海馬を健康にして生成AIをもっと活用するには

スマホでもパソコンでも、無料で自由に使えるようになった人工知能を大いに活用したいものです。そのためにはどのような自分の体勢で取り組めばいいのか、その第一歩となる事柄を「海馬を脳科学から利用する方法」として解説します。AIを相棒とし、自分の可能性向上を目指し、その向上した自分が未来を開く方法です。

このサイトでは、根拠としている外部関連リンクを多く配置しています。図や写真が先ず参考となりますので参照をお勧めします。

脳における海馬の役割

海馬とは

人間の脳の中にある海馬について知ることで、自分の可能性に対して大いに希望が湧いてくるかもしれません。

海馬は、耳の内側に位置し、大脳の側頭葉の内側にある左右一対の部位です。直径1cm、長さ5cmほどで、ちょうど大人の小指ほどの大きさです。

「海馬」を辞書で調べると、海に住むタツノオトシゴを指しています。これは、海馬の形がタツノオトシゴに似ているので、16世紀にイタリアの解剖学者アランティウスがこの名前を付けたことによります。

海馬は、大脳辺縁系に含まれる古皮質です。生物が進化する過程で、魚類や両生類から生き残るために必要な本能や感情をつかさどる大脳辺縁系が大脳内に形成されました。ここに海馬があります。

この海馬は、記憶の中枢を担っています。見たこと、聞いたこと、嗅いだこと、味わったこと、触ったことなどの刺激を受けたことを海馬で要不要を判断し、必要な情報を関連付けて記憶します。そして、必要な時に思い出すことができるようにします。

一般的に、左脳の海馬は言語関連の記憶を処理し、右脳の海馬は空間認知に関連する記憶を処理する傾向があります。

また、人間の大脳には、約１０００億個の神経細胞があり、その中で海馬には数千万個の神経細胞があります。これらの細胞は「場所細胞」とも呼ばれ、空間位置を記憶する能力があります。目隠しをしていても自分の位置を把握して記憶できます。海馬の複数の細胞を組み合わせて、位置だけでなく無数の関連情報と共に記憶として保存しています。さらに、地図を把握する力やVR（仮想空間における地図を把握する力）も海馬の能力です。

その空間学習能力を支えるために、視覚情報、聴覚情報（体のバランスを保つ三半規管等を含む）、体中にある圧力センサーなどの体性感覚（触覚）情報の能力が備わっています。

しかし、海馬はデリケートです。ストレスや酸素不足に弱く、これは非常に重要なことです。海馬の神経細胞が破壊され、海馬が委縮すれば、心的外傷後ストレス障害やうつ病になることがあります。アルツハイマー病などにおける最初の病変部位でもあります。

新しい記憶を生み出す歯状回と海馬の関係

哺乳類の中枢神経では、生涯にわたって新しい神経細胞が生まれていること（神経新生）が解っています。。2005年に発表された研究によれば、神経新生は海馬の歯状回で活発に行われます（ジョンズ・ホプキンス大学医学部のグオ・リー・ミン氏とホンジュン・ソン氏の研究）。

また、2008年に発表された研究では、歯状回（しじょうかい）で生まれた神経細胞は他の神経細胞と軸索（じくさく）や樹状突起（じゅじょうとっき）を使って、シナプスで機能的に結びつくことが分かっています（ネイチャー・ニューロサイエンスのニコラス・トニ氏とディエゴ・A・ラプラーニュ氏の研究）。

歯状回で生まれた新しい小さな神経細胞を、歯状回顆粒細胞（かりゅうさいぼう）といいます。顆粒細胞は、記憶の元となったエピソード（怖い、痛い、嬉しいなどの感情を含む）と共に、シナプスで結びつき、徐々に成熟したニューロンとなって海馬内にシナプス結合を広げます。

