TED日本語 - リード・モンタギュー: 5000人の脳からわかること

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TED日本語 - リード・モンタギュー: 5000人の脳からわかること

TED Talks

5000人の脳からわかること
What we're learning from 5,000 brains
リード・モンタギュー
Read Montague

内容

脳研究では、もうマウスや虫だけが実験材料ではありません。機能的MRI(fMRI)を使うことで、「生きている」人間の、脳の活動を調べられるようになりました。この技術は、どのように人同士が交流するときの複雑なシステムを解明してくれるのでしょうか。リード・モンタギューがその概要を紹介します。

Script

Other people. Everyone is interested in other people. Everyone has relationships with other people, and they're interested in these relationships for a variety of reasons. Good relationships, bad relationships, annoying relationships, agnostic relationships, and what I'm going to do is focus on the central piece of an interaction that goes on in a relationship. So I'm going to take as inspiration the fact that we're all interested in interacting with other people, I'm going to completely strip it of all its complicating features, and I'm going to turn that object, that simplified object, into a scientific probe, and provide the early stages, embryonic stages of new insights into what happens in two brains while they simultaneously interact.

But before I do that, let me tell you a couple of things that made this possible. The first is we can now eavesdrop safely on healthy brain activity. Without needles and radioactivity, without any kind of clinical reason, we can go down the street and record from your friends' and neighbors' brains while they do a variety of cognitive tasks, and we use a method called functional magnetic resonance imaging. You've probably all read about it or heard about in some incarnation. Let me give you a two-sentence version of it. So we've all heard of MRIs. MRIs use magnetic fields and radio waves and they take snapshots of your brain or your knee or your stomach, grayscale images that are frozen in time. In the 1990s, it was discovered you could use the same machines in a different mode, and in that mode, you could make microscopic blood flow movies from hundreds of thousands of sites independently in the brain. Okay, so what? In fact, the so what is, in the brain, changes in neural activity, the things that make your brain work, the things that make your software work in your brain, are tightly correlated with changes in blood flow. You make a blood flow movie, you have an independent proxy of brain activity.

This has literally revolutionized cognitive science. Take any cognitive domain you want, memory, motor planning, thinking about your mother-in-law, getting angry at people, emotional response, it goes on and on, put people into functional MRI devices, and image how these kinds of variables map onto brain activity. It's in its early stages, and it's crude by some measures, but in fact,20 years ago, we were at nothing. You couldn't do people like this. You couldn't do healthy people. That's caused a literal revolution, and it's opened us up to a new experimental preparation. Neurobiologists, as you well know, have lots of experimental preps, worms and rodents and fruit flies and things like this. And now, we have a new experimental prep: human beings. We can now use human beings to study and model the software in human beings, and we have a few burgeoning biological measures.

Okay, let me give you one example of the kinds of experiments that people do, and it's in the area of what you'd call valuation. Valuation is just what you think it is, you know? If you went and you were valuing two companies against one another, you'd want to know which was more valuable. Cultures discovered the key feature of valuation thousands of years ago. If you want to compare oranges to windshields, what do you do? Well, you can't compare oranges to windshields. They're immiscible. They don't mix with one another. So instead, you convert them to a common currency scale, put them on that scale, and value them accordingly. Well, your brain has to do something just like that as well, and we're now beginning to understand and identify brain systems involved in valuation, and one of them includes a neurotransmitter system whose cells are located in your brainstem and deliver the chemical dopamine to the rest of your brain. I won't go through the details of it, but that's an important discovery, and we know a good bit about that now, and it's just a small piece of it, but it's important because those are the neurons that you would lose if you had Parkinson's disease, and they're also the neurons that are hijacked by literally every drug of abuse, and that makes sense. Drugs of abuse would come in, and they would change the way you value the world. They change the way you value the symbols associated with your drug of choice, and they make you value that over everything else.

Here's the key feature though. These neurons are also involved in the way you can assign value to literally abstract ideas, and I put some symbols up here that we assign value to for various reasons. We have a behavioral superpower in our brain, and it at least in part involves dopamine. We can deny every instinct we have for survival for an idea, for a mere idea. No other species can do that. In 1997, the cult Heaven's Gate committed mass suicide predicated on the idea that there was a spaceship hiding in the tail of the then-visible comet Hale-Bopp waiting to take them to the next level. It was an incredibly tragic event. More than two thirds of them had college degrees. But the point here is they were able to deny their instincts for survival using exactly the same systems that were put there to make them survive. That's a lot of control, okay?

