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脳と心理

皿で育てた脳の細胞に「卓球ゲーム」をさせたら、20分でラリーが長くなった

皿で育てた脳の細胞に「卓球ゲーム」をさせたら、20分でラリーが長くなった

読む前に予想してみよう!

皿の神経細胞がゲームでうまくなった分は、次の日まで残っていた

研究カード(どんな研究?)
対象
マウスの胎児の脳の細胞と、人のiPS細胞から作った神経細胞(皿で培養)
規模
細胞の皿20枚で計239回のゲーム+比べる相手160回(1回20分)
研究の種類
実験(培養細胞。企業と大学のチーム)
確かさ
★★☆☆☆
3秒でわかる

皿で育てた神経細胞を電極のチップにつなぎ、細胞の信号で卓球ゲームの板が動くようにすると、20分のうちに1回のラリーで打ち返す回数が増えた。「感じる力がある」という論文の言い方には反論も出た。

ひとことで言うと目も手もない皿の脳の細胞で、ゲームのラリーが20分のうちに長くなった

もくじ
  1. ボールの位置は、8か所の電気刺激で細胞に伝えた
  2. 打ち返したときと外したときで、電気の刺激を変えた
  3. 最初の5分より、残りの15分のほうがよく打てた
  4. 外しても何も変わらないルールでは、うまくならなかった
  5. 「感じる力」という言葉に、30人が反論
  6. 70回の練習なら細胞が上、何万回ならAIが追い抜いた
  7. まとめ

皿で育てた脳の細胞に、昔の卓球ゲーム「ポン」をさせた研究があります。細胞には目も手もありません。それでも1回20分のプレーの後半には、1回のラリーで打ち返す回数が前半より増えました。

実験したのはオーストラリアの研究チームです。電子チップの上で、脳の細胞を約80万〜100万個育てました。細胞が出す電気の信号で、ゲームの板が上下に動くようにしてあります。細胞のないチップでは、こうした上達は見られませんでした。

研究チームが工夫したのは、ボールを打てたか外したかを、その場で細胞に返したことです。打てたときと外したときで、細胞が受ける刺激が変わります。ただし、論文の題にある「感じる力(sentience)」という言葉には、30人の研究者が反論しました。

01ボールの位置は、8か所の電気刺激で細胞に伝えた

研究したのは、メルボルンの企業 Cortical Labs のケイガン(Kagan)さんたちです。モナシュ大学やユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの研究者も加わりました。

細胞は2種類です。マウスの胎児の脳からとった細胞と、人のiPS細胞(体のいろいろな細胞になれる細胞)から作った神経細胞です。どちらも、約2万6000個の電極が並ぶ小さなチップの上で育てました。

ボールの高さは、8個の電極のどれに刺激を入れるかで伝えます。ボールが板に近づくほど、刺激は1秒に4回から40回へと速くなります。

板を動かすのは細胞です。チップの別の場所を2種類の区画に分け、片方の細胞が多く信号を出すと板は上へ、もう片方だと下へ動くようにしました。

02打ち返したときと外したときで、電気の刺激を変えた

板がボールに当たると、8個の電極すべてに同時に、0.1秒だけそろった刺激が入ります。外すと、8個の電極のどこかに、でたらめな場所とタイミングで4秒間の刺激が入ります。そのあと4秒休み、ボールはでたらめな向きから出直します。

動物の実験のように、えさをあげたり痛い思いをさせたりはしていません。もとにしたのは、共著者のフリストン(Friston)さんらの「自由エネルギー原理」です。脳は予想できない入力を減らすように働く、という理論です。この理論が正しければ、細胞は「でたらめな刺激」を避けるように変わるはずだ、とチームは考えました。