海馬の位置関係について説明します。大脳は新皮質によって覆われており、その下には古皮質である大脳辺縁系に海馬体が含まれています。大脳辺縁系は新皮質の端が内側に巻き込まれた位置にありますが、大脳辺縁系の周囲に新皮質が覆うように存在しています。

海馬の断面（下図）を見て下さい。CA１、CA３は海馬です。DG（dentate gyrus）は歯状回です。歯状回を海馬が包み込んでいるように見えますが、実際には海馬の一部が歯状回の中に潜り込んでいるようでもあります。歯状回の中には小さな顆粒細胞が詰まっており、新しい軸索と樹状突起が海馬内の他の神経細胞と結びつくために伸びて広がっていきます。

　　ウィキペディアフリー百科事典 https://ja.wikipedia.org/wiki/海馬（脳）

海馬で生まれた短期記憶は、最終的に長期記憶として大脳新皮質に保存・固定化されます。また、記憶の想起は海馬から移動し、大脳新皮質の長期記憶から行われます。さらに、海馬にある記憶は必要でなくなり、忘却されることも分かっています。

人の一生における海馬の変化

新生児の脳の重さと体重の比率は約13％ですが、成人では2～2.5％です。新生児は頭が重いため、転びやすいのかもしれません。

胎児・新生児の脳内の神経細胞はまだほとんど繋がっていませんが、急速に軸索と樹状突起を伸ばして繋がりを広げ、記憶が形成されていきます。

生後8～9か月には、視覚野のシナプスの密度が最大となります。

3歳までは脳内の神経細胞の繋がりが過剰な状態となり、不要なシナプスが削除されながら成長していきます。

25歳頃には脳の大きさがピークに達し、その後は年齢とともに徐々に縮小していきます。

脳の細胞が入れ替わるという話は誤解で、実際には脳の神経細胞（ニューロン）はほとんど入れ替わりません。

しかし、海馬では神経新生が生涯続き、新しい記憶を作り続けます。私たちは何歳になっても新しいことを学び、経験を積み重ねることが可能です。

海馬を活性化する方法

睡眠と海馬の関係

睡眠のリズム

私たちの睡眠には、ノンレム睡眠とレム睡眠の二種類があり、これらがおよそ1時間半ごとに繰り返されるリズムになっています。

レム睡眠　「急速眼球運動（Rapid Eye Movement）」の頭文字を取ったもので、体の筋肉は緩んでいるが、脳は活動している状態です　脳がリフレッシュされ、記憶の定着や情報の整理が促進されます　夢を見やすく、感覚刺激があっても目覚めにくいのが特徴です。体はリラックスし、脳脊髄液によって脳から老廃物が排出されます。

ノンレム睡眠: 脳も体も深く休んでいる状態です。脳細血管の血流が上がり、脳内で活発に物質交換が行われます。ノンレム睡眠は4つのレベルに分類され、深い睡眠から浅い睡眠へと変化します。ネガティブな記憶を消去し、記憶の整理が行われます。

乳児や幼児はノンレム睡眠時間が長く、高齢になると短くなります。レム睡眠は「記憶を固定化する睡眠」とも呼ばれ、海馬が活発に記憶の定着を行います。

「短時間でぐっすり寝ているから大丈夫」と考える人もいますが、最低でも6時間以上の睡眠が推奨されています。睡眠が不足すると、記憶力、判断力、問題解決力が低下し、肌荒れ、老化の促進、免疫の低下、生活習慣病になり易くなる等のシグナルが現れます　また、レム睡眠が不足すると認知症のリスクが高まることが指摘されています　

海馬と睡眠中の記憶の固定化

長期記憶の分類

• 宣言的記憶　事実や経験を保持し、意識的に議論や宣言ができる記憶
  • エピソード記憶　ある期間と場所での出来事の記憶
  • 意味記憶　　　　時間や場所に依存しない事実や知識の記憶
• 手続き記憶　　　　体が覚えている記憶で、説明する文脈情報が消失する記憶

