2023.09.17 2023.09.23

TEDx要約:脳をネットワークとして理解し、アートとして表現する

marugotoyoten

アメリカの物理学者であり、システム神経科学者であるダニ・スミス・バセットが「脳をネットワークとして理解し、アートとして表現する | ダニエル・バセット | TEDxPenn」について語りました。この動画の要点と要約をまとめました

スピーカー

ダニ・スミス・バセット

専門分野:専門領域はネットワーク科学を応用した学習の研究
経歴:2014年のマッカーサー・フェローシップ賞受賞者であり、最年少だった。彼らはまた、2014年のスローン・フェローシップ賞も受賞している。彼らは現在、ペンシルベニア大学のバイオエンジニアリング、電気・システム工学、物理学・天文学、神経学、精神医学の各学部でJ.PeterSkirkanich教授を務めており、サンタフェ研究所の外部教授でもある。彼らの研究は、人間の脳の学習だけでなく、他の複雑な物理的・生物学的システムの研究にもネットワーク科学を応用している。

３つの要点

要点１
ネットワークは宇宙から私たちの家族まで存在する
要点２
脳をネットワークとして理解するためには表面形態を見る
要点３
学習中の脳の再構成をMRIスキャンで解明する

要約

ネットワークの複雑さ
ネットワークは、宇宙の粒子から私たち自身の家族や友人まで、さまざまな形で存在するため、魅力的です。ネットワーク科学者として、私たちはこれらの複雑なシステムをノードとエッジに分解して、その機能を理解します。私たちは、ネットワーク内の重要なハブ、モジュール、周辺領域を特定することができます。脳もネットワークであることをご存知ですか？脳では、ノードは異なる部分で表され、エッジはそれらの間の接続です。

脳をネットワークとして理解する
脳をネットワークとして理解するために、私たちはその表面形態を見ています。これは、脳の溝と脳回と呼ばれる山と谷から成り立っています。私たちは拡散イメージングという技術を使用して、脳内の神経軸索の経路を理解します。これらの軸索は、情報が脳内を伝達するための高速道路の役割を果たします。ノードとその相互作用を研究することにより、脳の構造とさまざまな機能の仕組みを理解することができます。

学習中の脳の再構成を解明する
新しいことを学ぶとき、脳の中で何が起こるのか気になったことはありますか？学習中の脳の再構成を研究するために、私たちは個人が新しいスキルを学ぶ間にMRIスキャン技術を使用します。一連のスナップショットを分析することにより、脳が時間とともにどのように変化するかを観察することができます。私たちは、学習中に運動皮質と視覚皮質が多くコミュニケーションすることを発見しましたが、熟練するにつれて、それらは独立して働き始めます。上手な学習者は脳を素早く適応させ、再構成することができますが、硬直した脳を持つ人々は学習に苦労します。この発見は、リハビリテーションや介入、さらには教室の環境に重要な意味を持っています。

アーティストとの共同研究によるネットワーク構造の理解
再構成ネットワークの構造を理解することは困難です。なぜなら、データが非常に複雑であるためです。私たちはコンピュータ科学に頼るだけでなく、データの中に構造を見つけることに長けたアーティストとの共同研究を行っています。彼らのネットワーク組織の芸術的な表現は私たちをインスピレーションにして、新しい研究のアイデアを導きます。例えば、ファッションデザイナーは、てんかん発作中の脳のコミュニケーションを表現するためにベライゾンの電話線を使用しました。これらの共同研究は、教室にも広がり、芸術と科学の間の相互作用を促進し、さらに多くの新しい研究のアイデアを生み出します。将来的には、私たちは脳のネットワークを調整することで、認知プロセスを最適化したいと考えています。

▼今回の動画