する exactly正確に theその duration期間 of aa human人間 eye blink点滅する,
同じ時間にカットしてある
01:50
soそう in theその time時間 thatそれ itそれ would〜する take取る you君は to blink点滅する yourきみの eye,
人間が一回瞬きをする間に
01:53
theその fly飛ぶ has持っている seen見た thisこの looming迫り来る predator捕食者,
ミバエが捕食者を発見して
01:56
estimated推定 itsその positionポジション, initiated開始された aa motorモーター patternパターン to fly飛ぶ itそれ away離れて,
位置を確認して
飛び去るための筋肉運動を開始した
01:59
beating打つ itsその wings at〜で 220 times aa second二番 asとして itそれ doesする soそう.
毎秒220回も羽ばたきながら
02:05
I think思う thisこの is aa fascinating魅力的な behavior動作
これはハエの脳がいかに高速に
02:10
thatそれ showsショー howどうやって fast速い theその fly'sフライ brain canできる processプロセス information情報.
情報を処理しているかを示す
興味深い動きだ
02:12
Now, flightフライト --- what doesする itそれ take取る to fly飛ぶ?
では飛行だけど -- 飛ぶには何が必要かな?
02:16
Wellよく, in order注文 to fly飛ぶ, justちょうど asとして in aa human人間 aircraft航空機,
飛ぶためには飛行機と同じように
02:19
you君は need必要 wings thatそれ canできる generate生成する sufficient十分 aerodynamic空力 forces,
十分な空気力を生み出す翼が必要だ
02:22
you君は need必要 an engineエンジン sufficient十分 to generate生成する theその powerパワー required必須 forために flightフライト,
飛行するための力を生み出す十分なエンジンと
02:24
andそして you君は need必要 aa controllerコントローラ,
制御装置も必要だ
02:28
andそして in theその first最初 human人間 aircraft航空機, theその controllerコントローラ wasあった basically基本的に
人類初の飛行機の制御装置は、基本的に
02:30
theその brain of Orvilleオービル andそして Wilburウィルバー sitting座っている in theその cockpitコックピット.
コクピットのライト兄弟の脳みそだった
02:32
Now, howどうやって doesする thisこの compare比較する to aa fly飛ぶ?
これをハエと比べるとどうだろう
02:36
Wellよく, I spent過ごした aa lotロット of myじぶんの early早い careerキャリア trying試す to figure数字 outでる
研究者になりたての頃 僕は
02:39
howどうやって insect昆虫 wings generate生成する enough十分な force to keepキープ theその flies飛行機 in theその air空気.
ハエの羽がどのようにして十分な浮力を
生み出しているか、との謎を解き明かそうと必死で研究していた
02:42
Andそして you君は mightかもしれない have持ってる heard聞いた howどうやって engineersエンジニア proved証明された
聞いたことないかな?
航空力学の計算によると
02:47
thatそれ bumblebeesバンブルビー couldn'tできなかった fly飛ぶ.
マルハナバチは飛べないことになるって
02:48
Wellよく, theその problem問題 wasあった in thinking考え thatそれ theその insect昆虫 wings
昆虫の羽の働きを飛行機と同じように
02:51
function関数 in theその way方法 thatそれ aircraft航空機 wings work作業. Butだけど they彼ら don'tしない.
考えていたのが間違いだったんだ
02:54
Andそして we我々 tackleタックル thisこの problem問題 by〜によって building建物 giant巨人,
この問題を解くため 動力学的に拡大した
02:57
dynamically動的に scaled縮尺 modelモデル robotロボット insects昆虫
巨大な昆虫のロボットを作って 実験を行った
03:00
thatそれ would〜する flapフラップ in giant巨人 poolsプール of mineralミネラル oil
ロボットを大きな鉱物油の中で羽ばたかせ
03:03
whereどこで we我々 couldできた study調査 theその aerodynamic空力 forces.
空気力学の力を観察した
03:06
Andそして itそれ turnsターン outでる thatそれ theその insects昆虫 flapフラップ their彼らの wings
そこで分かったんだけど
03:09
in aa very非常に clever賢い way方法, at〜で aa very非常に high高い angle角度 of attack攻撃
昆虫の羽ばたき方は とても賢くて
03:11
thatそれ creates作成する aa structure構造 at〜で theその leading先導 edgeエッジ of theその wing,
大きな迎角によって羽の先端に
03:13
aa little少し tornado-like竜巻のような structure構造 calledと呼ばれる aa leading先導 edgeエッジ vortex,
前縁渦と呼ばれる
竜巻状の流れを生み出す
03:17
andそして it'sそれは thatそれ vortex thatそれ actually実際に enables可能にする theその wings
この渦によって昆虫の羽は
03:20
to make作る enough十分な force forために theその animal動物 to stay滞在 in theその air空気.
十分な浮力を生み出すことができるんだ
03:23
Butだけど theその thingもの that'sそれは actually実際に most最も --- soそう, what's何ですか fascinating魅力的な
しかしながら、一番興味深いのは
03:26
is notない soそう muchたくさん thatそれ theその wing has持っている some一部 interesting面白い morphology形態学.
羽の形ではなくて羽の形状組織だ。
03:28
What's何ですか clever賢い is theその way方法 theその fly飛ぶ flapsフラップ itそれ,
なんて賢い羽の動かし方をしているんだろう!
03:31
whichどの of courseコース ultimately最終的に is controlled制御された by〜によって theその nervous神経質な systemシステム,
羽の動きは、結局のところ、神経で制御されていて
03:35
andそして thisこの is what enables可能にする flies飛行機 to perform実行する
そのおかげで ハエは自在に飛び回れる
03:38
theseこれら remarkable顕著 aerial空中 maneuversマヌーバ.
