スチュアート・ハメロフ氏は、背が低く、丸みを帯びた白髪で、幅広で歯切れのよい顔をしています。 彼の声は煙のようで、70歳という年齢の重さを感じさせる、深みと粒立ちのあるものです。 彼は20年以上にわたり、意識研究に関する学会を運営している。 彼は毎日、しわくちゃのジーンズと半袖のシャツで現れる。 その姿は、カジュアルでありながら、だらしない。
彼は自分の服装にはあまり関心がないかもしれません。
ハメロフ氏は、神経科学や哲学の分野で、ある種のガドフライとして活躍してきたことで知られています。
ほとんどの神経科学者は、思考はニューロンと呼ばれる脳細胞から生まれると言います。
ほとんどの神経科学者は、思考はニューロンと呼ばれる脳細胞から生まれるとしていますが、ハメロフ氏は、最も意味のある行動は、光子や電子などの素粒子が奇妙な行動を示す、あり得ないほど小さな量子レベルで起こると考えています。 ハメロフ氏は、量子物理学が意識を動かすと考えています。
ハメロフが自分で提案したのであれば無視されたかもしれませんが、彼の共同理論家は数理物理学の権威であるロジャー・ペンローズ卿でした。
しかし、ペンローズとハメロフの量子意識モデルは、科学的には破綻していました。 一流の専門家たちは、この新しいモデルを真っ向から否定しました。 量子効果を実験室で維持するのは困難であり、超低温や、わずかな干渉から守るための遮蔽物が必要であると批判されました。 生物は「暖かく、湿っていて、騒がしい」ので、量子効果を持続させることはできないというのである。
2人は明確に意見を異にし、年々多くの論文を生み出していきました。 しかし、ペンローズの評判が破壊するにはあまりにも高くそびえ立っている一方で、ハメロフはポップカルチャーを通して自分の確固たる地位を見つけたようです。 彼は、量子意識理論のニューエイジの第一人者である作家のディーパック・チョプラの支持を受け入れた。
2006年、ハメロフは科学界との関係を象徴するような話をしました。 様々な分野の著名人が集う「Beyond Belief」という会議で、意識から量子力学に基づく「スピリチュアリティ」までの理論を披露したのです。 最後に、著名な物理学者であるローレンス・クラウス氏が会場の席から発言した。 “
多くの人は、ハメロフ氏を、ルイス・キャロルの物語に出てくる生き物のように、「我々はすべて間違っている」「我々の脳機能の根底には量子魔法がある」とヒキガエルの下から呼びかける、ナンセンスな存在だと考えています。
しかし、わずか4年後、変化が起こりました。 2010年、ハメロフは、カリフォルニア州マウンテンビューにあるグーグル社のキャンパスで、あまり公開されていない会合に招かれ、講演を行いました。
ハメロフをはじめとする数名の科学者は、グーグルの視覚検索技術の研究者であるハルトムート・ネベンに招かれていました。 その頃、科学者たちはすでに量子物理学の法則を利用して、より小さく、より賢いコンピューターを作ろうとしていました。 また、生物学者たちは、光合成や地球磁場を利用した移動などのプロセスに、量子物理学が重要ではないかと考え始めていた。
「人間の脳が、1日にスプーン1杯の砂糖だけで、これほどの偉業を成し遂げられるというのは、むしろ驚異的なことだと思います」とネベンは言います。
科学者の嘲笑の的となっている雑草地帯をハメロフが旅していると、面白いことが起こりました。
このデータはOrch-ORを確認するのに十分なものではありませんが、新しい発見は、Hameroff氏の主張のいくつかがこれまで考えられていたよりも確かなものであることを示唆しています。 さらに、ハメロフが脳内の量子演算を司ると考えている微小管という小さな構造物が、にわかに注目を集めています。 そして、2人の研究者が、この老麻酔科医が正しいかもしれないことを発見している。
続きを読む 生物中心宇宙論。
The Hard Problem