記憶の変化と保存

• 短期記憶　海馬の神経細胞が働き、学習後数時間の一時記憶として保存されます
• 固定化　　睡眠中に休息リプレイし、定着させます。不要な記憶を整理し、長期記憶に必要な記憶を繋ぎます。恐怖などのネガティブな記憶は消去され、長期記憶の準備が行われます　思い出す毎にリプレイを繰り返し、固定化が進みます。
• 長期記憶　 1日から生涯続く場合もあります。思い出すことで更に新しい記憶や別の過去の記憶と繋がり、大脳皮質に再固定されます。再固定の場合は、海馬に再び戻って記憶の整理・保存作業をします。

短期記憶は、固定化を経て大脳皮質に長期記憶として保存されます。思い出す際には海馬の記憶を参照することがなくなります。また、手続き記憶は浅いノンレム睡眠中に固定化されます。

日常において、前頭葉前野は、情報の選択や実行段階で主に機能し、宣言的記憶の保存や参照、思考、推論、意思決定などの人間的な活動に重要な役割を果たします。

休息リプレイ　「休息リプレイ」とは、脳が休息しながらも情報を整理し、記憶を強化するプロセスのことです　海馬にある一時記憶を基に、その日の場所移動も睡眠中の脳内では、その通りの順序で再生されていることが実験で明らかになっています。

運動と海馬の関係

運動が必要な理由

大脳新皮質の前頭葉は、思考・活動・コミュニケーションなどの重要な役割を担っています。前頭葉は「記憶」を活用し、コントロールしています。この記憶を作り、定着させ、整理する重要な脳の部位が「海馬」です。海馬には、記憶できる神経細胞ニューロンを生涯作り続ける「歯状回」も含まれています。

海馬が大脳辺縁系にある理由は、大脳辺縁系が生き残るための知恵を持つ部位だからです。水や食べ物を得た場所を覚え、その場所に再び行けることが重要です。だから、海馬には記憶と空間認知の能力が共存しています。哺乳類や人間の大脳では、新皮質と前頭葉がそれをコントロールし、その場所に再び行けるように身体の行動命令を出せるようになっています。

人類は原始の昔から地上を動き回って狩りをし、食べ物を探し回って生き残ってきました。だから、身体の健康と運動は切っても切れない関係なのです。そして、大脳の活性化も運動がなければあり得ないのです。

スマホや在宅勤務と脳の健康

アメリカの発明王トーマス・エジソンは、「身体の主たる機能は、脳を持ち運ぶことである」という言葉を残しました。脳科学から考えると深い意味が含まれています。

前頭葉と海馬を元気にするためには、じっとしているだけでは効率が悪いです。空間移動と新体験、身体の活性化を取り入れることで、心の健康と身体全体の活性化することが重要です。大脳皮質や海馬の血流が低下する兆候が高齢者やアルツハイマー病型認知症患者に見られます。十分な血流を脳に流すための運動が必要です。車いすでの移動も海馬の活性化に役立ちますが、自分の足で歩行することはさらに効果的です。

海馬を活性化すれば脳全体が活性化します。思い出す行為も効果があるといわれています。

スマホを見ていると、時間の経過を忘れてずっと見続けることがあります。その時、脳内に「報酬系・脳の励まし役」と呼ばれるドーパミンが出ます。大脳辺縁系には海馬の他に扁桃体（へんとうたい）という「情動反応を処理する部位」があり、「やる気のスイッチ」である側坐核（そくざかく）も近くにあります。スマホを見て良かった経験があると、その喜びが扁桃体により感情として記憶されます。その後、スマホと接する機会があると、側坐核からドーパミンが放出され、すぐにスマホを手に取る行動を取るようになります。ドーパミンには人を行動させる力が含まれています。