注目すべきは、飛行の巧みさ
03:41
Now, what about theその engineエンジン?
じゃあ エンジンはどうだろう?
03:44
Theその engineエンジン of theその fly飛ぶ is absolutely絶対に fascinating魅力的な.
ハエのエンジンはとても面白い
03:46
They彼ら have持ってる two typesタイプ of flightフライト muscle:
ハエには2種類の飛行筋があるんだ
03:48
so-calledいわゆる powerパワー muscle, whichどの is stretch-activatedストレッチ活性化,
力筋と呼ばれるものは 伸展活性型なんだけど
03:50
whichどの means手段 thatそれ itそれ activates活性化する itself自体 andそして doesする notない need必要 to be〜する controlled制御された
それ自体が活性型なので、
03:53
on aa contraction-by-contraction収縮 basis基礎 by〜によって theその nervous神経質な systemシステム.
伸縮の度に神経による制御を必要としない
03:57
It'sそれは specialized特化した to generate生成する theその enormous巨大な powerパワー required必須 forために flightフライト,
飛ぶための大きな力を生み出す
目的に特化した筋肉で
04:00
andそして itそれ fills塗りつぶす theその middle中間 portion部分 of theその fly飛ぶ,
ハエの胸部を占めている
04:05
soそう whenいつ aa fly飛ぶ hitsヒット yourきみの windshieldフロントガラス,
それ故、フロントガラスにハエが衝突した時
04:07
it'sそれは basically基本的に theその powerパワー muscle thatそれ you'reあなたは looking探している at〜で.
見えるのは ほとんどこの力筋なんだ
04:08
Butだけど attached添付された to theその baseベース of theその wing
でもその他に 羽の付け根には
04:11
is aa setセット of little少し, tiny小さな controlコントロール muscles筋肉
力は弱いけど 反応が非常に速い
小さな制御筋があって
04:13
thatそれ are notない very非常に powerful強力な at〜で allすべて, butだけど they're彼らは very非常に fast速い,
力は弱いけど 反応が非常に速い
小さな制御筋があって
04:16
andそして they're彼らは ableできる to reconfigure再構成する theその hingeヒンジ of theその wing
羽ばたきごとに 羽の蝶番を
04:19
on aa stroke-by-strokeストロークごとに basis基礎,
調整することができる
04:22
andそして thisこの is what enables可能にする theその fly飛ぶ to change変化する itsその wing
これによって ハエは羽ばたきを調整して
04:24
andそして generate生成する theその changes変更 in aerodynamic空力 forces
空気を操って
04:27
whichどの change変化する itsその flightフライト trajectory軌道.
違う方向に飛ぶことができる
04:30
Andそして of courseコース, theその role役割 of theその nervous神経質な systemシステム is to controlコントロール allすべて thisこの.
これを全て制御しているのが 神経系統だ
04:33
Soそう let'sさあ look見える at〜で theその controllerコントローラ.
では制御装置を見てみよう
04:36
Now flies飛行機 excel優れた in theその sortsソート of sensorsセンサ
ハエは優れたセンサーの持ち主だが
04:38
thatそれ they彼ら carryキャリー to thisこの problem問題.
それがいいことばかりとは限らない
04:40
They彼ら have持ってる antennaeアンテナ thatそれ senseセンス odors悪臭 andそして detect検出する wind detection検出.
彼らは、匂いと風向きを感知するアンテナの持ち主だ
04:43
They彼ら have持ってる aa sophisticated洗練された eye whichどの is
彼らは高度な眼を持っている
04:47
theその fastest最も速い visualビジュアル systemシステム on theその planet惑星.
それは、地上最速の視覚システムなんだ
04:48
They彼ら have持ってる another別の setセット of eyes on theその top of their彼らの head.
さらに 頭頂部にも一対の眼がある
04:51
We我々 have持ってる noいいえ ideaアイディア what they彼ら do行う.
その眼はどんな役割りをはたすのか、
私達がさっぱり分からない。
04:53
They彼ら have持ってる sensorsセンサ on their彼らの wing.
それらが、羽にセンサーがある。
04:55
Their彼らの wing is covered覆われた with〜と sensorsセンサ, includingを含む sensorsセンサ
羽がセンサーで覆われていて、
04:58
thatそれ senseセンス deformation変形 of theその wing.
そのセンサーの中で、
形状の変形を感知するセンサーもある。
05:02
They彼ら canできる even偶数 taste with〜と their彼らの wings.
羽で味覚まで備えている
05:04
One1 of theその most最も sophisticated洗練された sensorsセンサ aa fly飛ぶ has持っている
ハエのセンサーの中でも優れているのが
05:06
is aa structure構造 calledと呼ばれる theその halteresハート.
平均棍と呼ばれる器官だ
05:08
Theその halteresハート are actually実際に gyroscopesジャイロスコープ.
平均棍はジャイロスコープのような器官で
05:10
Theseこれら devicesデバイス beatビート backバック andそして forth前進 about 200 hertzヘルツ during flightフライト,
飛行中は200ヘルツで振り子運動する
05:12
andそして theその animal動物 canできる useつかいます themそれら to senseセンス itsその body rotation回転
ハエはこれを使って 体の回転を感知し
05:17
andそして initiate開始する very非常に, very非常に fast速い corrective矯正 maneuversマヌーバ.
素早く 飛行姿勢を修正することができる
05:19
Butだけど allすべて of thisこの sensory感覚 information情報 has持っている to be〜する processed処理された
しかし センサーからの情報は、すべて
脳で処理しなければならない
05:23
by〜によって aa brain, andそして yesはい, indeed確かに, flies飛行機 have持ってる aa brain,
そうだよ ハエにも脳があるんだ
05:26
aa brain of about 100,000 neuronsニューロン.
