脳と心、物理、数学そして音楽、健康、癒し、スポーツの科学

DNAコンピュータ、自律神経、孤独と癒し、心身の健康等が出て来ます。

言葉と意味と哲学

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日本語は他の言語と違い、概念の形成に最適です。数学の集合論が含まれているのです。(http://homepage2.nifty.com/prohits)
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2−7.なぜ神経細胞は発火しなければならないのだろう?  −なんて馬鹿なことを考えるの!−
 理系と文系の学生の気質の違いとして挙げられる最大のものは「なぜ?」と考えるか「そう出来ている!」と考えるかにあると筆者は睨んでいる。最近の理系離れで減って来てはいるがこの傾向は依然続いている。困った時に「なんで?」と戸惑う。「なぜこうなるか、どうしてなのか」と質問すると「分かんなーい!」と即答する。なぜこのように短絡できるのだろう。単に甘えているようでもある。大学院生で約半年ほどの講義でようやく「なぜ?」の意味が分かるようになる。理系でしかも数学の学生でも「なぜ?」にいくつかの意味があることを知らないのは彼らの責任だろうか?
 筆者が経験から自分なりの推論法を編み出した陰には自分の考えの詳細な検証がある。英語の表現が引き金の一つになっている。「Why?」の意味が日本語の「なぜ?」とずれている感じを抱いたのだ。近くのバイリンガルといって英語が話せると得意な人に質問するのにふさわしい問題は、「意味ってどうゆう意味?」そして戸惑う筈だから、続いて「なぜって英語でwhyでしょう? howとはどう違うの?」と訊く。一種の自己言及型パラドックスになっているから慎重に考えないとわなにはまることになる。具体的な例を挙げるのが分かり易いだろう。「私は嘘つきだ。」と私が言う。愉快なことが好きな周囲の人たちは異口同音に「そうだ、その通り!」と叫んで見事に引っかかる。「私は正直に言ったのだ。私は正直者で嘘つきではないんじゃない?」と言い、さらに「あなたの方が正直者を嘘つきと決め付けた本当の嘘つきで悪者じゃないか」と逆襲できるが、まあしない方がよい。
 「脳が脳を理解できない」という命題もある。一般の人が喜ぶパラドックスは他にもいろいろある。これなどはどうだろう。
【パラドックスの例1】次のパラドックスを認識せよ。”で”も句読点も1字と数えるとする。
  (文A)   この文は17文字からできている。
 問題は文Aは正しいか、と言うものである。実際に数えてみると16文字になっているのが分かるから、答えは「正しくない」だ。そこで間違いを訂正する。
  (文B)   この文は17文字からできていない。
 これで正しい表現になっただろう!? えっ、何かおかしいだって?
【パラドックスの例2】自分は自分を認識できるだろうか。できない。できる?
【パラドックスの例3】自分が今ここにいることが証明できるか。できない。できる?
この二つの例では前に紹介したように鏡が必要か必要でないかの疑問に関連して来る。この種の議論は従来哲学の範疇であって科学の対象ではなかった。大昔だったら科学と数学さらに音楽も含めて哲学だったのに、いつからそうでなくなったのだろう。博士は山ほど大量生産されて Ph.D という称号を有難がるくせに。この意味が分かるだろうか。そしてこれらのパラドックスのトリックを見破ることが出来るだろうか。出来ないなら”なぜ”できないのだろう。あるいは”どうして”できないのだろう? ”Why?”
 日本語の言葉にはこのように微妙な違いを識別する表現がある。しかしこのような違いを識別できるように繊細な感性を磨く教育は見当たらなくなってしまった。情操面の感性と共通しているのに。そして”ゆとり教育”がそれを目指したものだと理解しようとしても教えられる人もいない。そのうちに学力低下が言われるとあっと言う間もなく、週休二日制が悪いと言う。何も分かっていないから試行錯誤の振りをするしかない。誰も責任を取らない。教師の質を上げないとと言うのも責任転嫁だ。問題の本質を知らない人が委員になるとすぐに陰にいる官僚がボロを出す。失敗したって委員のせいだからと委員を悪者にする。委員の選定が間違っているのに!
 標題のの神経細胞の機能にしても基本的であればあるほど見逃されて来た。何か変だと感じてもどうして追求してよいか分からない。その攻め口に対する知識は喉から手が出るほど欲しい。しかし権威が言えば別だが一般人が言ったって認めない。認めたくない。プライドばかり高くする教育のせいだが自己認識の仕掛けでそれが分かっても、もう遅い。自分の身を守るので精一杯なのだ。こうして問題点の重要さを強調した積りだが伝わっただろうか? (続く)

