脳は外部経験なしに世界を理解する準備が整っている可能性：新たな研究が示唆
人間はいつ、どのように思考を形成し始めるのかという長年の疑問に対し、科学は一歩近づきました。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究者たちは、脳オルガノイドと呼ばれるヒト脳組織の微小モデルを用いて、脳の電気活動の初期段階を研究。その結果、神経科学誌『Nature Neuroscience』に発表された新しい研究では、脳の最も初期の発火が外部からの経験なしに構造化されたパターンで発生することが明らかになりました。これは、人間の脳が世界をナビゲートし、相互作用するための指示が事前に構成されていることを示唆しています。
脳の「オペレーティングシステム」の発見
研究の上級著者であるタル・シャーフ助教授（生体分子工学）は、「これらの細胞は明らかに互いに相互作用し、外部世界からの経験を得る前に自己組織化する回路を形成している」と述べています。彼の研究室では、脳の「原始的な状態のオペレーティングシステム」をのぞき込み、感覚経験によって形作られる前の脳がどのように構築されるかを研究しています。この発見は、ヒト脳発達の基本的な理解を深めるだけでなく、神経発達障害の理解を助け、殺虫剤やマイクロプラスチックのような毒素が発達中の脳に与える影響を特定するのに役立つ可能性があります。
脳オルガノイドが研究の窓に
子宮内で保護されている発達初期のヒト脳を研究することは困難でしたが、研究室でヒト幹細胞から培養された3D組織モデルであるオルガノイドは、そのユニークな窓を提供します。UCサンタクルーズのBraingeneersグループは、これらのモデルを培養し、そこから測定を行う方法を開拓。オルガノイドは外部の感覚入力から切り離されているため、脳が感覚入力に反応して発達するのかどうかを理解するのに特に有用です。
研究者たちは、幹細胞が自己組織化して感覚を伝達し、言語や意識的な思考を生み出す組織へと変化する過程で、脳組織の電気活動を観察しました。その結果、発達の最初の数ヶ月で、複雑な外部感覚情報（視覚や聴覚など）を受け取る能力が備わるずっと前に、細胞は感覚の翻訳の根底にあるパターンに特徴的な電気信号を自発的に発し始めたことを発見しました。
遺伝的にコード化された「青写真」
数十年にわたる神経科学研究により、ニューロンの発火パターンはランダムではなく、脳には「デフォルトモード」と呼ばれる基本的な発火構造があることが分かっています。この研究で、シャーフらは、自己組織化するオルガノイドモデルにおける単一ニューロンのスパイクの最も初期のパターンが、脳のデフォルトモードと驚くほど類似していることを発見しました。感覚入力を受けていないにもかかわらず、これらは複雑な時系列パターン（シーケンス）を発火させており、特定の感覚のために洗練される可能性があり、生きた脳の神経構造に固有の遺伝的にコード化された青写真を示唆しています。
シャーフは、「これらの本質的に自己組織化されたシステムは、私たちの周りの世界の表現を構築するための基礎となり得る」と述べ、進化が中央神経系が世界をナビゲートし、相互作用するための地図を構築する方法を見つけ出したことを示唆しています。
疾患理解と治療法開発への応用
オルガノイドが生きている脳の基本的な構造を生成するというこの知見は、ヒトの神経発達、疾患、および脳内の毒素の影響をよりよく理解するための幅広い可能性を開きます。シャーフは、「病理学的発症の兆候となる可能性のある複雑なダイナミクスを捉える基礎があることを示している」とし、これにより「前臨床レベルで臨床医と協力して、より安価で効率的、高スループットな化合物、薬物療法、遺伝子編集ツールを開発できる可能性がある」と述べています。
元記事：Human brains are preconfigured with instructions for understanding the world, evidence suggests