03最初の5分より、残りの15分のほうがよく打てた

20分のプレーを、最初の5分と残りの15分に分けて比べました。マウスの細胞も人の細胞も、後半のほうが1回のラリーで打ち返す回数が多くなりました。1回も打てずに外すことは減り、3回を超えて続くラリーは増えました。3種類の比べる相手では、こうした変化は見られませんでした。

人の細胞は、最初の5分では、細胞のないチップより成績が低かったほどです。それが後半には逆転し、マウスの細胞よりもわずかに上になりました。

板がよく動いたから当たった、というわけでもありません。板をでたらめに動かすコンピューターは、板の動いた距離がいちばん長かったのに、後半の成績は細胞に及びませんでした。

細胞の信号で板が上下に動く卓球ゲームのイメージ(論文の図ではありません)
細胞の信号で板が上下に動く卓球ゲームのイメージ(論文の図ではありません)

04外しても何も変わらないルールでは、うまくならなかった

チームはルールを変えた実験もしました。3日間、1日3回ずつプレーさせ、合わせて486回を調べています。

  • いつものルール:20分のうちに成績が上がった
  • 外したら刺激をすべて止めるルール:はっきりした上達はなし。ただし次のルールよりは成績が上だった
  • 外してもボールが跳ね返って続くルール:上達しなかった

プレー中のボールの位置は、どのルールでも細胞に伝えています。変えたのは、外したあとの扱いだけです。論文は「情報だけでは足りず、結果を返すことが必要だ」と結論づけています。

05「感じる力」という言葉に、30人が反論

論文の題には「sentience」という言葉が入っています。ふつうは、痛みや心地よさを感じる力を指す言葉です。著者たちは、これを「感覚の刺激に反応すること」という限られた意味で使ったと説明しています。

これに対して2023年、神経科学者など30人が名を連ねた反論が、同じ『Neuron』に載りました。主な指摘は次のとおりです。

  • 「知能」や「感じる力」という言葉を使うには、証拠が弱すぎる
  • 回路の働きが短い時間だけ変わることを、「知能」とは呼べない
  • 著者たちの定義は広すぎて、ほとんどどんなコンピューターにも当てはまってしまう
  • 比べる実験の条件がそろっていない部分がある

ケイガンさんたちは同じ号で答えました。「sentience」は理論の中の技術的な意味で使ったと説明し、「知能」の定義は少なくとも71通りあるとも書いています。そのうえで、論文に用語集を付けることを提案し、言葉をそろえるべきだという点には同意しています。

実験のやり方や結果にも、限界があります。著者たち自身も、日をまたいで成績が積み上がる様子ははっきりしなかったと書いています。細胞は、毎回覚え直しているようだったそうです。また、条件をくじで割り振っておらず、実験する人もどの条件かを知っていました。

論文に添えられた利害関係の申告によると、筆頭著者は Cortical Labs の社員で、共著者1人とともに同社の株主です。この2人は研究に関わる特許の権利も持ち、別の著者2人は同社から研究資金を受けていました。

0670回の練習なら細胞が上、何万回ならAIが追い抜いた

同じチームは2025年、ゲームを覚えるAIの代表的な学習法3種類と細胞を比べました。細胞が20分でするラリーと同じ70回分だけAIに練習させると、成績がはっきり上がったのは細胞のほうだけでした。ところが何万回も練習させると、AIが細胞を追い抜きました。この研究も同じチームによるもので、別のチームが確かめたものではありません。

チームはこの仕組みを、薬を調べる道具にしようとしています。2025年の研究では、信号を出しすぎる性質の人の神経細胞に、てんかんの薬を3種類与えました。そのうちカルバマゼピンという薬を与えると、ゲームの成績がはっきり上がりました。皿の細胞での結果で、人の病気に効くことを示したものではありません。

07まとめ

皿の細胞でも、打てたか外したかが返ってくるルールなら、20分のうちにラリーが長くなりました。それを「知能」や「感じる力」と呼べるかは、別の問題です。もっと複雑なことも覚えられるのか、覚えたことが次の日まで残るのかは、まだ分かっていません。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerA team in Australia grew nerve cells from mice and from human stem cells on a chip covered with thousands… 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

A team in Australia grew nerve cells from mice and from human stem cells on a chip covered with thousands of electrodes. Eight of the electrodes told the cells where the ball was in a simple game of Pong.