One thing that I've left out of this narrative is the obvious thing, which is the focus of the rest of my little talk, and that is other people. These same valuation systems are redeployed when we're valuing interactions with other people. So this same dopamine system that gets addicted to drugs, that makes you freeze when you get Parkinson's disease, that contributes to various forms of psychosis, is also redeployed to value interactions with other people and to assign value to gestures that you do when you're interacting with somebody else.

Let me give you an example of this. You bring to the table such enormous processing power in this domain that you hardly even notice it.

Let me just give you a few examples. So here's a baby. She's three months old. She still poops in her diapers and she can't do calculus. She's related to me. Somebody will be very glad that she's up here on the screen. You can cover up one of her eyes, and you can still read something in the other eye, and I see sort of curiosity in one eye, I see maybe a little bit of surprise in the other.

Here's a couple. They're sharing a moment together, and we've even done an experiment where you can cut out different pieces of this frame and you can still see that they're sharing it. They're sharing it sort of in parallel. Now, the elements of the scene also communicate this to us, but you can read it straight off their faces, and if you compare their faces to normal faces, it would be a very subtle cue.

Here's another couple. He's projecting out at us, and she's clearly projecting, you know, love and admiration at him.

Here's another couple. (Laughter) And I'm thinking I'm not seeing love and admiration on the left. (Laughter) In fact, I know this is his sister, and you can just see him saying, "Okay, we're doing this for the camera, and then afterwards you steal my candy and you punch me in the face." (Laughter) He'll kill me for showing that.

All right, so what does this mean? It means we bring an enormous amount of processing power to the problem. It engages deep systems in our brain, in dopaminergic systems that are there to make you chase sex, food and salt. They keep you alive. It gives them the pie, it gives that kind of a behavioral punch which we've called a superpower.

So how can we take that and arrange a kind of staged social interaction and turn that into a scientific probe? And the short answer is games. Economic games. So what we do is we go into two areas. One area is called experimental economics. The other area is called behavioral economics. And we steal their games. And we contrive them to our own purposes. So this shows you one particular game called an ultimatum game. Red person is given a hundred dollars and can offer a split to blue. Let's say red wants to keep 70, and offers blue 30. So he offers a 70-30 split with blue. Control passes to blue, and blue says, "I accept it," in which case he'd get the money, or blue says, "I reject it," in which case no one gets anything. Okay? So a rational choice economist would say, well, you should take all non-zero offers. What do people do? People are indifferent at an 80-20 split. At 80-20, it's a coin flip whether you accept that or not. Why is that? You know, because you're pissed off. You're mad. That's an unfair offer, and you know what an unfair offer is. This is the kind of game done by my lab and many around the world. That just gives you an example of the kind of thing that these games probe. The interesting thing is, these games require that you have a lot of cognitive apparatus on line. You have to be able to come to the table with a proper model of another person. You have to be able to remember what you've done. You have to stand up in the moment to do that. Then you have to update your model based on the signals coming back, and you have to do something that is interesting, which is you have to do a kind of depth of thought assay. That is, you have to decide what that other person expects of you. You have to send signals to manage your image in their mind. Like a job interview. You sit across the desk from somebody, they have some prior image of you, you send signals across the desk to move their image of you from one place to a place where you want it to be. We're so good at this we don't really even notice it. These kinds of probes exploit it. Okay?

In doing this, what we've discovered is that humans are literal canaries in social exchanges. Canaries used to be used as kind of biosensors in mines. When methane built up, or carbon dioxide built up, or oxygen was diminished, the birds would swoon before people would -- so it acted as an early warning system: Hey, get out of the mine. Things aren't going so well. People come to the table, and even these very blunt, staged social interactions, and they, and there's just numbers going back and forth between the people, and they bring enormous sensitivities to it. So we realized we could exploit this, and in fact, as we've done that, and we've done this now in many thousands of people, I think on the order of five or six thousand. We actually, to make this a biological probe, need bigger numbers than that, remarkably so. But anyway, patterns have emerged, and we've been able to take those patterns, convert them into mathematical models, and use those mathematical models to gain new insights into these exchanges. Okay, so what? Well, the so what is, that's a really nice behavioral measure, the economic games bring to us notions of optimal play. We can compute that during the game. And we can use that to sort of carve up the behavior.

