00:01
今回は、ヒトの手はなぜ器用なのか、そしてそこの理解からつながる最新の義手などの話について紹介したいと思います。
サイエンスポットは最新の科学技術にスポットライトを当てるポッドキャストです。ホストはサイエントークのレンです。
はい、ということで今回は、ヒトの手はなぜ器用なのかっていう面白い問いについてちょっと話してみたいなと思っております。
最初にちょっと紹介すると、今回科学系ポッドキャストの日というイベントに参加しているエピソードになります。
こちらは、毎月ポッドキャスト番組ホストが決まりまして、そのホストがトークテーマを設定して、いろんな番組でその共通トークテーマでお話しすると。
そのエピソードたちはプレイリストにまとめて紹介したりとか、あとはSNSのハッシュタグ科学系ポッドキャストの日で皆さんシェアして、新しい番組を見つけようという企画になっております。
今月のテーマは人工ということで、ホストはものづくりのラジオの渋長さんがホストになっております。
ホストありがとうございます。人工ですね。人工○○っていろいろ考えつくと思うんですけど、今回は人工の手とか体ですね。
そういったものに結構ストレートに答えてみようかなと思って、このエピソードを考えてみました。
まず最初にその人工○○っていう前に結構面白い最新の研究があったので、それをきっかけで話そうと思ったんですけど。
まず手の動きって、例えば今僕の目の前にはコップがあるんですけど、そのコップを取ろうって脳が命令して指先がちゃんとコップの取っ手をつかんで持ち上げるみたいな、結構精密な動きをしてるんですよね。
これって他の動物だとなかなかできないことで、一部霊長類とかもできたりするんですけど、犬とか猫とかはそんなに手が器用じゃないから難しいとか、あんまり霊長類以外ではいないですよね。
そうやって細かく手とか指を動かして、何か複雑なことをするという。じゃあなんで逆に言うと僕たちの手ってこんなに器用に動くんだろうっていうのは、この人類の進化に関わるすごい大きな謎としてずっとありますと。
この謎に対して今年に入ってから結構面白い発表があって、新しい神経と古い神経みたいなお話なんですよね。
この研究成果っていうのは、玉川大学農科学研究所の竹井智彦教授、大谷智道氏、そして国立精神神経医療研究センターの関和彦氏を中心とする研究グループによって、2月12日に発表されました。
03:07
これサイエンスアドバンシーズっていう論文に発表されております。ちょっとこれ複雑な話なんで、すごい簡単なところからいきますけど、まずさっきも言ったんですけど指先を動かすときに筋肉に縮めとかいう命令を出すのは脊髄ですね。
まず脊髄って背骨の中を通っているぶっとい神経の束に運動ニューロンっていう細胞がいるんですけど、運動神経って簡単に言うとそうなんですけど、その運動ニューロンっていうものに命令が行くと最終的にそこから神経が繋がってて指先を動かすっていうところに行くと。
じゃあこの運動ニューロンに誰が指示を出しているのかっていうことなんですけど、これまでの神経科学の世界の常識だと、人で言うと大脳皮質っていう脳の表面にある進化的にはすごく新しい神経回路がすべて直接コントロールしてるっていうのが考えられてましたと。
道具使うなり文字書くなりいろんなコードの動きって、やっぱり脳ってこの外側の大脳皮質っていうところがすごく発達していて、そういったところは直接指示を出さないと無理だろうっていうふうに思われていたと。
一方でさっき言った脊髄って脊髄反射とか言いますけど、反射って脳を返さずにできる動きとかもあるんですよね。
熱いものを触った時に手を引っ込める反射みたいなやつって、これ多分小学校が中学校で習うと思うんですけど、そういう動きがあるよっていう。
あとは何も考えずに歩くとか、歩くっていうやつももう自動的にやったりしてますよね、ほとんど。
すごいここの筋肉を使ってみたいなのを考えずに普通にできると。
そういったものの脊髄の中には哺乳類に共通してある進化的には古い神経回路っていうものが僕たちの体の中には入っていますと。
だから全然違うグループだと思われてたんですよね、そういう神経経路っていうのはそもそも。
じゃあ器用な動きって本当に新しい方の神経だけでやられてるのっていう疑問を解き明かそうとしたと。