Signals from cells in two other areas of the chip moved the paddle up or down. The rule was simple. A hit was followed by a short burst on all eight electrodes at once. A miss was followed by four seconds of random pulses.

Over a 20-minute session, rallies got longer for both kinds of cells. In another test, the ball kept bouncing back after a miss, so a miss changed nothing for the cells. Under that rule, they did not improve.

121 words ・ CEFR B1

和訳を見る

オーストラリアのチームが、マウスの細胞と人の幹細胞から作った神経細胞を、何千もの電極で覆われたチップの上で育てた。そのうち8個の電極が、簡単にした「ポン」というゲームで、ボールがどこにあるかを細胞に伝えた。

チップの別の2つの区画にいる細胞の信号が、板を上や下に動かした。ルールは単純だった。当たると、8個の電極すべてに同時に短い刺激が入った。外すと、4秒間のでたらめな刺激が入った。

1回20分のプレーのうちに、どちらの種類の細胞でもラリーが長くなった。別の実験では、外してもボールが跳ね返って続いたので、外しても細胞にとって何も変わらなかった。そのルールでは、細胞はうまくならなかった。

4択リーディングクイズ

Q1. What is the passage mainly about?

Q2. What did the cells receive after a hit?

Q3. What can we guess from the last two sentences?

重要単語

  • electrodeB2
    名詞電極The chip has thousands of tiny electrodes. electro-(電気)+-ode(道)。電気を流したり、信号を読み取ったりする部品
  • feedbackB1
    名詞結果を返すこと、反応The cells got feedback after every miss. 数えられない名詞なので a feedback とは言わない。give feedback on ~ で「~について意見を返す」
  • randomB1
    形容詞でたらめな、規則のないA miss was followed by random pulses. at random で「でたらめに、無作為に」。日本語の「ランダム」と同じ意味で使える
  • stimulationB2
    名詞刺激(すること)The stimulation lasted four seconds. 動詞は stimulate(刺激する)。stimulus(刺激そのもの)の複数形は stimuli
  • sentientC1
    形容詞感じる力のあるIs a dish of cells really sentient? 名詞は sentience。sense(感覚)や sentiment(感情)と同じ語源
  • improveA2
    動詞よくなる、上達するThe cells improved within 20 minutes. 名詞は improvement。make an improvement で「改善する」
  • colleagueB2
    名詞同僚、仕事仲間She wrote the paper with three colleagues. つづりの -ague に注意。発音は「カリーグ」に近い

4コマでわかる

皿で育てた脳の細胞に「卓球ゲーム」をさせたら、20分でラリーが長くなったの4コマ漫画
皿で育てた脳の神経細胞を電極のチップにつなぎ、細胞の信号で昔の卓球ゲームの板が動くようにした。外すとでたらめな電気刺激が来るルールにすると、20分のうちに打ち返す回数が増えた。細胞のないチップでは起きなかった。

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出典・参考文献(5件)タップで表示
  1. Kagan et al. (2022) In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world, Neurondoi.org
  2. Balci et al. (2023) A response to claims of emergent intelligence and sentience in a dish, Neurondoi.org
  3. Kagan et al. (2023) Scientific communication and the semantics of sentience, Neurondoi.org
  4. Khajehnejad et al. (2025) Dynamic Network Plasticity and Sample Efficiency in Biological Neural Cultures: A Comparative Study with Deep Reinforcement Learning, Cyborg and Bionic Systemsdoi.org
  5. Watmuff et al. (2025) Drug treatment alters performance in a neural microphysiological system of information processing, Communications Biologydoi.org