10万個の神経細胞からなる脳がね
05:29
Now severalいくつかの people at〜で thisこの conference会議
このコンファレンスの出席者の中にも
05:32
have持ってる already既に suggested示唆 thatそれ fruitフルーツ flies飛行機 couldできた serveサーブ neuroscience神経科学
ミバエの脳機能は単純だから
05:35
becauseなぜなら they're彼らは aa simple単純 modelモデル of brain function関数.
神経科学の研究に適している
なんて言う人がいるようだね
05:39
Andそして theその basic基本的な punchlineパンチライン of myじぶんの talkトーク is,
でも、侮るなかれ!
05:43
I'd私は like好きな to turn順番 thatそれ over以上 on itsその head.
僕に言わせれば、それは全くの勘違いだよ
05:45
I don'tしない think思う they're彼らは aa simple単純 modelモデル of anything何でも.
ハエの脳は単純なんかじゃないと思うんだ
05:47
Andそして I think思う thatそれ flies飛行機 are aa greatすばらしいです modelモデル.
素晴らしいモデルだ
05:50
They're彼らは aa greatすばらしいです modelモデル forために flies飛行機.
ハエにしてみればね
05:52
(Laughter笑い)
(笑い声)
05:55
Andそして let'sさあ explore探検する thisこの notion概念 of simplicity単純さ.
では なぜ単純だと思われてしまうのだろうか?
05:57
Soそう I think思う, unfortunately残念ながら, aa lotロット of neuroscientists神経科学者,
残念ながら、神経科学者はね、
06:00
we're私たちは allすべて somewhat幾分 narcissisticナルシシズム.
僕たちは自己中に考えがちだと思う
06:03
Whenいつ we我々 think思う of brain, we我々 of courseコース imagine想像する our我々の own自分の brain.
「脳」というと 自分たちの脳を基準に考える
06:05
Butだけど remember思い出す thatそれ thisこの kind種類 of brain,
でも、思い出してみて。こんな脳だよ。
06:08
whichどの is muchたくさん, muchたくさん smaller小さい
こんなとても小さい脳が
06:10
instead代わりに of 100 billion neuronsニューロン, itそれ has持っている 100,000 neuronsニューロン
-- 1000億個ではなく 10万個の細胞しかない --
06:12
butだけど thisこの is theその most最も common一般 form of brain on theその planet惑星
地球上で最も一般的な形態であって
06:15
andそして has持っている beenされている forために 400 million百万 years.
それは4億年前から続いている
06:17
Andそして is itそれ fairフェア to sayいう thatそれ it'sそれは simple単純?
これを単純だと言い切って良いのかな?
06:20
Wellよく, it'sそれは simple単純 in theその senseセンス thatそれ itそれ has持っている fewer少ない neuronsニューロン,
神経細胞の数は確かに少ない
06:23
butだけど is thatそれ aa fairフェア metricメトリック?
でもその基準で大丈夫なのか?
06:25
Andそして I would〜する propose提案する it'sそれは notない aa fairフェア metricメトリック.
僕は違うと思う
06:26
Soそう let'sさあ sortソート of think思う about thisこの. I think思う we我々 have持ってる to compare比較する ---
ちょっとこれについて考えてみよう
まずこの比較から見てもらおう --
06:29
(Laughter笑い) —
(笑い声)
06:32
we我々 have持ってる to compare比較する theその sizeサイズ of theその brain
脳の大きさとでその脳が何ができるか
06:33
with〜と what theその brain canできる do行う.
比較しなくちゃならない
06:39
Soそう I propose提案する we我々 have持ってる aa Trumpトランプ number,
トランプ数という指数があるとしよう
06:41
andそして theその Trumpトランプ number is theその ratio of thisこの man's男の
トランプ数の行動パターンの数を
06:43
behavioral行動的 repertoireレパートリー to theその number of neuronsニューロン in his brain.
神経細胞の数で割った値だ
06:46
We'll私たちは calculate計算する theその Trumpトランプ number forために theその fruitフルーツ fly飛ぶ.
同様にハエについても計算してみる
06:50
Now, howどうやって manyたくさんの people hereここに think思う theその Trumpトランプ number
どうだろう! ハエのトランプ数の方が高い
06:53
is higher高い forために theその fruitフルーツ fly飛ぶ?
と思う人いますか?
06:55
(Applause拍手)
(拍手)
06:58
It'sそれは aa very非常に smartスマート, smartスマート audience聴衆.
今日お越しの皆さんは頭がいいね
07:00
Yesはい, theその inequality不平等 goes行く in thisこの direction方向, orまたは I would〜する posit定位 itそれ.
そうなんだ、大きさと機能は必ずしも比例しない
07:04
Now I realize実現する thatそれ itそれ is aa little少し bitビット absurd不条理な
ハエと人間の行動パターンの数を比べるのは
07:07
to compare比較する theその behavioral行動的 repertoireレパートリー of aa human人間 to aa fly飛ぶ.
あまり合理的じゃないかも知れない
07:09
Butだけど let'sさあ take取る another別の animal動物 justちょうど asとして an example. Here'sここにいる aa mouseマウス.
じゃあ 他の動物はどうだろう?
たとえばネズミ
07:13
Aa mouseマウス has持っている about 1,000 times asとして manyたくさんの neuronsニューロン asとして aa fly飛ぶ.
ネズミはハエの1000倍の神経細胞をもっている
07:17
I used中古 to study調査 miceマウス. Whenいつ I studied研究した miceマウス,
昔 ネズミを研究していた。その当時は
07:21
I used中古 to talkトーク really本当に slowlyゆっくり.
