脳の「ノイズ」、情報処理の限界はなかった？新発見に迫る

「脳はノイズが多いと、うまく情報を処理できない」――。長年、神経科学の世界では、こんな考え方が常識でした。神経細胞同士のやり取りで生まれる「ノイズ」が、脳が扱える情報量を限ってしまう、と考えられてきたのです。まるで、たくさんの人が同時に話していると、誰の声もよく聞こえなくなってしまうようなイメージですね。

しかし、京都大学の研究チームが、この長年の常識を覆すかもしれない、驚きの発見をしました。彼らは、マウスの脳の神経活動を詳しく調べ、さらに数理的な理論を使って分析しました。

その結果、なんと、神経細胞の数が増えれば増えるほど、脳が処理できる情報量も、理論上はいくらでも増やすことができそうだ、ということがわかったのです。つまり、脳の「揺らぎ」や「ノイズ」が、必ずしも情報処理の限界を決めるわけではない、というのです。

この発見の鍵となったのは、「高次元ノイズのスケール不変性」という性質です。これは、ノイズの大きさがどのくらいであっても、神経細胞の数さえ増やせば、それに比例して情報量も増えていく、ということを意味します。例えば、小さな音で話すか、大きな音で話すかに関わらず、話す人が増えれば、それだけ多くの情報を伝えられる、というようなイメージでしょうか。

この知見は、脳がどのようにして、私たちが日々経験する膨大な情報を記憶し、新しいことを学んでいくのか、という、実に30年もの間、科学者たちを悩ませてきた大きな謎に、新しい光を当てるものです。これまで「ノイズが邪魔をしている」と考えていたのが、実は「ノイズも情報の一部としてうまく使われているのかもしれない」、あるいは「ノイズがあっても、細胞を増やせば対応できる」という、全く新しい視点を提供してくれたのです。

この研究は、これからも脳の仕組みを解き明かす上で、とても重要な一歩となりそうです。特に、たくさんの神経細胞が集まった「大規模な神経活動」から、一体どれくらいの情報が処理できるのか、その限界を正確に見積もるための、新しい計算方法や考え方が生まれることが期待されています。私たちの脳が、どのようにして賢く情報を処理しているのか、その秘密が少しずつ明らかになっていくのは、ワクワクしますね。