科学界では物議を醸しているハメロフ氏ですが、彼が主催するカンファレンスは、神経科学の研究者や哲学者にとっては良い刺激となっています。
1994年にアリゾナ州ツーソンで開催された最初の意識の会議では、デビッド・チャルマーズという若い哲学者が、革のジャケットを着たオーストラリア人で、当時はヘビーメタルファンのような長い髪の毛をしていましたが、古代の疑問に対する新しい解釈で話題になりました。 車の運転など、ほとんどの情報処理は単なる計算です。 そして、そのためにはニューロンを発火させれば十分です。 しかし、「難しい問題」とは、意識の存在そのものだと言います。 私たちの脳には同じ配線があり、リンゴを食べて楽しむことも、実際にリンゴがないときにリンゴを食べることを想像することもできます。 そのメカニズムは科学では解明できません。 脳科学者のクリストフ・コッホは、DNA分子を発見したフランシス・クリックと共同で、「意識の神経相関」と呼ばれる研究を行っていました。
しかし、多くの人が物理学や神経科学のオーソドックスな理解に固執する中、ハメロフはより奇抜なアイデアをアピールしてきました。
2016年のツーソン意識の科学会議で、ハメロフは会議の主催者として敬意をもって扱われ、時折ジョークのネタにもされました。 例えば、ハメロフがマイクを握って、発表された内容を自分の理論に結びつけると、会場からはどよめきが聞こえてきました。
しかし、会議の中盤の特に暑い日の昼食時には、ハメロフは日陰の席を探して、「自分は、自分が得たものと同じだけのものを与えているだけだ」と主張しました。
「Rogerはまだ参加しています」と、ペンローズについて語ります。 “
ペンローズは、二人が長年にわたって共同出版してきた、理論的な科学にこだわり続けています。 しかし、二人の間には、ページの外での違いがあります。 ペンローズは、自分たちの理論の哲学的な意味合いについてはほとんど口を閉ざしています。 一方、ハメロフは、その意味するところを自由に推測している。
課題は、ハメロフの推測を脇に置き、代わりに彼とペンローズが出版したもの、そしてこの奇妙なカップルがそもそもどのようにしてパートナーになったのかを見ることです。
ハメロフの経歴と、少なくとも彼の主張のいくつかは、彼の批評家たちが普通に考えるよりも、科学にしっかりと根ざしています。 父親のハリーは、カーニバルのバーカーとして、またバーレスク劇場やボードビルでコメディアンとして活躍していました。 祖父のエイブラハムの影響も大きかったようです。 祖父は幼いスチュアートに科学の本を買ってくれたり、アインシュタインについて教えてくれたりした。 “ハメロフは、「祖父は、知的なディレッタントのような人でした。 “
進学の時期になると、ハメロフはすでに「心身問題」に深い関心を持っていました。つまり、チャルマーズが「ハード・プロブレム」という言葉を作る前のことです。
ハメロフは医学部を選びましたが、専門を見つけることができませんでした。 神経学？ 精神医学か？
ハメロフは医学部に進学したが、神経学、精神医学などの専門分野はなかなか決まらなかった。
ハメロフ氏によると、麻酔をかけられた患者は、比較的正常な脳機能を示しますが、意識だけは別です。 ニューロンは発火し続け、痛みの信号も通常のルートを通ります。 しかし、その痛みは決して感じられず、経験されることもありません。 麻酔の科学は、主観的な経験を選択的に排除しつつ、「簡単な」計算プロセスを継続させるという、難しい問題の核心に位置しています。
ハメロフはキャリアの初期に、微小管がその答えになるのではないかと考えていました。 微小管は、1960年代に偶然発見されました。 微小管は1960年代に偶然発見されましたが、その後の数十年間で、自然界で最も汎用性の高い生物学的構造の一つであることが証明されました。 柔軟性のあるタンパク質であるチューブリンは、長い鎖状に集まって微小管を形成する。
