それぞれについて平均的な動物の個々の手足、その手足を制御するために必要なニューロンの数と脳の割合は？

そこにあると思います「「人間は脳の10％しか使用しない」に似た、この質問の誤った仮定。これは、一般的なコンピューターを備えたコンピューターのような脳のビューを持っています。一定量の処理と一定量のメモリを実行できる中央処理ユニット。脳はそのようには機能しません。

注：質問が誤った仮定に基づいていることを考えると、私はハードサイエンスタグの通常の基準を満たすことが可能だとは思わないでください。私は最善を尽くします。

代わりに、脳は特定のものを制御する非常に特殊な領域で構成されています。「脳のX％しか使っていない」と言うのは、「家のX％しか使っていない」と言っているようなものです。誰かが居間でテレビを見ているからといって、台所で夕食を作るのに役立ちません。

重要なのは、脳の大きさや、ある種の総脳力ではありません。しかし、四肢を制御するための脳の部分が、6本の四肢の調整を処理するために開発されているかどうか。家の例えをもう一度使用するには、トイレの大きさは関係ありません。トイレが1つしかない場合は、一度に1人しか使用できません。

つまり、答えは次のとおりです。 6本の手足を制御するために、進化は6本の手足を制御するための脳の部分が十分に発達していることを確認するでしょう。これは 脳の他の部分に悪影響を与える可能性があります…または、脳がより密集している可能性があります。

これが、脳のサイズが重要ではない理由です。脳の密度や特殊化と同じくらいです。脳は多くのエネルギーを消費します。人間の脳は体重のわずか2％ですが、エネルギーの20％を消費します。より複雑な脳はより多くのエネルギーを意味します。人間進化はそれをしばらくの間機能させましたが、それは通常、良い進化のトレードオフではありません。たとえば、コアラは、脳と体重が最も低いものの1つです。あらゆる哺乳類の比率であり、非常にスムーズに表面積を減らし、ニューロンの密度をさらに減らします。これは、一部には、ユーカリの葉の食事がカロリーと栄養が非常に少ないためです。コアラは多くの脳力を必要としないので、エネルギーを浪費しません。

要するに、「手足あたりの脳の割合」には答えがありません。代わりに、手足を制御するための領域は…必ずしももっとではなく、異なって開発されます：一次運動皮質、運動前皮質、補助運動領域など。 p>

人間が6本の手足を持たない本当の理由は、少なくとも5億年前に設定された、すべての脊椎動物。脊柱、頭、4本の手足。明らかに手足がないヘビでさえ、4本の痕跡の手足があります。この基本的な体の計画は変わりません。進化はそれが得たもので段階的に構築する必要があります。 。適応したり、削除したりすることはできますが、追加したり、根本的な変更を加えたりすることはめったにありません。

このすべての適応は、「手足あたりのニューロン数」に答えるのが難しい理由でもあります。体は、適応の上に積み上げられた適応です。そして、あなたの脳は、あなたの体と同じように、非常に効率的です。構造には10メガワットが必要です。しかし、その効率は非常に、非常に、非常に複雑で、同じニューロンが多くの機能に関与している可能性があることを意味します。ニューロンを見て「これはおそらく他のことにも関与しているため、手足を制御するためだけに。脳がどのように動きを調整するか、またはほとんどのことを行うかを完全には理解していません。

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• 例として、非常に小さい場合もありますが、8本の脚を持つクモを考えてみてください。また、手足、手、指の動きがどれほど複雑で意識的かにもよるでしょう。
• カンガルーなどの種の尻尾に捧げられる頭脳について知ることは興味深いでしょう（尾=第3脚）、新世界のサル（非常に握りやすい尾）、さらには人間（痕跡の内部尾にはまだ快適さのために非常に多くのニューロンが装備されています！）
• 質問に反論する答えは完全に問題ありません。ちなみに、賛成票を投じてください。
• これにより、さらに議論が増える可能性があります。これは、各手足を個別に制御し、その色の変化を利用するために多数のニューロンを成長させなければならなかったタコのナショナルジオグラフィック作品です。 Nationalgeographic.com/magazine/2016/11/ …
• 筋肉の記憶はどうですか？たとえば、入力すると、指は考えずに正しいキーを直感的に見つけます。これにより、使用されるニューロンの量は、四肢（指）の量だけでなく、”操作の数にも比例すると思います”メモリ内にあります。 100キーボードと200キーボードを比較してみましょう。また、水泳、自転車に乗る、歩くなどpp。

驚くほど多くの計算があります脳ではなく、脊柱で行われます！私たちの運動能力の多くは、実際には脊椎のニューラルネットワーク内で管理されています。

驚くべき例として、中央パターンジェネレーター aを考えてみましょう。 >歩行を制御するために脊椎で見つかりました。歩いているときに右手が何かにぶつかった場合は、信号が脳に到達する前に、実際に左脚の動きを調整して補正します。

