脳にはどれくらいの「データ」を保管できるのか
Olivia Gordon氏：コンピューターは素晴らしいですよね。しかし私たちの脳は最も素晴らしいコンピューターであると言えるのではないでしょうか。もしあなたが新しいコンピューターを購入しようとするとき、きっとハードドライブの容量サイズも考慮されるでしょう。つまり、そのコンピューターがどれくらいのデータを保管することができるのかということです。
そこで、その質問を私たち自身に投げかけてみるのも興味深いのではないでしょうか。もし私たちの脳がコンピューターであるとしたら、一体どれくらいのデータを保管することができるのでしょうか？
この質問の答えを出すのは容易ではありません。なぜならコンピューターと私たちの脳は比べられないほど大きく異なるものだからです。コンピューターと脳は同じような働きをするわけではないのです。
シナプスをビットにたとえてみると……？
だからといって科学者たちは比べることを諦めはしません。コンピューターサイエンスでは、一番小さいデータの単位を「ビット」と言います。これは「バイナリーデジット」の略です。
「ビット」には二種類のバイナリー状態があります。0か1、オンかオフのような状態です。8ビットは1バイトです。「ビット」を合わせることで、より多くの情報を保存することができます。例えば、もしあなたが2ビット持っていたとすると、4種類の状態を保存することができます。00、01、10、または11です。
しかし神経学をビットで置き換えることをみんなが納得しているわけではありません。コンピューターでは「ビット」が一番小さい容量の単位なので、一つの「ビット」を、脳にある一つの「シナプス」に置き換えるのは一つの方法です。
「シナプス」は二つの神経細胞が出会い、情報を交換する部分です。「シナプス」は記憶を司る主力で、「ビット」のように、一番小さい単位です。そして「ビット」同様に二種類の状態になります。「オン」か「オフ」の状態です。
私たちの脳内には推定250兆の「シナプス」があると言われています。ですから「シナプス」1つを「1ビット」とするなら、私たちの脳には30テラバイト、または30兆バイトのデータが保存可能ということになります。
シナプス一つに約5ビットを保存できる
しかし、こんな単純には計算できません。「シナプス」における神経細胞の信号は様々な大きさになります。「オン」と「オフ」の状態というだけではなく、「シナプス」は様々な強さの信号を発することができるのです。
この「シナプス強度」の強弱は記憶がどれだけ強烈かにより異なるのです。もし「シナプス強度」が小さければ、大きい時と比べて記憶がより曖昧だという意味です。
過去しばらくの間、「シナプス」の信号は「小」「中」そして「大」だけであると考えられてきました。この三段階があるとすれば、「シナプス」ひとつがだいたい「1ビット」か「2ビット」になると考えられますが、そうすると全体的な推定値が少々押し上げられてしまいます。しかし、実際はそれよりさらに複雑です。
2015年に発表された論文では、一つの「シナプス」は「小」「中」「大」の三種類の信号を送るのではなく、実際は26種類の信号を送ると言われているのです。この研究で研究者たちは同じ神経細胞から出る二つの「シナプス」の「シナプス強度」を測りました。
彼らはそれぞれが同じ強さであると予想していましたが、8%の違いがあったのです。彼らが計測した二つの「シナプス」は同じ「神経細胞」からできていました。
科学者たちの計算によれば、その8%の差は少なくとも26種類の「シナプス」の状態になるという結論に至ったのです。そうなると一つの神経細胞が示す「シナプス強度」の量が増え、「シナプス」一つが約5ビットを保存することができるということになります。
脳の容量はDVD約3万枚分もあった
私たちの脳には860億の神経細胞があると言われていて、その内の一つだけでも、何千もの「シナプス」を持つことができるのです。そうなると、私たちの脳内には約250兆の「シナプス」があるということになります。
そしてその数値を大雑把に計算すると、「シナプス」一つが5ビット容量として、150テラバイトもの容量になります。ただ、この理論上の計算は近似値に過ぎないということを念頭に置いておく必要はあります。
私たちは正確にどれくらい脳内に容量があるのか、はっきりわかりません。この数値は大体の予想に過ぎないのです。
それに、私たちの脳ができることと、コンピューターができることはかなり異なりますから、この数値が私たちの脳がハードドライブのように容量があるということを示しているとも言えません。とは言え、その数値はDVD一枚が約4.7GBですから、DVD約3万枚分の情報ということになります。
ですから脳にそれなりの敬意を評しましょう。脳にはかなりの容量があるのですから。