微小管は、生きた細胞の構造を支える重要な細胞骨格として、化学成分を細胞間で移動させるベルトコンベアとして、そして自らも様々な形に変化して染色体を分割する移動体として機能している。 細胞分裂の際には、微小管は染色体を細胞の端から端まで移動させ、新しい娘細胞の中に染色体を配置する。 微小管は、細胞の外側でも活躍しており、繊毛や鞭毛を形成して細胞を動かしている。
Hameroff氏は、微小管が麻酔効果、つまり意識において決定的な役割を果たしていると考えるようになりました。 その証拠に、彼は単細胞のゾウリムシを挙げています。 “彼はその証拠として、単細胞のゾウリムシを挙げています。「ゾウリムシは中枢神経系を持ちません。 “脳も神経細胞もありませんが、泳ぎ回り、食物を見つけ、交尾相手を見つけ、危険を回避しています。
どのように？ あるいは、ハメロフ氏は「どこで」と言っています。 ゾウリムシのどの部分で、この粗悪な認知が行われているのか？ ハメロフ氏は、ゾウリムシの唯一の内部構造である微小管（ゾウリムシの細胞骨格）にその答えがあると考えました。 また、微小管はナノスケールの構造体であることから、量子物理学が関与しているのではないかとも考え始めた。 しかし、1980年代の間、彼の研究は世間に認められることはなかった。 この本は、物理学、宇宙論、数学、哲学を経て、最後に意識にたどり着くという驚くべきベストセラーです。
結論のページでペンローズは、発火したニューロンがどのようにして経験を生み出すのか疑問に思っています。 意識を理解するためには、量子物理学が必要かもしれないと述べています。
しかし、繊細な量子の摂動には不向きな身体のどこで、そのような出来事が起こりうるのでしょうか。 ハメロフはペンローズに共感した。
遠目には、2人は奇妙な組み合わせのように見えました。 ペンローズはこの半世紀で最も尊敬されている科学者の一人であり、宇宙論や一般相対性理論の研究で高い評価を得ている。 一方、ハメロフは無名で、無名の生物学的構造について叫んでいた。
Data Arrives
つまり、Orch-ORは、意識がニューロン間の接続ではなく、ニューロン内の微小管や行動に由来することを提案しています。 テニスボールをラケットで叩くと、従来の物理学では、ボールの位置を予測することができました。 しかし、量子の世界では、そのような予想は通用しません。 従来の量子力学の解釈では、動きは観測されるまで未知のものでした。
ハメロフとペンローズは、神経細胞内の量子システムにおいて、波動関数のそれぞれの崩壊が意識的な瞬間をもたらすと主張しています。
ハメロフとペンローズは、ある謎を解決するために別の謎を呼び出したという罪を犯しました。
ハメロフとペンローズは、ある謎を解決するために別の謎を呼び出すという罪を犯しました。 20年前には、神経哲学者のパトリシア・チャーチランドや物理学者のマックス・テグマークなどが、あからさまな批判を展開しました。
しかし、この大きな理論は、量子物理学が人間の認知や意識に些細な役割を果たしている可能性があり、神経細胞内の活動である微小管がこれらの量子的な出来事を収容している可能性があるという、ハメロフのアイデアの一部から目をそらすような役割を果たしています。
「もし、10年前にこの方向性を推測していたとしたら、大馬鹿者のレッテルを貼られていたでしょう」とGoogleのNeven氏は言います。
しかし、研究者たちは最近、光合成のようなある種の生物学的プロセスにおいて量子効果が重要であることを発見しました。 光子が葉の中の電子に当たると、電子はその光を反応中心と呼ばれる別の分子に届け、反応中心は光を化学エネルギーに変換して植物に供給します。
しかし、2007年になって、この効率性の背景に量子物理学があるのではないかと考えられるようになった。 電子は、重ね合わせという量子効果を利用して、光合成が行われる反応センターへのいくつかのルートをテストし、最も効率的なルートを取ることができるのです。 このコンセプトはまだ証明されていませんが、人気を博しています。 Neven氏によると、科学者たちは現在、このようなアイデアを完全には否定しないように注意しているそうです。