僕だって ゆっくり喋っていた
07:23
Andそして then次に something何か happened起こった whenいつ I started開始した to work作業 on flies飛行機.
でもハエの研究を始めてから 何かが変わったんだ
07:26
(Laughter笑い)
(笑い声)
07:29
Andそして I think思う ifif you君は compare比較する theその naturalナチュラル history歴史 of flies飛行機 andそして miceマウス,
ハエとネズミは 博物学的に見て共通点がある
07:31
it'sそれは really本当に comparable匹敵します. They彼ら have持ってる to forage飼料 forために foodフード.
食べ物を漁ったり
07:35
They彼ら have持ってる to engage従事する in courtship求愛.
求愛行動をしたり
07:38
They彼ら have持ってる sexセックス. They彼ら hide隠す fromから predators捕食者.
交尾をしたり 捕食者から隠れたりする
07:40
They彼ら do行う aa lotロット of theその similar類似 thingsもの.
共通点はたくさんあるけど
07:44
Butだけど I would〜する argue主張する thatそれ flies飛行機 do行う moreもっと.
ハエの方が行動パターンが多いと 僕は思う
07:46
Soそう forために example, I'm私は going行く to showショー you君は aa sequenceシーケンス,
たとえば これから見せる映像
07:48
andそして I have持ってる to sayいう, some一部 of myじぶんの funding資金調達 comes来る fromから theその military軍事,
ああ、ちょっと言っておかなくちゃ。
実を言うと、僕は、軍から一部、資金援助を受けているんだ。
07:51
soそう I'm私は showing表示 thisこの classified分類された sequenceシーケンス
だから、この極秘映像を見たことは内緒だよ
07:55
andそして you君は cannotできない discuss話し合います itそれ outside外側 of thisこの roomルーム. Okayはい?
決して誰にも口外しないでね! OK?
07:57
Soそう I want欲しいです you君は to look見える at〜で theその payloadペイロード
ハエのお尻にぶら下がっている
08:01
at〜で theその tail of theその fruitフルーツ fly飛ぶ.
爆弾に注意しながら見てほしい
08:03
Watch時計 itそれ very非常に closely密接に,
近くに来て、よく見てごらん。
08:06
andそして you'llあなたは see見る whyなぜ myじぶんの six-year-old6歳 son息子
うちの6歳の息子が 神経科学者になると
08:08
now wants望む to be〜する aa neuroscientist神経科学者.
言い出した理由が分かるから
08:13
Wait待つ forために itそれ.
タイミングを計って
08:17
Pshhewpshhew.
ドーン
08:19
Soそう at〜で least少なくとも you'llあなたは admit認める thatそれ ifif fruitフルーツ flies飛行機 are notない asとして clever賢い asとして miceマウス,
少なくとも、ハエがネズミほど賢くない、という事はお分かりでしょう。
08:20
they're彼らは at〜で least少なくとも asとして clever賢い asとして pigeonsハト. (Laughter笑い)
少なくとも、ハト並の知能を持っている。
(笑い声)
08:23
Now, I want欲しいです to get取得する across横断する thatそれ it'sそれは notない justちょうど aa matter問題 of numbers数字
まずはね、それは、神経細胞の数だけじゃなく、
08:28
butだけど alsoまた、 theその challengeチャレンジ forために aa fly飛ぶ to compute計算する
ハエはあんなに小さな神経細胞で
08:32
everythingすべて itsその brain has持っている to compute計算する with〜と suchそのような tiny小さな neuronsニューロン.
全ての情報を処理しているんだ、という事をお伝えしたい。
08:35
Soそう thisこの is aa beautiful綺麗な image画像 of aa visualビジュアル interneuron介在 fromから aa mouseマウス
これはジェフ・リックマンから借りてきた
08:38
thatそれ came来た fromから Jeffジェフ Lichtman'sライトマン lab研究室,
ネズミの神経細胞の美しい写真だ
08:41
andそして you君は canできる see見る theその wonderful素晴らしい imagesイメージ of brains頭脳
その脳の美しい画像を見られるよ
08:43
thatそれ he showed示した in his talkトーク.
彼は、講演で画像を見せたんだ。
08:47
Butだけど upアップ in theその cornerコーナー, in theその right cornerコーナー, you'llあなたは see見る,
右端の上にあるのは 同じ縮尺で示された
08:50
at〜で theその same同じ scale規模, aa visualビジュアル interneuron介在 fromから aa fly飛ぶ.
ハエの神経細胞だ
08:52
Andそして I'll私はよ expand拡大する thisこの upアップ.
拡大してみよう
08:56
Andそして it'sそれは aa beautifully美しく complex複合体 neuronニューロン.
素晴らしく細かな神経細胞だよね。
08:58
It'sそれは justちょうど very非常に, very非常に tiny小さな, andそして there'sそこに lotsロット of biophysical生物物理学的 challenges挑戦
生物物理学的には こんな小さな神経細胞で
09:00
with〜と trying試す to compute計算する information情報 with〜と tiny小さな, tiny小さな neuronsニューロン.
大量の情報を処理しようとするんだ。
09:04
Howどうやって small小さい canできる neuronsニューロン get取得する? Wellよく, look見える at〜で thisこの interesting面白い insect昆虫.
神経細胞はどこまで小さくなれるのか?