Here's the cool thing. Six or seven years ago, we developed a team. It was at the time in Houston, Texas. It's now in Virginia and London. And we built software that'll link functional magnetic resonance imaging devices up over the Internet. I guess we've done up to six machines at a time, but let's just focus on two. So it synchronizes machines anywhere in the world. We synchronize the machines, set them into these staged social interactions, and we eavesdrop on both of the interacting brains. So for the first time, we don't have to look at just averages over single individuals, or have individuals playing computers, or try to make inferences that way. We can study individual dyads. We can study the way that one person interacts with another person, turn the numbers up, and start to gain new insights into the boundaries of normal cognition, but more importantly, we can put people with classically defined mental illnesses, or brain damage, into these social interactions, and use these as probes of that. So we've started this effort. We've made a few hits, a few, I think, embryonic discoveries. We think there's a future to this. But it's our way of going in and redefining, with a new lexicon, a mathematical one actually, as opposed to the standard ways that we think about mental illness, characterizing these diseases, by using the people as birds in the exchanges. That is, we exploit the fact that the healthy partner, playing somebody with major depression, or playing somebody with autism spectrum disorder, or playing somebody with attention deficit hyperactivity disorder, we use that as a kind of biosensor, and then we use computer programs to model that person, and it gives us a kind of assay of this.

Early days, and we're just beginning, we're setting up sites around the world. Here are a few of our collaborating sites. The hub, ironically enough, is centered in little Roanoke, Virginia. There's another hub in London, now, and the rest are getting set up. We hope to give the data away at some stage. That's a complicated issue about making it available to the rest of the world. But we're also studying just a small part of what makes us interesting as human beings, and so I would invite other people who are interested in this to ask us for the software, or even for guidance on how to move forward with that.

Let me leave you with one thought in closing. The interesting thing about studying cognition has been that we've been limited, in a way. We just haven't had the tools to look at interacting brains simultaneously. The fact is, though, that even when we're alone, we're a profoundly social creature. We're not a solitary mind built out of properties that kept it alive in the world independent of other people. In fact, our minds depend on other people. They depend on other people, and they're expressed in other people, so the notion of who you are, you often don't know who you are until you see yourself in interaction with people that are close to you, people that are enemies of you, people that are agnostic to you. So this is the first sort of step into using that insight into what makes us human beings, turning it into a tool, and trying to gain new insights into mental illness. Thanks for having me. (Applause) (Applause)

他人 ― 皆 他人に興味があります 誰もが周囲の人と関わり 様々な理由から 人間関係に興味を持っています 良好な関係 険悪な関係 面倒な関係 不可解な関係 そして今回は 人間関係の中で生じる 相互作用の中核に着目したいと思います 私は皆さんが他人との交流に 興味を持っていただけると思って話します 私は人間関係という 複雑な物を単純化し 単純化したものを 科学的な測定器として使用しました そして二つの脳が同時に交流している時 何が起こっているかについて まだ初期段階ですが 新しい知見を提供します

まずは どうやってそれができるのか 説明したいと思います 今では 健康を害することなく 脳の活動が観察できます 針や放射線は使用せず 医療目的なしに あなたの隣人や友人が 様々な認知活動をしている間の 脳の活動を記録できます 使用するのは “機能的磁気共鳴画像法”(fMRI) ― 皆さん聞き覚えがあるかもしれません 一言二言で説明して差し上げましょう MRIは聞いたことがありますよね 磁場と電磁波を利用し 貴方の脳や膝 胃の写真を撮ります 白黒の時が停まった映像です 90年代 MRIを違う形で 使えることがわかりました 脳内の様々部分の 微妙な血流を 動画で見ることが出来るようになりました だから何か? 脳内の神経活動は つまり脳を機能させる活動 ― 脳のソフトウェアの動作は 血流と相関関係にあります 血流を見れば 脳の活動がわかります

これは認知科学にとって革命です 調べたい認知領域があるとします 記憶 運動 姑のことを考える 誰かに起こる 感情的な 反応 等々 これらの活動が脳内にどう分布するか 人々をfMRI装置にかけることで わかるのです fMRIは初期段階で 精度が荒いですが 20年前には何もなかったのです 人を ― 健康な人を ― 研究できなかったのです fMRIにより 文字通り革命が起き 新たな実験材料を得ました 神経学者は研究で 色々な実験材料を使用します ミミズ ラット ハエ 等々 そして新たな実験材料が 人間です 今では人間の脳の機能を 調べるために 人間を使用でき いくつかの 生物学的な指標ができつつあります