これどうやって調べるのかというと、猿を使った実験になってます。
猿も人間の手と同じような形してますけど、親指と人差し指の間で小さい物体をつまむっていう動作。
これ精密ハジっていうんですけど、ハジって漢字説明するの難しいな。
そういう名前がついててつまむっていう動作をさせますと。
で、それをやってる時に猿の筋肉とか脳とか脊髄っていうのをかなり細かく記録して分析したっていうことなんですけど、
06:09
この物をつまむっていうその瞬間に腕とか手の20個の筋肉の活動と脳と脊髄にある2種類の司令塔の神経活動っていうのを同時に記録すると。
で、ここで出てくるのがちょっとこれ難しい単語出てくるかもしれないですけど、
一つ目がさっき言った脳の表面大脳皮質にいる進化的には新しい司令塔の中に皮質運動ニューロンっていう細胞がいます。
司令塔ですね。
で、これは脳からつまむっていう動作をするまさにその動く筋肉ですよね。
そこに直接電流を流して指示を出すっていう直接指令を出すっていう直続の上司みたいな感じです。
で、2つ目は脊髄に昔からいる古い司令塔。
これが運動前開剤ニューロンっていう名前なんですけど、
これは脳から大まかな指示を受け取って、その現場の状況を見ながらというか筋肉の最終的に動く実行舞台に指示を出すっていう、
まず現場監督みたいな感じですね。
の2種類の細胞がいますと。
で、これを分析してみると簡単に言い直すとさっきの皮質運動ニューロンっていう方は脳のエリートな上司がいて、
運動前開剤ニューロンっていうのはベテランの現場監督がいますと。
そういう感じ、その2種類がいて。
まず脊髄にいるこのベテラン監督の方、ベテランの現場監督の方っていうのは一度にたくさんの筋肉に同時に指令を出していることが分かりましたと。
だから手全体を伸ばして物を掴むための基本的な手の形を作るみたいな感じで複数の筋肉を強調させて手全体として安定した運動を作り出すっていうところに関わっていますと。
筋シナジー活動っていうらしいですね。
で、もう一方の脳にいるエリートの上司の方、新しい神経の方の動きは対照的で、
この全体の動きっていうのはあんまり関与してなくて、特定の筋肉、つまむだったら人差し指の先端の筋肉にピンポイントで指令を送っているっていうのが分かったんですよね。
つまり、今までつまむっていう動作ってざっくりこれは高度な器用な運動だから新しい方の神経だよねって言われたやつが、
実はその土台にはベテランの現場監督みたいな神経がいて、まず手の大まかな形を作りますと。
そこから指先の微妙な力加減を柔軟に調整しますよっていうのは脳にいるエリートの上司がやってますみたいな役割分担があるっていうのが分かったっていうことみたいですね。
09:04
これ専門用語だと残砂成分の制御っていうらしいです。この微妙な最終的に微調整するっていう。
じゃあなんでこんな面倒な役割分担をわざわざしてるのかっていう。
普通に考えたら全部脳で細かく指示出せばいいじゃんって思うんですけど、それだと結構難しくて、手だけでものすごい数十個とかの種類の筋肉とかあるんですよね。
脳が何かをつまむっていうことのためだけにも関わる全部の筋肉の収縮具合っていうのを1ミリ単位で計算して指示を出すっていうのをやるんですけど、
これを全部脳でやろうとすると情報量が多すぎて脳がパンクするらしいんですよ。膨大な計算コストがかかるのでスッとできないと。
なのでこの進化の過程で手首を固めるとか指を大まかに曲げるみたいな基本パターンっていうのは昔からある脊髄の古い神経に任せていて、
脳の新しい神経はその土台の上で指先の微妙なコントロール、どんぐらいの強さでつまむとかそういったコントロールを微調整するっていう方に計算のリソースを集中させてるっていうことらしいですよね。
この二重構造みたいになっていて、それがあるからこそ人って結構安定して細かいものをコントロールすぐパッとできるっていうのがあるらしいです。
これ結構面白いですよね。なかなか調べるの難しいと思うんですけど、猿を使ってこういう結果が出てきたんでおそらく人もそういう基盤があるんじゃないかっていう話です。
ここまでめっちゃイントロ長いんですけど、この人の手の器用さって普通に考えたら脳の進化だけで説明できるのかなと思いきや、