ここに面白い虫がいる
09:07
Itそれ looks外見 sortソート of like好きな aa fly飛ぶ. Itそれ has持っている wings, itそれ has持っている eyes,
見た目はハエに似ているね
09:11
itそれ has持っている antennaeアンテナ, itsその legs, complicated複雑な life生活 history歴史,
羽・眼・アンテナ・脚があり
ライフサイクルも複雑
09:13
it'sそれは aa parasite寄生虫, itそれ has持っている to fly飛ぶ aroundまわり andそして find見つける caterpillarsキャタピラー
実は毛虫に寄生する寄生虫なんだ
09:16
to parasatize寄生する,
実は毛虫に寄生する寄生虫なんだ
09:19
butだけど notない onlyのみ is itsその brain theその sizeサイズ of aa salt grain,
そして、それは、塩粒と同じ大きさの脳というだけでなく、
09:20
whichどの is comparable匹敵します forために aa fruitフルーツ fly飛ぶ,
ミバエと比べると
09:25
itそれ is theその sizeサイズ of aa salt grain.
体全体が塩粒くらいの大きさしかない
09:27
Soそう here'sここにいる some一部 otherその他 organisms生物 at〜で theその similar類似 scale規模.
他の生命体と大きさを比べてみよう
09:29
Thisこの animal動物 is theその sizeサイズ of aa parameciumパラメシウム andそして an amoebaアメーバ,
ゾウリムシやアメーバと同じくらいの大きさだけど
09:33
andそして itそれ has持っている aa brain of 7,000 neuronsニューロン that'sそれは soそう small小さい ---
非常に小さな7000個の神経細胞からなる脳を持っている
09:37
you君は know知っている theseこれら thingsもの calledと呼ばれる cell細胞 bodies you'veあなたは beenされている hearing聴覚 about,
君達、聞いた事があるかな?これらの細胞体と呼ばれるもので
09:41
whereどこで theその nucleus of theその neuronニューロン is?
神経細胞の核は細胞体に入っているんだ。
09:44
Thisこの animal動物 gets取得 rid除去する of themそれら becauseなぜなら they彼ら take取る upアップ tooあまりにも muchたくさん spaceスペース.
これは、この大きさでさえ、あまりに場所を取りすぎるから
取り除かれている
09:45
Soそう thisこの is aa sessionセッション on frontiersフロンティア in neuroscience神経科学.
今回のテーマは神経科学の最前線なんだ
09:49
I would〜する posit定位 thatそれ one1 frontierフロンティア in neuroscience神経科学 is to figure数字 outでる howどうやって theその brain of thatそれ thingもの works作品.
ある神経科学の最前線では、脳が機能する仕組みを解き明かすことができる、と仮定してみよう
含まれているだろう
09:51
Butだけど let'sさあ think思う about thisこの. Howどうやって canできる you君は make作る aa small小さい number of neuronsニューロン do行う aa lotロット?
一緒に考えみよう。少数の神経細胞でたくさんの処理を行うには
どうすればいいのか?
09:57
Andそして I think思う, fromから an engineeringエンジニアリング perspective視点,
工学的観点から見ると
10:02
you君は think思う of multiplexing多重化.
君たちは、多重化と考えるかもしれないね。
10:05
You君は canできる take取る aa hardwareハードウェア andそして have持ってる thatそれ hardwareハードウェア
ある機器を用いて、その装置に
10:06
do行う different異なる thingsもの at〜で different異なる times,
違う時間にに違う処理をさせる
10:09
orまたは have持ってる different異なる parts部品 of theその hardwareハードウェア doingやっている different異なる thingsもの.
又は、その装置の他の部分で違う処理をさせるんだ。
10:11
Andそして theseこれら are theその two conceptsコンセプト I'd私は like好きな to explore探検する.
僕が調べてみたいのは2つある
10:14
Andそして they're彼らは notない conceptsコンセプト thatそれ I've私は come来る upアップ with〜と,
これらの概念は僕が思いついたものではなく
10:17
butだけど conceptsコンセプト thatそれ have持ってる beenされている proposed提案された by〜によって othersその他 in theその past過去.
他の人たちが過去に提唱していたものだ
10:19
Andそして one1 ideaアイディア comes来る fromから lessonsレッスン fromから chewing噛む crabsカニ.
その一つは カニの噛み方からヒントを得ている
10:23
Andそして I don'tしない mean平均 chewing噛む theその crabsカニ.
僕らがカニを噛むんじゃないよ
10:26
I grew成長しました upアップ in Baltimoreボルチモア, andそして I chew噛む crabsカニ very非常に, very非常に wellよく.
僕はボルチモア育ちだから
カニを噛むのは超得意だけどね
10:28
Butだけど I'm私は talking話す about theその crabsカニ actually実際に doingやっている theその chewing噛む.
いま話してるのは
カニ自身の咀嚼行動についてだ
10:32
Crabカニ chewing噛む is actually実際に really本当に fascinating魅力的な.
カニの咀嚼行動は実に興味深い
10:35
Crabsカニ have持ってる thisこの complicated複雑な structure構造 under their彼らの carapace甲羅
カニの甲羅の下には
複雑な器官があって
10:37
calledと呼ばれる theその gastric胃の millミル
咀嚼器と呼ばれる
10:40
thatそれ grinds粉砕する their彼らの foodフード in aa variety品種 of different異なる ways方法.
いろんな風に食べ物をかみ砕くことができる
10:41
Andそして here'sここにいる an endoscopic内視鏡的 movie映画 of thisこの structure構造.
これは咀嚼器の内視鏡映像
10:44
Theその amazing素晴らしい thingもの about thisこの is thatそれ it'sそれは controlled制御された
咀嚼器の何がすごいかというと
10:49
by〜によって aa really本当に tiny小さな setセット of neuronsニューロン, about two dozenダース neuronsニューロン
わずか20個程度の神経細胞で
10:51
thatそれ canできる produce作物 aa vast広大 variety品種 of different異なる motorモーター patternsパターン,
多様な筋肉運動のパターンを
作り出している点だ
10:55
andそして theその reason理由 itそれ canできる do行う thisこの is thatそれ thisこの little少し tiny小さな ganglion神経節
これが可能なのは カニの小さな神経節が
11:00
in theその crabカニ is actually実際に inundated浸水した by〜によって manyたくさんの, manyたくさんの neuromodulators神経調節薬.
