パーコレーションと意識

最近気になるのは、やはりネットワーク関連。
特に相転移とか、パーコレーションなどは非常に気になる現象だ。
数式はよく分からなかったが、small-world networkとneural synchronizationに関する増田直紀の論文も読んでみた。

最近の文献を読んでいる限り、意識に相関する神経活動としては、γ帯域のsynchronous oscillationよりも、低周波数帯域のα、β帯域あたりの方が可能性が高いのかもしれないと思う。
Singerの最初の報告がγ帯域だったから、その他の周波数帯域はあまり良い扱いを受けていない。

今年になって、FinlandのPalva（夫婦か？）がα　frequency oscillationに関するreviewを書いていたが、これはなかなか面白い内容だった。どちらかというと軽視されがちな低周波数帯域のoscillationでも、色々と興味深いデータが集まっているようだ。特に、意識とか注意との関連でのデータが面白い。

意識が成立するためには、少なくとも脳内のlarge-scaleなintegrationが必要だと思うが、比較的localなγ帯域のneural synchronyはそのようなlarge-scale integrationには余り向いていない。むしろ、よりlocalな意識のcontentsをコードしているのかもしれない。これに対して、より広域にsynchronizeするα〜β帯域のoscillationのは、large-scale integrationに貢献しやすいと考えられる。

さらに、これらマルチチャンネルのoscillationが周波数をまたいで相互にphase-lockし同期しているとというエビデンスもあり、最終的にはoscillationのバンドを分けて考える必要は無くなってくる。つまり、αバンドの上に、βバンドやγバンドのoscillationがのっかっることが可能だ。こうなると、脳内で並列的に走っている無数のoscillationやらシングルスパイクやらが、常にマルチスケールに統合されていて、局所と全体が相互に影響を及ぼし合うようなreccurentでholisticなクラスターを構成しているという可能性が出てくる。
おそらくは、Edelmanの言うDynamic CoreやもっとシンプルなBaarsのGlocal work placeもそういうものだろうと思う。少なくとも、PFC、frotal、parietal regionを巻き込むような大規模なクラスターだ。

ただし、large-scale integrationと言っても、実際に同期現象が皮質をどのように伝播していくかは、シミュレーションを除いて実験的にはほとんど明らかにされていない。脳のsmall-world性やsynchronizabilityから想像すると、同期の伝播はネットワーク上のパーコレーションに近いプロセスなのかもしれない。全てのニューロンが同期するわけではないし、互いに競合するoscillationの中でwinner-take-all式に一つが生き残って伝播すると考えると、それは部分的パーコレーションのようなものだろう。ただ、ある種のパーコレーションが成立したとき、ニューラルネットワークレベルでは一種の部分的な相転移みたいな現象が生じているのかもしれない。このような相転移は、おそらく数十〜100ms持続するmetastableな状態で、見方を変えれば準アトラクターのようなものなのかもしれない。
ニューラルレベルで一種の相転移が起きているとき、心的現象レベルでも何かが起きているのかもしれない。

このように、シングルニューロンレベルからネットワークレベルまで一気に駆け上がってくると、ニューロンの振る舞いは、単スパイクやバーストから、同期、synfire chain、grouping、パーコレーションなどのように、より複雑になるという階層的な構造を示す。
実験的結果から、シングルニューロンレベルでの振る舞いが要素的なコーディングメソッドとして用いられているのは間違い無い。しかし、僕はネットワークレベルの同期、あるいはそれ以上のスケールの振る舞いも、何らかの心的現象をコードしていると思う。しかし、コードされた心的現象にも階層的構造があり、意識や主観的体験はその最上位層にあるのかもしれない。

こうやってspeculationを重ねれば、確かに色々とつながってくるのだけど、これじゃあちょっと危ないところもあるので、やはりエンピリカルなデータもしっかりと押さえていかなければならないと思う。

あと、最近知ったのだが、かのBuzsakiが昨年本を書いていた。
G.Buzsaki"Rhythms of the brain"(Oxford Univ. Press, 2006)
これは絶対に読まなきゃ。

今日の音楽：Rei Harakami feat 原田郁子/Colour of the dark暗やみの色
昨年、Rei Harakamiの音楽と大島さんのプラネタリウムMegastarを連動させた企画が科学未来館であり、これはそのとき会場で販売されていたCD。クラムボンの原田郁子もナレーションで参加。僕は、その会場に行く機会は無かったものの、このCDだけをもっている。そして、既に廃盤。これが、とても素晴らしい内容の音響電子音楽で、優しい音が楽しげにたわむれるような音景。Rei Harakamiはもともと視覚的な音楽をやっているだけに、じっと目をつむってこのCDを聴きながら、そのとき目の前に流れていたであろう光景を想像すると背筋がゾクゾクとしてくる。あー、きっとすごいイベントだったんだろーなー。
最近色々と良いCDやレコードを見つけたが、まだ届いていないので、また後日。