例えば、Nature Physics誌に掲載された論文では、日本の先端科学技術研究所の物理学者Neill Lambert氏が、新しい光合成の研究は、量子効果が室温の生物学的システムで起こりうることを示唆しているだけで、注目に値すると指摘しています。
最近では、ペンシルバニア大学の研究者でハメロフの評論家でもあるロッド・エッケンホフが、オタマジャクシに麻酔薬を投与して、オタマジャクシがどのような分子と結合するのかを調べました。 その結果、チューブリンタンパク質がその中に含まれていることを発見し、さらに、微小管を安定化させる一種の逆作用薬を投与すると、麻酔効果も同様になることを発見しました。
ハメロフ氏は、ハメロフ氏の「憶測」の理論を批判していますが、自分の研究が微小管が意識に「何らかの役割」を果たしていることを示唆していると述べています。 脳の研究者であり、意識の専門家でもあるコッチ氏は、ハメロフ・ペンローズ理論を批判する「永遠の評論家」にはなりたくないと言って、コメントを拒否しました。
ミシガン大学麻酔科の神経科学者であるアンソニー・ヒューデッツ氏は、「微小管に関するスチュアートの主張には、いつも懐疑的でした」と言います。 “しかし、今はデータがあります。
Hudetz氏は、微小管が麻酔を説明する良いメカニズムになる可能性があると考えています。 “
ヒューデッツは、微小管が麻酔を説明するための良いメカニズムであると考えています。「私は、微小管理論全体がうまく成熟したと感じています。 今後の課題は、微小管内の分子的な事象が、ハメロフが提案するような量子的な事象と実際に関連しているかどうかを検証することだと、フーデッツは言う。
そして今、独立して活動しながらも、ハメロフに影響を受けたことを公言している2人の科学者が、微小管の研究をまったく新しいレベルに引き上げようとしています。
Inside The Neuron
アニルバン・バンディオパディヤイは、ハメロフが2016年に開催した「Science of Consciousness（意識の科学）」カンファレンスで、自分の研究をまとめて発表しました。 6フィートの長身とスリムな体に黒髪、そして楽しそうな笑顔が印象的なバンディオパディヤイは、日本の国立物質・材料研究機構（NIMS）で自らの研究グループを率いており、40代前半の科学者としては恵まれた仕事をしている。 物理学者である彼は、自然界と人工の脳の内部構造を研究してきた。 脳の機能を理解するためには、微小管を含む神経細胞内の仕組みを理解する必要があるとバンディオパディヤイ氏は考えています。
従来の考え方では、神経細胞が発火するのは、細胞膜内のチャネルが開き、正電荷を帯びたイオンが神経細胞内に充満するからです。 一定の閾値に達すると、電気信号が軸索（ニューロン内の神経線維）を伝わり、ニューロンが発火する。 軸索は、ニューロンと他の細胞をつなぐ長いワイヤーです。
バンディオパディヤイは、この微小管に特定の電荷を与えることで、神経細胞に活動を起こさせることができることを発見しました。
Bandyopadhyay氏は、微小管に特定の電荷を与えることで、ニューロンに活動を起こさせ、電流を流すことでニューロンを発火させ、信号を遮断することでニューロンの発火を完全に止めることができることを発見しました。
このナノワイヤーの束は、ギターの弦のように共鳴し、ニューロンの通常の活動の数千倍の速さで発火するそうです。
このナノワイヤーの束は、ギターの弦のように共鳴し、ニューロンの通常の活動の数千倍の速さで発火します。
彼は、現在の科学的理解に反して、ニューロンは人間の思考プロセスの本質的な、あるいは最初の原因ではないと考えました。
Bandyopadhyay氏は、現代の脳科学がニューロンを重視するのは間違っていると言います。
