大脳小脳連関:小脳は大脳にどんな貢献を している …...大脳小脳連関:小脳は大脳にどんな貢献を しているか -運動制御の観点から
脳の系統発生 脳の進化 - Keio...
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1
脳の系統発生
• 脳は保守的な器官である• 量的増大• 部分的増大• 内部構造
2
脳の進化
• 脳の大きさの比較
3
(I.S.Russell,1979)
4
脳の進化
• 脳の大きさの比較• 脳重/体重比の比較
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5 6
脳の進化
• 脳の大きさの比較• 脳重/体重比の比較• 脳化係数
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脳化係数
哺乳類 : W = K B 0.75
鳥類 : W = K B 0.56
脳は体ほど大きくならない
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脳の進化
• 脳の大きさの比較• 脳重/体重比の比較• 脳化係数• 脳化指数
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体重
脳重
Et
Ee
Encephalization Quatient = Et/Ee
脳化指数
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脳の進化
• 脳の大きさの比較• 脳重/体重比の比較• 脳化係数• 脳化指数
• 一次元の配列だけでよいのか?
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体重
脳重
哺乳類
鳥類
魚類、爬虫類
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様々な脳
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•ペンギン
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)
15
•マッコウクジラ
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)16
•ニホンザル
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)
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17
•チンパンジー
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)18
•インドゾウ
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)
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•ラクダ
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)20
•ライオン
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)
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•ジュゴン
(「脳の生命誌」JT生命誌研究館)22
•カラス •ハト •ネズミ •キンギョ
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脳の量的増大
• Passive growth• 体の細胞数を増加させれば脳細胞も増える
• Active growth• 特定部位の増大
24(Finlay & Darlington,1995)
131 species of mammals-> enlargement of entire brain
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25 26
脳の部分的進化
• 哺乳類• 嗅球、大脳• 鳥類• 大脳、中脳• 魚類• 中脳
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1
2
3
4
5
6
6層の大脳新皮質
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Gyrusの発達
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insectivors
haplorhines
strepsirhines
Evolution of neocortex
(Barton & Harvey,2000)30
insectivors
haplorhines
strepsirhnes
evolution of gray matter
(Barton & Harvey,2000)
31(Bush & Allman,2003)
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Allometric studyの問題点
• 大きな図書館の原理
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33
Allometric studyの問題点
• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか
34
Allometric studyの問題点
• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか• 細胞数はシナプス数を反映するか
35
Allometric studyの問題点
• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか• 細胞数はシナプス数を反映するか• 細胞の形態分化
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人脳の特徴
• 量的増大
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37
3million years 3million years
26% 43%
体重 脳重
Australopitecus afarensis -> Homo sapiens sapiens(Van Dongen,1998)
38
筋が弱くなった結果としての人脳増大
(Stedman et al.,2004)
39
Cranial capacity
ヒトの脳は小さくなった!
(Henneberg,1998)40
人脳の特徴
• 量的増大• 前脳の発達
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41
forebrain/total brain
(Jerison,1991)42
人脳の特徴
• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達
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cortical surface / brain
(Jerison,1991)44
人脳の特徴
• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• 前頭葉の発達
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Frontal lobe in human
(Semendeferi et al.,1997)46
prefrontalis
(Deacon,1997)
47
prefrontalis
(Nimchinsky et al.,1999)48
人脳の特徴
• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• 前頭葉の発達• POTの発達
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49
サル
ヒト
(W.K.Wilkins & J.Wakefield,1995) 50
Parieto-Occipito-Temporal Area
(W.K.Wilkins & J.Wakefield,1995)
51
人脳の特徴
• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• POTの発達• 前頭葉の発達• Broca野の発達
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human bonobo chimp gorilla
orangutan gibon monkey lemur
Spindle cells in anteior cingulate cortex
cluster
isolate cell
(Nimchinsky et al.,1999)
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53
Human brainvs
Avian brain
54
LAMI NAR CORTEX
t hal amus
MAMMALIANMAMMALIAN
COMPARTMENT PALLI UM
t hal amus
AVIANAVIAN