2−6.神経細胞が比較して判断するという意味は?   −えーっ、そうだったの!−
 神経細胞は興奮すると発火する。視細胞や毛髪細胞もそうである。これらが光や音の刺激によって目の網膜や耳の奥のかたつむり管で興奮し発火して信号を発生する。そして視神経や聴神経を介して脳の視覚野や聴覚野に伝えられる。これを脳が処理をすることによって出会った人の顔を認識したり、相手が何を言っているのか聞いて理解する。これはもう常識だ。脳を見るのはいやでもこれ位は知っている。間違いない。誰でもそう言っている。どの本にでも書いてある。100パーセント正しい。それ以外のことを言うなんて間違っている!
 作家と同様に嘘をつく気持ちで「分かりました。はいはい、そうですね。」と宥めて落ち着いて貰う。相手のあなたは興奮している。アドレナリンが多く分泌されて攻撃的になっている。ここでプライドや虚栄心を刺激するのは火に油を注ぐようなものである。道化役のピエロはサーカスの見物客を笑わせる。喜劇役者や落語家も同じだが大勢の人を笑わせるためには見物客や聴衆の心理に精通していなくてはならない。自分自身の心にマスクをして演技をする。決して素直な態度だなんて言えないし、それどころかひねくれた屈折した心にならないと演技などできない。たちどころに見破られてその場が白け切ってしまう。
 一方で聴衆の方の大人もそれを知っている。演技をしていると知って同情の気持ちを込めて一緒になって子供を喜ばせる雰囲気を作ることに協力する。これが共感となって盛り上がり子供の情操面の感受性を刺激して記憶に残ることになる。落語にしても音楽の演奏にしても聴衆の心を掴むためのこつがあることに変わりはなく、共感を呼び起こせたら大成功である。という風に話題が逸れて行く。言葉は連想を生み出すから何かを説明しようとすると、連鎖的に連想が別の連想を誘導することが多い。そしてこのように話が発散する。そして何について話していたか忘れてしまう。これではいけない!
 けれどもそうではない。ものごとの理解とは決して生易しいものではない。個人差がある上にこの共感が仇となる場合があるからだ。理解の最大の敵は早とちりだ。そして偏見だ。一旦叩き込まれた価値感は判断の基準として働く。それも潜在意識の価値判断基準として深く入り込んで到るところで我々の判断を狂わす。ここには脳全体の構造上の仕組みが絡んでいて、それはまた神経細胞の集団から出来ているために神経の機能が関係しているのである。しかし初期の研究者の思い込みがどこかにあると、弟子にも伝えられる。喧嘩別れする位の気概のある次世代の研究者はなかなかいるものではない。たちまち喰って行けなくさせられる。教授は政治家と同様に有名になるほど二面性を持たされるから陰謀はお手のものである!
 この二面性がどこから来るのか、それが主題であり、最初の手掛かりが神経細胞の機能の演繹による見直しによって見出されたのだ。(続く)