「ニューロンは皮膚のようなものです」。 “
「ニューロンは皮膚です。重要ですが、それがすべてではありません」
「フリンジ」か「フロンティア」か
バンディオパディヤイが2013年に行った微小管の研究では、特殊な顕微鏡を改造し、外部の企業と契約して、1×1ナノメートルの針を作りました。
その針をラットの神経細胞に刺し、微小管を観察しました。
バンディオパディヤイは、ラットの神経細胞に針を刺して微小管を観察すると、部屋の片側の壁に設置されたモニターに、動物生物学の最も小さなレベルの画像が点滅した。 次の実験は、さまざまな電気を流して、ニューロンの「皮膚」と微小管の内部を観察するというものだった。 最初は何も起こらなかった。 しかし、微小管に特定のエネルギーを加えると、微小管が反応して振動し、電気を通すようになりました。
微小管は多くの個別のサブユニットから構成されています。 それらが純粋に古典的な方法で動作するならば、木やガラスなどの一般的な素材のように、電流が自由に流れるのを妨げる絶縁体として、微小管を横切る抵抗の量は増加するはずです。 しかし、Bandyopadhyayは、特定の電荷を持つ交流電流を流すと、まったく違うことを発見した。 抵抗値が10億倍にも跳ね上がったのである。 微小管は半導体のように振る舞っていたのだ。これはエレクトロニクスの最も重要な発展の1つである。
「このような結果が得られたとき、彼は恐怖を感じます。
「このような結果が出ると、『何か間違っているのではないか』と不安になります。 その後の実験では、神経細胞の発火（膜レベルの発火）の前に、微小管の導電活動が起こることを確認したのです。 微小管の研究は、『Biosensors and Bioelectronics』誌に掲載された。
この研究結果は、まだ他の科学者によって再現される必要があります。
「フロンティア・サイエンスを探しているのなら、既知のものの端っこまで行かなければなりません」と語るのは、かつて東京で米空軍の研究開発部門に勤務していた毒物学者のデビッド・ソンタグ。
「道を間違えると、おかしな隣人、フリンジ・サイエンスに出くわすことになります。 問題は、いつ分岐点にいるのかを理解することです。
今のところ、バンディオパディヤイは明らかにフリンジにとどまっています。
今のところ、バンディオパディヤイは明らかに端っこにいますが、彼はこの議論に新しいものをもたらしました。 “
彼は、ハメロフの大きな意識論とは距離を置くように注意しています。
彼はHameroffの大きな意識理論とは距離を置くように気をつけています。 “この人は1982年に微小管の話をしていました。 “考えているだけで、私のように研究することができなかったのに、彼は知っていて、誰よりもはるかに先を行っていました。
アルバータ大学の生物物理学者であるジャック・タジンスキー氏は、ハメロフ氏の長年の共同研究者で、抗がん剤の開発に携わっています。 彼の最新の研究成果は、微小管が興味深い導電性を持つことを示唆していますが、それだけではなく、「メンリスタ」と呼ばれるものになる可能性も示唆しています。
チュア氏は、既存の3つの回路要素、すなわち抵抗器とコンデンサに着目しました。
チュアは、既存の3つの回路要素（抵抗器、コンデンサ、インダクタ）は、電気の流れ方、蓄え方、回路を通過する際の変化を制御するペアの関係に依存していることに気づきました。
– 抵抗（電圧＋電流）
– コンデンサ（電圧＋電荷）
– インダクタ（磁束＋電流）
これらのペアを研究することで、チュアは「欠けている」ペアである電荷と磁束の関係を支配する第4の回路要素があるはずだと考えました。 チュアは、メモリー（記憶）とレジスター（抵抗）を掛け合わせた「メモリスト」という造語を作り、そこからは数学的な研究に徹した。 そのような回路素子があるとしたら、それはどのような働きをするのか。
何が問題なのでしょうか。 トランジスタでは、電子の流れが途絶えるとデータが失われます。