昔からある脊髄の古い回路っていうのも未だに重要だよっていうその役割分担が成り立ってるっていうのがあって、
例えば脳卒中とか脊髄が損傷しちゃったりして手が動かなくなっちゃった人、麻痺した人のリハビリとかって、
これ脳の微調整する能力を鍛えた方がいいのか、それとも脊髄にある土台を鍛えるべきかっていう新しい考え方ができるんですよね。
あとは今って人間みたいに器用に物を掴むこのロボットハンドみたいな技術ですね。
この技術のプログラムを作るっていう時にもこの同じように土台がまずあってそこから細かい制御をするっていう二重構造の制御っていうのを取り入れたら、
もっとこの人工の技術っていうのがうまく作れるんじゃないのっていうのに今来ているらしいです。
この時点で結構面白いなと思ってこれ調べてたんですけど、
12:04
どうやら今世界中で開発が進んでいる最新の技術っていうのは電気を流す筋電技術っていう筋肉の筋に電気の電で技術っていうやつがあって、
バイオニックハンドとかも呼ばれるらしいんですけど、これを作る時に物を掴んだり離すみたいな、
おもちゃのマジックハンドみたいに単純な動きっていうのが一昔前の技術だとできるマックスだったんですよね。
なんだけど今は腕の筋肉とかで発生する微妙な電気信号、脳からの命令っていうのをセンサーで読み取って、
5本の指を独立して動かせますよとかそういったことができるようになってきていると。
ただここでもやっぱり計算コストっていうのがものすごい大変かかるという話なんですよね。
この頭の中で全てのこの指の関節をこの角度で曲げてこれぐらいの力で握ってみたいなのを頑張って脳で意識して電気信号を送ろうとするとむっちゃ疲れるっていうのがあるらしいんですよ。
で機械側の処理も時間がかかってしまうので全然スムーズに動かないということなんですけど、
それに解決されるためにはこれも人工ですけど人工知能ですねAI。
技術にAIを搭載するっていうアプローチが結構最近やられているらしいです。
だからさっきの話でいうと脊髄でこの古い現場監督みたいな役割を持ってたやつをもう技術自体を現場監督みたいにAIにそれを代替させてしまおうというアプローチです。
どういうことかというとこの技術の手のひらとか指先とかにカメラとかセンサーがついているらしいんですよね。
そうするとそれを使う人が目の前にあるコップを持ち上げたいという大まかな意思があったときにそれをざっくりした指令としてまず筋肉の信号を送るらしいんですよ。
そうすると技術側のAIがそれを判断してコップはこれぐらいのサイズでこういうふうに持ち上げればいいんだなっていうのをAI自身が考えて自動でその手の形をざっくりアシストしてくれるっていうのがあると。
最終的にこの使っている人は触れるとか掴むとかこの微調整するとこだけに集中することで結構綺麗に手が動くようになるっていうことがあるらしいんですよね。
よくできてるなと思って。だからこれは今回のさっき紹介した神経の研究とはまた全然独立してAIを使って最新の技術っていうのが作られてるんですけど、なんかやってることに似てるなって思って。
ここはこれちなみに文献は別に繋がってるわけじゃないです。僕がたまたま技術のやつを見たのと、あとはこのニュースっていうのを見たんで、これ一緒だなって考え方一緒だなと思って今繋げて話してるんですけど、そういった新しい神経、古い神経みたいな考え方が今AIを使って効率的により器用な技術を作ろうっていうのに生かされてるんじゃないかなっていうお話ですね。
15:24
これはめっちゃ面白いなと思いました。AIの使い方としても面白いし、AI自体もニューラルネットワークで脳の神経を模倣するみたいなところから研究の源流はあるよねっていう話あると思うんですけど、こういう手を動かすみたいなアウトプットもAIをうまく使うことによって神経回路みたいなことを模倣してるっていうのはすげー面白いなっていうふうに思いました。
それをナチュラルボーンで僕たちが普通に何も考えずに体の中でできてるっていうのはまずすごいことではあるんですけど、だから意外と手を動かすとか日々やってることもものすごく複雑な計算をするけど、僕たちの体は自然と工夫してやってるんだなっていうのがわかったら結構面白いなというふうに思いました。