多種の神経調節物質に浸されているからだ
11:04
You君は heard聞いた about neuromodulators神経調節薬 earlier先に.
神経調整物質については、さっきのスピーチにも登場したね
11:08
Thereそこ are moreもっと neuromodulators神経調節薬
神経細胞よりも多くの 神経調節物質があって
11:10
thatそれ alter変更する, thatそれ innervate神経支配する thisこの structure構造 thanより actually実際に neuronsニューロン in theその structure構造,
それを変化させたり、実際に、その器官の神経細胞の数よりも多くを刺激したりしている
11:13
andそして they're彼らは ableできる to generate生成する aa complicated複雑な setセット of patternsパターン.
そして、その事が 複雑な運動パターンを生み出す事を可能にしている
11:18
Andそして thisこの is theその work作業 by〜によって Eveイブ Marderマード andそして her彼女 manyたくさんの colleagues同僚
ここにイブ・マーダーと仲間たちの長年の研究成果がある
11:22
who've誰が beenされている studying勉強する thisこの fascinating魅力的な systemシステム
彼らは素晴らしい組織の研究していて
11:26
thatそれ showショー howどうやって aa smaller小さい clusterクラスタ of neuronsニューロン
それは、どんな少数の神経細胞の集まりでも
11:28
canできる do行う manyたくさんの, manyたくさんの, manyたくさんの thingsもの
いろんなことができる という事を明らかにしているんだ
11:30
becauseなぜなら of neuromodulation神経調節 thatそれ canできる take取る place場所 on aa moment-by-moment瞬間 basis基礎.
というのも、根本的に、神経調節は刻々と発生するからね
11:32
Soそう thisこの is basically基本的に multiplexing多重化 in time時間.
すなわち、これは基本的には、時間的多重化という事だ
11:37
Imagine想像する aa networkネットワーク of neuronsニューロン with〜と one1 neuromodulator神経調節薬.
1つの神経調節物質に、1つの神経細胞網があると想像してごらん。
11:39
You君は select選択する one1 setセット of cells細胞 to perform実行する one1 sortソート of behavior動作,
ある神経調整物質といくつかの細胞に
ある行動を割り当てて
11:42
another別の neuromodulator神経調節薬, another別の setセット of cells細胞,
別の神経調節物質と細胞に
別の行動を割り当てていくと
11:46
aa different異なる patternパターン, andそして you君は canできる imagine想像する
非常に複雑な運動パターンが可能になることが
11:48
you君は couldできた extrapolate外挿する to aa very非常に, very非常に complicated複雑な systemシステム.
これで想像できるだろう
11:50
Is thereそこ anyどれか evidence証拠 thatそれ flies飛行機 do行う thisこの?
ハエも同じだろうか?
11:54
Wellよく, forために manyたくさんの years in myじぶんの laboratory研究室 andそして otherその他 laboratories研究所 aroundまわり theその world世界,
長年に渡り 私の研究所でも、世界中の研究所でも
11:56
we've私たちは beenされている studying勉強する fly飛ぶ behaviors行動 in little少し flightフライト simulatorsシミュレータ.
小さな飛行シミュレーターを使って
ハエの行動を研究してきた
11:59
You君は canできる tetherテザー aa fly飛ぶ to aa little少し stickスティック.
ハエを棒の先にくっつけて
12:02
You君は canできる measure測定 theその aerodynamic空力 forces it'sそれは creating作成.
空気力を計測するんだ
12:04
You君は canできる let〜する theその fly飛ぶ play遊びます aa little少し videoビデオ gameゲーム
ハエがテレビゲームをやっているような格好になる
12:06
by〜によって letting〜する itそれ fly飛ぶ aroundまわり in aa visualビジュアル display表示.
映像の中にハエを飛ばしておくことによって
12:09
Soそう let〜する me showショー you君は aa little少し tiny小さな sequenceシーケンス of thisこの.
この続きを少しお見せしましょう
12:13
Here'sここにいる aa fly飛ぶ
一匹のハエがいるね
12:15
andそして aa large infrared赤外線 view見る of theその fly飛ぶ in theその flightフライト simulatorシミュレータ,
飛行シミュレーターの中のハエの大きな赤外線映像で、
12:16
andそして thisこの is aa gameゲーム theその flies飛行機 love to play遊びます.
これは、ハエが好むゲームの一つなんだ。
12:20
You君は allow許す themそれら to steer操縦する towards方向 theその little少し stripeストライプ,
ハエが 小さな縞模様の方に飛んでいくように仕向けると
12:22
andそして they'll彼らは justちょうど steer操縦する towards方向 thatそれ stripeストライプ forever永遠に.
ハエは 長時間 これを続けようとする。
12:24
It'sそれは part of their彼らの visualビジュアル guidanceガイダンス systemシステム.
ハエの視線誘導システムに
もともと組み込まれている働きなんだ
12:27
Butだけど very非常に, very非常に recently最近, it'sそれは beenされている possible可能
でも、ごく最近では こうした行動領域を
12:30
to modify変更する theseこれら sortsソート of behavioral行動的 arenasアリーナ forために physiologies生理学.