電子の流れが途絶えると、データが失われます。
イオンは、物質を通過した電荷を記憶しているため、電源を切っても情報を保持することができます。 コンピュータでは、再起動が不要になります。
消費者向けコンピュータに拡張可能なコストで、メンリスタチップを作る競争が始まっていますが、それには理由があります。 メモリストが必要とするエネルギーは、標準的なチップの1パーセント程度です。
タジンスキーは、2015年にインドで開催された学会でチュアと出会うまで、メンリスタについてよく知りませんでした。 “チュアは、ハメロフの研究に以前から興味を持っていたことを明かし、「微小管はメモリスターだと思います」と言ったという。 チュアは、ハメロフが「微小管は自然界に遍在しているが、神経細胞はそうではない」と指摘したのを聞いて、特に衝撃を受けたという。 ハメロフが「微小管は自然界に遍在しているが、神経細胞はそうではない」と指摘したのを聞いたとき、チュアはこの事実を非常に重要だと感じた。 “これらの生物学的システムはすべて、ある種の情報処理を行っています。 “
彼は、ハメロフが微小管にその答えを見出したと考えていました。
タジンスキーは、長年の共同研究者であるハメロフとは全く異なります。
タジンスキーは、長年の共同研究者であるハメロフとは大きく異なります。堅実で実用的な彼は、精密医療と計算生物学という地道な分野で努力を重ね、査読付き論文を400本以上発表しています。 “スチュアートは、非常に推測しやすい人だと思います」と彼は言います。 “多くの点で、彼は自分自身の最大の敵であり、自分を少し制限した方が良いと思います。 しかし、スチュアートは天才的な人物です。
メモリスト理論を検証するために、タジンスキーのチームは、皿に微小管、チューブリンタンパク質、緩衝液を入れ、電気を加えました。 何週間もかけて、興味深い結果が得られました。
「微小管の存在が増えると、コンダクタンスが2～3倍になりました」とタジンスキーは言います。
タジンスキー教授の研究室では、昨年の夏、Nature Scientific Reports誌に微小管の導電性に関する論文を発表しており、現在、メモリストとしての微小管に関する論文を準備中です。
The Quantum Realm
ツーソンで開催されたカンファレンスの最終日の朝、ハメロフ氏はスーツケースをゆっくりとロビーに運び出し、ラウンジチェアに座っていくつかの管理業務をこなしていました。 “
「うまくいったと思いますよ。みなさん、楽しかったと言ってくれています。
「うまくいったと思います。
これはHameroffの作品なので、かなりの戦闘がありました。
これはハメロフの作品で、かなりの戦闘がありました。チャルマーズは、ハメロフが会議を量子の領域に行き過ぎたと非難しました。
もちろん、ハメロフがこの議論に勝ったということではありません。
もちろん、ハメロフがこの議論に勝ったというわけではありません。
もちろん、Hameroff氏がこの議論に勝ったというわけではありません。 –
荷物の取っ手に片手をかけた彼は、すぐに呼び止められました。
荷物の取っ手に手をかけた彼は、すぐに呼び止められました。かつてハメロフを嫌っていた麻酔科医のフデツが挨拶にやってきたのです。 彼は真面目そうに、「とてもいい会議だったよ、スチュアート」と言った。
ハメロフは彼に感謝する。
ハメロフは彼に礼を言い、2人は少し談笑し、ハデツは立ち去ろうとします。 “
「そういえば、ハメロフが彼を呼び止めて、「君は微小管の研究をすべきだ」と言いました。 “なぜなら、私の研究室ではその話をしているからです。 興味があるんですよ。 私たちはちょうどそれをするかもしれません。
Steve VolkはDiscoverのコントリビューティング・エディターです
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