さて ここで人々が行ってきた 実験の例を紹介しましょう これは「評価」の分野で行われました 「評価」とは皆さんが考えている通りで もし2つの会社を比べた場合 どちらの価値が高いか知りたくなります 「評価」の特徴は千年も 昔から知られています オレンジとフロントガラスを比べるには どうしますか? できませんよね? これらはお互いに混ざり合いません この場合 それらを同じ尺度に変換し その尺度を使用して評価をします こういう処理をするのが 脳の仕事です そして 我々は評価に携わる脳の器官を 明らかにしつつあります その一つが 神経伝達物質系です 脳幹に位置する細胞によって ― ドーパミンという化学物質が 脳全体に放出されます 詳しくは説明しませんが これは重要な発見であり 神経伝達物質系は小さいが重要です これらの神経細胞が パーキンソン病やドラッグの使用で 損なわれたり支配されます そしてこれは非常に納得できます ドラッグを使用すると 評価の基準が変化し ― ドラッグが 何よりも 大事なものになります

しかし 神経伝達物質系の真の特徴は 抽象的な概念の 評価にも 関係していることです 私たちは様々な理由から これらのような物に価値をつけます 私達の脳のスーパーパワーがあり それにはドーパミンが関係しています 人間だけが概念のために ― それが些細なものでも ― 生存本能までも 否定できてしまいます 1997年 カルト宗教の 集団自殺がありました ヘール・ボップ彗星の尾に隠れている 宇宙船が 魂を別世界に 連れて行ってくれるという 考えに憑りつかれてのことでした 悲劇的な出来事です 彼らの3分の2は 大学を出ていました しかし ここでの重要な点は 生存のために発達した ― 神経伝達物質系を使い 生存本能が ― 否定されたことです これにはかなりのコントロールが必要です

この話で一つ抜けているのは ここからの主題である 他人についての話です 人間関係の 評価にも 先ほどと同じような 評価システム ― 神経伝達物質系 ― が使われています このドーパミンシステムは 人をドラッグに溺れさせ パーキンソン病患者を静止させ 様々な精神異常の原因となり そして 人間関係を評価するのに 使われるのです 誰かと交流している時の ジェスチャーに 評価を付けるのです

例を挙げたいと思います 皆さんは知らず知らずのうちに この分野で ― かなりの処理能力を 発揮しています

ここに赤ちゃんがいます 彼女は生後3ヶ月 オムツをして 微分積分はできません 私の親族で ここに映っていることを 喜んでいる誰かがいます 彼女の片方の目を 隠してみてください 片方の目には好奇心が見え 逆の目には ― ちょっとした驚きが見えると思います

カップルの写真 楽しい時間を共有してます そして ― 実験により写真の一部を切り抜いても 楽しい時間を共有していることが 読み取れることが分かりました 写真の色々な情報がヒントをくれますが 顔の表情から 最も簡単に読み取れます しかし 普段の表情との違いは微妙です

別のカップル 彼は私達に対し感情を映し出していて 彼女が映し出してる感情は明らかです 彼への愛と称賛

そして また別のカップル(笑) 左側には 愛と称賛は 見られないようです(笑) 実際には 姉と弟です そして弟は多分 「仲良しなのはカメラの前だけで この後 僕のアメを取り上げて 顔にパンチするんだろ」と言っています (笑) 写真を見せたことには後で酷く怒るでしょう

さて これらからわかることは ― 私たちは 評価にかなりの 処理能力を使うということです それには脳の深部にある ドーパミン系 ― 私たちが生きるために セックスや食べ物を 求めさせるシステムが関与しています そして ― それが私たちの 行動の原動力となります

ではどのように実験を組み立てれば このドーパミン系を ― 人間関係の測定器として 使用できるのか? 答えはゲームをさせることです 経済ゲームをさせます 二つの分野に進出し ― 一つは実験経済学 もう一つは行動経済学 彼らのゲームを拝借して 研究に利用しています ゲームは“最後通牒ゲーム” と言います 赤は100ドル与えられ 青とどのように分割するか提案できます 赤の提案が 赤:70 青:30 だとしましょう そして主導権は青に移り 青が「承諾」と言えば 二人はお金を受け取ります 青が「拒否」と言うと 両者は何も受け取れません 経済学者がいう合理的な選択によると 「ゼロ」以外は全て承諾すべきです でも実際 80-20の提案で 選択は中立になります 80-20では 相手が 「受諾」するかは五分五分 なぜか? 分かりますよね?怒るからです 明らかに不公平な提案に 怒っているからです この手の実験は 世界中で行われています これはこの手のゲームが どのような ― 測定器になれるかの一例です また面白いことに これらのゲームには 多くの認知能力が求められます まず 相手に関する 適切なモデルが必要です 自分のしたことを記憶し 実行に移すためには 少し勇気が必要です そして相手の反応を受け モデルを更新し 興味を引くことを しなければいけない これは非常に深い思考が必要です まずは ― 相手が期待していることを判断し 相手の中にある ― 自分のイメージを管理するために シグナルを送ります 就職面接に似ていますね 先入観を持った 面接官の前に座り その先入観が 自分が望むイメージに 修正されるようシグナルを送る 皆こういったことが上手すぎて 自分達では気づきませんが 私たちの測定器を使うことで 気づくことが出来るのです