生理学的に変更することが可能になっている
12:33
Soそう thisこの is theその preparation準備 thatそれ one1 of myじぶんの former前者 post-docsポストドキュメント,
これは、以前、ここでギャビー・メイモンがポスドクだった頃に研究していた準備段階のものなんだけど、
12:38
Gabyギャビー Maimonメイモン, who'sだれの now at〜で Rockefellerロッキーフェラー, developed発展した,
今、彼はロックフェラー大学でこれを完成させたんだ。
12:40
andそして it'sそれは basically基本的に aa flightフライト simulatorシミュレータ
それは 単なる飛行シミュレーターではなく
12:43
butだけど under conditions条件 whereどこで you君は actually実際に canできる stickスティック an electrode電極
ハエの脳に電極を挿入して
12:44
in theその brain of theその fly飛ぶ andそして record記録
遺伝子的に特定された神経細胞の
12:47
fromから aa genetically遺伝的に identified特定された neuronニューロン in theその fly'sフライ brain.
電流を記録することができる
12:50
Andそして thisこの is what one1 of theseこれら experiments実験 looks外見 like好きな.
これらの実験の様子のひとつがこちら。
12:53
Itそれ wasあった aa sequenceシーケンス taken撮影 fromから another別の post-docポストドクター in theその lab研究室,
実験室では、ポスドクから後任のポスドクへ実験が引き継がれていたんだ。
12:56
Bettinaベティナ Schnellシュネル.
後任者は ベッティナ・シュネル。
12:59
Theその green traceトレース at〜で theその bottom is theその membrane potential潜在的な
画面下の緑の線は
13:00
of aa neuronニューロン in theその fly'sフライ brain,
ハエの脳細胞の膜電位だ。
13:03
andそして you'llあなたは see見る theその fly飛ぶ start開始 to fly飛ぶ, andそして theその fly飛ぶ is actually実際に
ほら、ハエが飛び始めたよ。
13:05
controlling制御する theその rotation回転 of thatそれ visualビジュアル patternパターン itself自体
模様の回転は ハエ自身が羽の動きで制御している
13:08
by〜によって itsその own自分の wing motionモーション,
模様の回転は ハエ自身が羽の動きで制御している
13:11
andそして you君は canできる see見る thisこの visualビジュアル interneuron介在
視覚介在神経が見えるよね
13:13
respond応答する to theその patternパターン of wing motionモーション asとして theその fly飛ぶ flies飛行機.
ハエが飛ぶ時に、 これが羽の運動パターンに
反応するんだ
13:15
Soそう forために theその first最初 time時間 we've私たちは actually実際に beenされている ableできる to record記録
だから、初めて我々が
13:19
fromから neuronsニューロン in theその fly'sフライ brain whilewhile theその fly飛ぶ
ハエの脳神経の電流を記録することができるようになったんだ
13:21
is performing実行する sophisticated洗練された behaviors行動 suchそのような asとして flightフライト.
飛行など という高度な行動を行っているときでもね
13:24
Andそして one1 of theその lessonsレッスン we've私たちは beenされている learning学習
その結果、我々が学んだ事の一つは
13:29
is thatそれ theその physiology生理 of cells細胞 thatそれ we've私たちは beenされている studying勉強する
細胞生理学だ。
13:31
forために manyたくさんの years in quiescent静止している flies飛行機
我々は長年に渡って、 静止状態のハエの神経細胞を研究してきたんだけど、
13:33
is notない theその same同じ asとして theその physiology生理 of thoseそれら cells細胞
そこには 生理学的な違いがある
13:35
whenいつ theその flies飛行機 actually実際に engage従事する in activeアクティブ behaviors行動
彼らが運動中の時のハエの神経細胞では-
13:38
like好きな flying飛行 andそして walking歩く andそして soそう forth前進.
飛行や歩行などの運動って事なんだけど。
13:41
Andそして whyなぜ is theその physiology生理 different異なる?
なぜ生理学的な違いが生じるのか?
13:43
Wellよく itそれ turnsターン outでる it'sそれは theseこれら neuromodulators神経調節薬,
実はね、神経調節物質が重要な役割を
果たしていることが分かったんだ。
13:46
justちょうど like好きな theその neuromodulators神経調節薬 in thatそれ little少し tiny小さな ganglion神経節 in theその crabsカニ.
カニの場合と同様 ここでも
13:48
Soそう here'sここにいる aa picture画像 of theその octopamineオクトパミン systemシステム.
これはオクトパミン系の写真だ
13:52
Octopamineオクトパミン is aa neuromodulator神経調節薬
オクトパミンは神経調節物質だ。
13:55
thatそれ seems思われる to play遊びます an important重要 role役割 in flightフライト andそして otherその他 behaviors行動.
それは、飛行などの行動に重要な役割を果たすらしい
13:57
Butだけど thisこの is justちょうど one1 of manyたくさんの neuromodulators神経調節薬
これは、多くの神経調節物質の一つだ
14:01
that'sそれは in theその fly'sフライ brain.
そう、ハエの脳だよ
14:03
Soそう I really本当に think思う thatそれ, asとして we我々 learn学ぶ moreもっと,
だから研究を進めていけば
14:04
it'sそれは going行く to turn順番 outでる thatそれ theその whole全体 fly飛ぶ brain
その事が明らかになるだろう。
14:07
is justちょうど like好きな aa large versionバージョン of thisこの stomatogastric口腔衛生 ganglion神経節,
ハエの脳全体が、カニの咀嚼器の神経節と同じようであり、
14:10
andそして that'sそれは one1 of theその reasons理由 whyなぜ itそれ canできる do行う soそう muchたくさん with〜と soそう few少数 neuronsニューロン.
そして、どうして少ない神経細胞で多くの処理を行えるのか、という理由の一つ
14:13
Now, another別の ideaアイディア, another別の way方法 of multiplexing多重化
もう一つの考え方、そして他の多重化の方法について考えてみよう
14:17
is multiplexing多重化 in spaceスペース,
空間的多重化では
14:20
having持つ different異なる parts部品 of aa neuronニューロン
神経細胞の別々の部分で
14:22
do行う different異なる thingsもの at〜で theその same同じ time時間.