ドーパミン　中枢神経系に存在する神経伝達物質の一つで、その役割は、運動調節、ホルモン調節、快感と意欲、集中力や記憶力を高める等で、「幸せホルモン」とも呼ばれます

扁桃体　脳の側頭葉内側の奥に位置するアーモンド形の神経細胞の集まり　アーモンドを日本語では「扁桃」といいます　恐怖や怒り等の情動反応の処理に重要な役割を果たします　記憶の形成・貯蔵をし、条件付けをして情動学習をします

側坐核　前脳に存在する神経細胞の集団です　報酬や快感に関連する神経回路の一部であり、ドーパミンの分泌を通じて快感ややる気を引き起こします　薬物依存や好き嫌いの行動、恐怖、不安などの情動反応に関与します　

スマホを見る時間が多くなる行動や、在宅・事務所内勤務のような運動不足になりがちな日常を、大脳活性化の方向へ向かせるためにも、有酸素運動（ウォーキング、ジョギング、体操、筋トレ、エクササイズなど）を取り入れましょう。

生成AIを活用するためには

脳の健康と生成AIの活用

脳の健康を維持し、海馬や前頭葉をフルに活用することで、生成AIを効果的に使うことができます。生成AIは無料または有料で利用でき、自分の人生に大いに役立つツールとなります。

2024年5月13日にOpenAI社からChatGPT-4oが公開されました。最新のAI技術を使うことができるようになっています。OpenAI社のCEO（最高経営責任者）、サム・アルトマン氏は、シリコンバレーの著名投資家たちの前で、今後のAIの見通しについて語りました。

彼は「常に自分の近くにいて、煩雑な操作が一切ないAIが欲しい」「自分の代わりにほとんどの仕事を任せられるAIが欲しい」と述べています。また、「家庭教師AIや、興味のあることを上手に教えてくれるAIが大きな発明になる」とも述べています。さらに、プログラミング、ヘルスケア、科学領域での発明や発見に繋がる、論理的思考を持った汎用AIの可能性についても言及しています。

今、既に家庭教師AIは私のスマホの中で、いつも質問の受付を待ってくれています　もっと活用したいものです

AIが人間の知能を加速させ続ける社会の可能性

三菱総合研究所 未来構想センターでは、2020年5月15日に「知能加速社会の可能性」について次のようなコラムを発表しています。そこでは、汎用AIが実現する社会、即ちシンギュラリティが実現する社会の可能性と、その逆にAIが人間の知能を加速させ続ける社会（＝知能加速社会）の可能性について述べています。

ここでは、人間の知能を加速させ続ける社会をAIがもたらす可能性は、想像力、発想力を生かして技術を賢く使う人間となっていけるかにかかっています。そんな社会が実現すると、AIは脅威を感じる対象ではなく、むしろ自分の知能を引き出し、高めてくれるパートナーとなると説明しています

この視点は、2020年のコラムではありますが、これからAI時代を生きていくために、大いに役立つ視点ではないでしょうか

シンギュラリティ　シンギュラリティ（技術的特異点）は、AIが人間の知性を超える時点を指します。この時点に達すると、AIは自らの知能をさらに進化させ、社会や生活に大きな変化をもたらすとされています。未来学者のレイ・カーツワイル氏は、2045年にシンギュラリティに到達すると予測しています。この時点では、AIが人間の知能を超え、さまざまな分野で人間の能力を凌駕することが期待されています。

まとめ

これらを参考に、今使える人工知能を自分の相棒（あいぼう）として肌身離さず、スマホを家庭教師として毎日自由に使えたら、そして知りたいことを何でも知れたら、どんどん自分が時代を先取りして進化していけるのではないでしょうか。老いも若きもまずは慣れること、日常の習慣として、知識欲をどんどん持って海馬のニューロンを新しく繋ぎ、前頭葉の判断力、企画力のみならず、活性化した大脳を作っていきたいものです。

このように、生成AIを活用するためには脳の健康を保ち、最新のAI技術を積極的に取り入れることが重要です。日常生活でAIを相棒として活用し、知識欲を持って学び続けることで、時代を先取りして進化していけるでしょう。