この研究で 人は社交的な場では カナリアだと気づきました カナリアは炭鉱では 感知器として使用されました メタンが増加したり 二酸化炭素が増加したり 酸素が減少すると この鳥は人よりも早く気絶し 警報システムとして働きます 「このままだとやばい 炭鉱から出るんだ」と 人々はテーブルに座り 数字をやり取りするだけの 単純で ― 手順が決まった 交流をするだけで そこに多大な神経を使います 私たちはそれを利用できることに気づき 実際に実験をしてきました 何千人 ― きっと5~6,000人に 実験したと思います でも データを生物学的な測定とするには もっとたくさんの数が必要です かなりの数が必要です しかし 何はともあれ パターンは見えてきていて そのパターンを 数学的モデルに変換し そこから ― 人の交流に関する新しい知見が 得られてきました だから 何か? つまり これは有効な 行動の測定方法だということです ゲームは私たちに最適な 手段について教えてくれます それをゲームの間 計算し 行動をモデルとして形作ることが出来ます

6、7年前 我々はチームを作りました 最初はテキサスのヒューストンに 今はヴァージニアとロンドンにあります そしてfMRI装置を インターネットでつなげる ソフトを開発しました 当時は6台接続出来ましたが まず 2台に着目しましょう つまり 世界中の機械が接続できるので 接続したうえで 中の人を交流させ 交流する二人の脳を同時に 見ることが出来ます 初めて 個々の平均や コンピューターを相手にした ― 人を調べ そこから推論を導くのではなく 二人一組で調べられる ようになりました 人が他人と交流する様を より多くの ― 被験者で調べ 認知能力に関する ― 新しい知見が得られ始めています もっと重要な実験として 精神疾患や ― 脳障害を持つ患者に 先ほどのような交流をさせて 交流に必要な能力とは何かを 測定できます 実験は始まったばかりですが 初期段階の発見がいくつか出てきました 私たちはこの研究の 将来に期待しています この研究で精神疾患に関して 従来とは違う 数学的な新しい定義を 打ち立てられると思います これらの疾患の特性を 人々を ― カナリアとして使い 調べるのです すなわち ― うつ病 自閉症 注意欠陥多動性障害の患者と ― 健常者が行うゲームを分析します 健常者を感知器として利用し プログラムを使い 患者のモデリングを行うことで 精神疾患の評価が出来ます

まだ始めたばかりですが 世界中に施設を開設しています 中心地の一つは皮肉にも バージニアの小さな町 ロアノークにあります もう一つのハブがロンドンにあり 残りも開設中です いつかはデータを世界中に ― 公開したいのですが それには複雑な問題があります しかし 私たちの研究は 私たち人間を ― 興味深い存在にしている ― 理由のほんの一部しか見ていません ですので 興味があれば研究に ― 参加して頂きたい ソフトウェアとその使用方法は 喜んで教えます

最後に ― 認知能力を研究する上で 興味深いのは 我々は常に 限定されていたことです 最近まで 交流する人の脳を 同時に見る術はありませんでした しかし 実際 私たち人間は 一人の時でも社会的な生き物です 私たちの脳は ― 他人と関わりない世界で発達した 孤独な存在では ― ありません 実際 私たちの脳は ― 他人に依存します 脳は他人に依存し ― 他人の中でこそ ― 自己が表現されます 他人との交流があるまでは ― それが味方であれ 敵対する人であれ 自分にとってよくわからない人であれ ― 自分が何者かは分からないものです この洞察に基づき それを道具として使い 人間とは何かを 明らかにし 精神疾患を解明する この研究は その最初の一歩です ありがとうございました (拍手) (拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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