今回は以上で、人工の話に最終的につなげましたけど、僕たちの手の動き、器用さっていうのはこの二重構造の神経の経路っていうのが実は大事だったんじゃないかっていうのが本当に最近わかってきたという話と、そこから人工的な手を作るっていう話でした。
これね、人工に関するエピソードとどんな話が他のポッドキャストで上がってるかわかんないですけど、今月もまた楽しみだなというふうに思っております。
先月のバリアの話も結構面白くて、他の番組。なかなかセキュララな話をしているなっていうバリアの番組もあったりとか、男女のバリアみたいな話はやっぱり多かったですね。
3月中に座談会とかもあるみたいなので、このイベントで。そちらもぜひSNSXの方で発信があると思うので、そちらぜひチェックしていただけたらなというふうに思っております。
最後にお知らせですけど、これが出てる時にはもういよいよ3月の中旬にあるイベントたちが近づいてきているなという感じです。
3月15日ですね、東京でイベントを参加される方はポッドキャストフェスティバルお楽しみにということと、あとは雑談という、夜ですね、ポッドキャスト研究室のイベントっていうのがありますので、3月15日お会いできたら楽しみだなっていう。
まだもう1週間ありますね。その時にお会いしましょうというのと、関西圏の方もポッドキャストミキサーというイベントを気になる方はチケット買ってみてくださいという話を。
18:09
これをサイエントークでもしたか、サイエンマニアでもしたか、いろんなところでしてるんですけど、ぜひこの番組聞いてる方も直接お話しできる機会なかなかないと思うので、参加してもらえると嬉しいなと。詳しくは概要欄に書いておこうと思います。
めっちゃ言い訳するんですけど、この番組の英語版が今更新となってます。めっちゃバタバタしてまして、3月、4月、5月はやばいですね、たぶん。めっちゃやることいっぱいあって。
っていうのもメインの本職人の方も結構いろいろやることあって、こんなポッドキャストにかまけている場合ではないんですけど、休憩時間にこれやってます。
休憩時間に、もう疲れたから違うことやろうと思って、これ今喋ってるっていう感じなので、これもとって出しというか、全然編集してないかもしれないですけど、出したいなと思っております。
すいません、一応最後にちょっとあれだな、ハッシュタグのいただいているコメントを少しだけ紹介させてもらいます。
決して休憩時間を延ばしたいからではありません。
エレビジスっていう、1回3億円の遺伝子治療のお話をしたんですけど、これの前の回で。
そうしたところですね、結構好評で、早貴さんとかがエレビジスのサイエンス面の面白さについてサイエンスポットで語ってくれました。
初心者でも遺伝子治療の難しさと乗り越えた研究の凄さを感じられました。
解説ありがとうございますということで言ってくれてたり、実際ね、科学ばっかり目が行っちゃってるっていうのがあるんですけど、実はそんなことないというか、
中身のサイエンスも結構面白いことあるよっていうので、紹介してよかったなというふうに思いました。
一応ね、実際に病気と戦っておられる方とか、そういう団体とかにもシェアしてくれたみたいで、そういう人たちに届いたら本当にいいなというふうに心から思いますね。
そうした反響もあって、この科学ニュースっていうのもやっていいこともあるもんだなと思っております。
なかなかね、声だけで説明しきれてるかっていうと全然そんなことないんで、あくまでね、きっかけにしてくれたら嬉しいなというふうに思っております。
はい、ということでですね、引き続き感想などありましたら、Xのハッシュタグサイエンスポットでポストしてもらったりとかしてくれると嬉しいなというふうに思ってます。
あとすいません、たまにですね、サイエンチャットというLINEのオープンチャットもありまして、そちらでもニュースシェアしてくれたりしてる方とかもいるし、
21:06
全部フォローできてなくて申し訳ないんですけども、そういったオープンチャットを盛り上げてくれても本当に嬉しいなと思っております。
はい、ということで皆さんも3月、もう3月か、もう3月かって感じですけど、頑張っていきましょう。ありがとうございました。