2007年の特定の研究では、除脳猫を使用しました。科学の名のもとに小脳を取り除いた猫です。その考えが気になる場合は、これは読むのをやめて、脊柱が私たちの手足の制御の顕著な部分に関与していることを受け入れるのに良い点かもしれません。

特定の詳細はきしむためのものではありません。 、しかし幸いなことに、正確な科学用語によって十分に隠されているため、ここで再現して、手術後に残った脳の量を特定できます。

次に、乳頭前除脳を行いました。乳頭体と視床下核を保護するために、脳幹を吻側から上丘まで約45°の角度で切断しました。横断面の吻側および外側のすべての脳物質が除去されました。

次に、これらの猫をトレッドミルに乗せたため、猫はトレッドミルを使用していませんでした。より高い機能。次に、猫の首の角度を調整して、頭を水平に保ちながら上下に歩くことをシミュレートしました。

彼らは、平らに歩くと、筋活動を示すEMG測定値がに関連するパターンと一致することを発見しました。並外れた精度で歩く普通の猫。実際、この動きには脳はまったく必要ありませんでした。次に首を上下に傾けると、頭を水平に保ちながら丘を上り下りする通常の猫と非常によく似た結果が得られることがわかりました。首の受容体は実際に脊柱によって処理されたデータに統合されており、それに応じて歩行が調整されていました。

つまり、驚くほど大量の手足が完全に有効であると言えます。実際には、脳ではなく脊柱に見られる分配能力です。7つのボールを6つの腕でジャグリングすることは依然として難しい作業かもしれませんが、単にそれらの腕を操作することは難しいでしょう。

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• これの反対側は、” limb “が正確に意味するものです。人間の脳の領域は2本の腕、または2本の腕と10本の指を制御していますか？タッチタイプまたはピアノを弾くと、’独立して制御できることがわかります。脳の領域は足の&のつま先で同じですか？馬の脚と敏感な&の可動唇はどうですか？または脚象と体幹の違いは？
• @jamesqf ‘で見たところ、興味深い質問は、腕、指、つま先の領域があるかどうか、または歩く、ピアノを弾く、ダンシング。見れば見るほど、’実際に後者であるかどうかを考えます。私が尋ね続ける質問は、”ジャグラーが2つの手を制御するのか、それともジャグラーが単にジャグリングするのかということです。”
• 極端な例は、おそらく、鶏が完全に斬首された後、歩き回ることができ、一般的にかなり規則的な方法で一定期間行動することができるという事実です。ある悪名高いケースでは、ニワトリは頭がなくても何年も生き残ることができました、IIRC。
• これらの線に沿って、タコが使用していることは注目に値します’階層的な運動系：脳は四肢にコマンドを送信し、四肢は基本的に中央制御から独立してアクションを実行します- news.nationalgeographic.com/news/2001/09/0907_octoarmを参照してください詳細については、.html をご覧ください。
• @Cort Ammon：’脳が、遊ぶための特別な領域を進化させた可能性は非常に低いと思います。ピアノ:-)代わりに、私は’一般的な運動技能領域、おそらく手に関連するサブ領域を疑っています。興味深いのは、保存できるさまざまなスキルの数は、それらを取得する必要がある時間の長さによってのみ制限されているように見えることです。ピアノを弾くことは（ひどく、私は認めますが）’入力や、&の指で行う他のことを妨げません。

実際には「平均的な」動物は存在しませんが、手足のある動物の中央値は十数本の手足と小さな神経系を持つクリル。

世界最大の動物の1つは巨大なイカで、10本の手足があり、関節の骨格よりもはるかに複雑な方法で動くことができます。手足なので、多肢の生き物のサイズに制限を設けることには明らかな反例があります。

イカの脳はのサイズに比べてかなり小さい代わりに、頭足の手足は、より分散した神経節のネットワークによって制御されます。大きな動物が多くの手足を持つことに利点がある場合、進化はそれを達成する方法を見つけるでしょう。

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• + 1-驚くほど少ないニューロンで、驚くほど大量のルーチン調整作業を行うことができます。たとえば、アメフラシには実際の手足がない場合がありますが、それでもかなり幅広い動きがあり、そして学習を習得する能力があります。行動し、これをわずか20,000ニューロンで管理します。

私は人間についてしか答えることができません。手足を制御するために何が必要かを尋ねます…あなたは意識的な運動機能についてのみ話していると思います。

1. 「意識的」とは、手足を神経支配する末梢神経と反射神経（これらは脊髄にあります）に関連するすべてのものを除外する必要があることを意味します。
2. ” 「運動」とは、「感覚」神経学的プロセスに関連するすべてを除外する必要があることを意味します。