同時に別々の処理を行う
14:23
Soそう here'sここにいる two sortソート of canonical正準 neuronsニューロン
これは2種類の標準的な神経細胞
14:25
fromから aa vertebrate脊椎動物 andそして an invertebrate無脊椎動物,
脊椎動物と無脊椎動物からの
14:27
aa human人間 pyramidalピラミッド型 neuronニューロン fromから Ramonラモン yy Cajalカザル,
ラモン・イ・カハールによる
人間の錐体細胞の図
14:29
andそして another別の cell細胞 to theその right, aa non-spiking非スパイク interneuron介在,
右にある他の細胞は、ノンスパイキング介在神経細胞の図
14:33
andそして thisこの is theその work作業 of Alanアラン Watsonワトソン andそして Malcolmマルコム Burrows巣穴 manyたくさんの years ago,
そして、これは、ずっと以前のアラン・ワトソンとマルコム・バロウズの業績なんだ
14:37
andそして Malcolmマルコム Burrows巣穴 came来た upアップ with〜と aa prettyかなり interesting面白い ideaアイディア
マルコムは面白い考え方を提案した
14:41
basedベース on theその fact事実 thatそれ thisこの neuronニューロン fromから aa locustイナゴ
ある昆虫の神経細胞に基づいていて、
14:44
doesする notない fire火災 actionアクション potentialsポテンシャル.
活動電位を発火させないんだ。
14:47
It'sそれは aa non-spiking非スパイク cell細胞.
それがノンスパイキング細胞だ。
14:49
Soそう aa typical典型的な cell細胞, like好きな theその neuronsニューロン in our我々の brain,
僕たちの脳神経細胞の様な 、一般的な神経細胞は
14:51
has持っている aa region領域 calledと呼ばれる theその dendrites樹状突起 thatそれ receives受け取る input入力,
樹状突起と呼ばれる部分があって
14:53
andそして thatそれ input入力 sums合計 together一緒に
そこで受けた入力がたまると
14:56
andそして will意志 produce作物 actionアクション potentialsポテンシャル
活動電位が発生して
14:59
thatそれ run走る downダウン theその axon軸索 andそして then次に activate活性化する
軸索突起を伝わり
15:01
allすべて theその output出力 regions地域 of theその neuronニューロン.
神経細胞の出力部分を活性化させる
15:03
Butだけど non-spiking非スパイク neuronsニューロン are actually実際に quiteかなり complicated複雑な
でも、ノンスパイキング神経細胞は
もっと複雑だ
15:06
becauseなぜなら they彼ら canできる have持ってる input入力 synapsesシナプス andそして output出力 synapsesシナプス
というのも、入力シナプスと出力シナプスが
複雑に絡み合っていて
15:08
allすべて interdigitated絡み合った, andそして there'sそこに noいいえ singleシングル actionアクション potential潜在的な
全ての出力を駆動する
単一の活動電位というものがない
15:12
thatそれ drivesドライブ allすべて theその outputs出力 at〜で theその same同じ time時間.
つまり同じ時間に全てを出力するようにできているからなんだね。
15:15
Soそう there'sそこに aa possibility可能性 thatそれ you君は have持ってる computational計算上の compartmentsコンパートメント
とすれば ある可能性が出てくる。それは計算用のブロックが区切られていて
15:18
thatそれ allow許す theその different異なる parts部品 of theその neuronニューロン
一つの神経細胞の別々の部分で
15:22
to do行う different異なる thingsもの at〜で theその same同じ time時間.
別々の処理を行っている可能性がある
という事なんだ。
15:26
Soそう theseこれら basic基本的な conceptsコンセプト of multitaskingマルチタスキング in time時間
時間的な多重化という これらの基本的考え、
15:29
andそして multitaskingマルチタスキング in spaceスペース,
そして 空間的な多重化は
15:33
I think思う theseこれら are thingsもの thatそれ are true真実 in our我々の brains頭脳 asとして wellよく,
基礎概念としては 人間の脳にも当てはまる
15:36
butだけど I think思う theその insects昆虫 are theその true真実 mastersマスター of thisこの.
でも 昆虫の多重化の方が発達しているんだ
15:39
Soそう I hope希望 you君は think思う of insects昆虫 aa little少し bitビット differently異なって next time時間,
今日の話で 昆虫に対する考え方が変わったかな?
15:41
andそして asとして I sayいう upアップ hereここに, pleaseお願いします think思う before you君は swatスワット.
今度ハエたたきを振り回す前に
今日の話を思い出してください
15:44
(Applause拍手)
(拍手)
15:47
Translated by Seiko Hirofuji
Reviewed by Darryl Cook

▲Back to top

About the speaker:

Michael Dickinson - Biologist
Most people are irritated by the buzzing of a fly's wings. But biologist Michael Dickinson views the sound with a deep sense of wonder.

Why you should listen

Some things are so commonplace that they barely register our attention. Michael Dickinson has dedicated much of his research to one such thing -- the flight of the fly. Dickinson aims to understand how a fly's nervous system allows it to accomplish such incredible aerodynamic feats. Affectionately dubbed the "Fly Guy" by The Scientist, Dickinson's research brings together zoology, neuroscience and fluid mechanics.

Dickinson was named a MacArthur Fellow in 2001. He is now a professor of biology at the University of Washington, where he heads The Dickinson Lab. The lab conducts research into insect flight control, animal brain recordings, animal/robot interactions and animal visual navigation and welcomes students with an interest in studying insect flight, behavior and evolution from an interdisciplinary approach perspective. 

More profile about the speaker
Michael Dickinson | Speaker | TED.com