手足の動きは本質的にこれらの神経学的プロセスを統合するため、これらの除外は人為的なものです。たとえば、末梢神経がなければ、脳から筋肉に指示を伝達する方法はありません。また、感覚プロセスがなければ、動きはより困難になります…したがって、たとえば、固有受容は、脳が手足の各部分が空間のどこにあるかを知ることを可能にし、したがって、目的を達成するために手足がどのように動くことができるかを知ることができます効果。

しかし、私の答えを単純化するために、そしてこれはあなたが「求めているもの」のように思われるので、私は自分自身を上記の意識的な運動機能に制限します。

Schwernは、脳は単にそのように機能しないと答えるのは正しいです。それは脳の割合やニューロンの数の問題ではありません…重要なのは神経接続（シナプス）の数です機能に関与し、それらの接続の複雑さ。

しかし、それでも、私は「「脳の何パーセントか」という質問に答えようとします。その手足を制御するのに必要ですか？

私たちの脳は、大脳c ortex 。私たちの神経学的接続が最も複雑なのはこの層です…したがって、最も優れた脳機能が位置するのはこの層です。

つまり、大脳皮質のどこに運動機能があるのか

脳を上から見ると、「脳を左半分と右半分に分割する裂け目が見えます。これらは hemispheres 。脳の左半球は体の右半分の運動機能を制御し、右半球は体の左半分の運動機能を制御します。

同じ脳を見ている場合横から見ると、脳を前部と後部の2つの部分に分割する別の溝が見えます。この溝は中心溝と呼ばれます。運動機能は、中心溝に隣接する前頭葉前頭葉にあります…これは運動皮質。

脳のこの部分を取り、左右方向にスライスすると、脳を包む皮質を見ることができます。今、それぞれに重ね合わせると運動皮質の一部は、それが制御する体の部分であり、「 「皮質の中心溝」 。

はっきりとわかるように、手を制御する運動皮質は、腕の残りの部分を制御する運動皮質よりもはるかに大きいです。また、脚を制御する運動皮質は、顔を制御する運動皮質よりもはるかに小さいです。これは、手が腕よりもはるかに微妙で細かい動きをしているためです…そして私たちのすべての表情は、脚を動かすために必要な単純な動き（ほぼ独占的に前後に動かすことからなる）よりもはるかに細かいモーター制御を必要とします。したがって、すべての手と顔の動きを制御するために必要な神経接続の量は、脚よりも多くの脳空間を必要とします。

つまり、あなたの存在がどれだけ手足を持っているかは問題ではありません…上記の手足に必要な動きはどれほど細かいか。

これは単純化されすぎた答えであることに注意してください…もっと正確に言うと、私は他の多くの脳の中心、すなわち運動コホーディネーションを担当していることを詳しく説明する必要があります。私が上で詳述した運動皮質は、手足を動かすことだけに責任があり、体の他の部分とそれらの動きを調整することには責任がありません。したがって、運動皮質の「脚部分」を電気的に刺激すると、それに応じて脚がぐいと動きますが、その動きはどの目的に対しても非常に不正確になる可能性があります（vg：サッカーを蹴る）。

PS：これは皮質同胞の別の画像です。つまり、各身体部分のサイズが運動皮質のそれぞれの量に正比例する身体の表現です。

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• 大脳皮質のホルモンは’完全に”運動制御”（例： ：指には筋肉がないが受容体がたくさんある）
• @albert：指には（ほとんど）筋肉がないが、指の運動性の原因となる腱がたくさんある。これらの腱は腕の筋肉とそれらは、各指に起因する運動皮質によって制御されます。
• @albert：また、私は運動皮質ホムンクルスについて話しましたが、頭頂葉にある体性感覚皮質ホムンクルスは除外しました。体性感覚のサルも手の受容器に専念する多くのスペースを持っていますが、それは私が’話していることではありません。

明確な回答は得られませんが、サルや人間でさえブレイン・コンピューター・インターフェースを使った実験で、脳が脳を示していることを指摘したいと思います。追加の手足（実際の手足、仮想の手足、または画面上のカーソルだけ）を制御する方法を学ぶことができます。

人間の試験（主に「ブレインゲート」チップ）は、実際の手足を移動できない人に限定されています。そもそも、人工の手足が単なる交換ではなく「追加」としてカウントされるとは言い難い。

しかし、サルでの実験（主にデューク大学のミゲルニコレリスの研究）は、サルの実際の手足とは独立した追加の手足。セットアップはサルがジョイスティックを制御し、BCIがそのアクティビティのパターンに反応するようにプログラムされている場合でも、eventua llyサルは、ジョイスティックや実際の腕を動かさずにBCIを制御できます。

https://www.sciencedaily.com/releases/2005/05/050511073108.htm

私のポイントは、モーター制御に必要なリソースを定量化することはできませんが、複数の追加の手足を制御するには、すでに持っているもので簡単に十分であると確信しています。器用さと協調の量は、おそらく脳の能力ではなく、主に実践に依存します。脳の可塑性は非常に素晴らしく、非常に予期しない状況に適応することができます。