2−5.宇宙の謎が意味の謎のヒントだって?−たった4種類の力がすべての鍵!−
 宇宙が約140億年前に起こった大爆発(ビッグバン)により方々に散らばったエネルギーが次第に冷えて岩石になり星になり星雲や星団そして銀河になって現在に至ったことは疑いがない。そしてどこを探しても4種類の力しか働いていないことと、物質とエネルギーが本質的に同等であること、創られる物質の極限の素粒子がクォークや電子など限られた数しかないことなどが宇宙の時空の性質と並んで明らかになった。これらはもう悩まなくてもいい科学的に証明された事実なのである。
 いきものが出来るのには炭素原子や水素原子から作られる有機化合物、それにカルシウムや水などいろいろ必要である。それらの元素の原子は夫々異なる原子核とその周囲を波動として回っている電子から出来ている。そしてどの原子核も陽子と中性子から出来ている。それらの核子はクォークから出来ているというわけである。ここまでで終わるというのが20世紀最大の結論である。そしてクォークを核内に留める力が強い相互作用、電子を原子核に引き留めておく力が電磁力、岩石や星が引き合う力が重力である。中性子は陽子より少し重く放っておくと陽子と電子とニュートリノに壊れる。これが弱い相互作用である。しかし核内では結合に質量のエネルギーの一部が使われるため壊れない。こうして電子の数と廻る軌道の形により化学的な性質が変わり多様な物質ができるのである。
 新しい意味論は数学の考え方と非常によく似ている。演繹法で推理するから似るのは当然であるが全く同じというわけではない。どこが本質的に同じかというと、概念の作り方が仮想的な空間を考える点にある。二つの概念があると、同じか違うか一部オーバーラップしているか、あるいは含まれるかしかない。このとき概念の境界が問題になる。ある方向には境界があって別な方向にはない場合もある。それから境界がぼやけてはっきりしない場合もある。概念は組み合わせればいくらでも作れる。
 この概念が何かを考えたり伝えたりする時の思考のかたまりになり認識の対象になる。認識の対象を論理的に文法という約束した規則で文章化すると命題ができる。これが知識になる。そしてやみくもに知識を増やそうとすると概念がとびとびでは混乱する。従って図書館の本のように分類して整理しなければ役に立たない。「概念を分類する」ところに先人の知恵があり分類するときの標識に名前を考案した。これが「カテゴリ」であり概念の集合に対してどういう範疇で分類したのかも含めてカテゴリ名や範疇名をつけては共有しようと努力した。これらが知識として定着することになる。そして文字と文法と発音および感情的なニュアンス、さらに身振り手振りまで含めた表現を総合して言語として共有されるようになる。
 何世紀にも亘って言語は変化して来た。地域毎に異なり、文明毎にも違いながら、交易や戦争のたびに人が移動し言葉も影響し合って交じり合う一方で、コミュニケーションを特殊化する場合もある。業界用語や秘密結社の符丁のように外部の人間には分からない表現法で通信し合う。こうして現在どこの言語でも歴史があり文化の影響を受けている。このようにして我々や赤ちゃんが生まれる世界にはすでに言葉が出来ているのは勿論、躾や教育をこれらの言葉で行う。記憶は何らかのパターンから出来るから、音声による音のパターンとそれを記号化した文字、それに視覚イメージの組み合わせが記憶の要素になっている。何千年か前に象形文字が発明されたのはむしろ自然に見えるし、これを機会に知能が一挙に高まっただろう。概念の伝達と理解のための文字を通して概念が記録されて後世の人に伝えられる。学習によって知識が吸収される。「時間」という悪魔に打ち勝つことが出来たのである!

2−4 神経細胞が判断するってそんな馬鹿な!  −なんともすごい!−
 筆者はよく物知り顔のプライドの高そうな人とみると揶揄したくなる悪い癖がある。プライドや虚栄心が無知や貧しさゆえのコンプレックスから来るのが分かるから確かめたくなるのである。その一つの例が神経細胞の働きである。一応教養があればこれは誰でも知っている常識であるが、神経細胞は発火する。勿論火花の訳ではなく軸索上に電気的なパルス信号を出す。興奮してぶるっとするイメージである。感覚器官には毛髪細胞や視細胞があり嗅覚や味覚も同様で脳に伝えるための神経細胞に先ず信号を送る。神経細胞はそれらの信号を受け取り、それらの信号がある条件を充たすと発火する。大概の人はその数学的な意味が分かっていないのである!
 数学の素晴らしさは場合分けによる整理つまり記憶の掃除をしてきれいにすることにある。朝、眠りから覚めて一日が始まる。五感が働き目や耳から情報が取り込まれる。後から思い出せるのは記憶に入っているからである。その記憶は神経細胞が集まってできる神経ネットワークに貯えられている。そして個々の神経細胞は発火し合って信号を授受し情報を記憶する。多くの人は「なるほど、素晴らしい」と言うだろう。数学的には不満足だらけだ。細胞間で何があるのか。発火するというが何をどうしているのか。発火するならば発火の条件がある筈だ。でなければ発火しっぱなしになる。現実には神経細胞は詳しく調べられているからこれらの疑問は完全に解かれている。シナプスを作って接点とし、そのギャップを神経伝達物質が発射され受容器に届いて伝わる。問題はその先だ!
 意味論が必要になるのはここからである。個々の神経細胞は判断するのだ!いや自然の物凄さはこれだけではない。すべての細胞には判断能力があるのだ! 「えっ、どういうこと?」と感じて頂けたらこのブログを作成した甲斐がある。YAHOO に感謝である。実は細胞には核があり染色体が詰まっている。各染色体はX文字のような交差した2重螺旋構造をしている。これが遺伝に深く関わっているDNAである。この螺旋状のレールが1本ずつに分かれて精子と卵子に入るのが減数分裂である。受精によって夫々のDNAは相手を識別し合体する。こうして全部のDNAが合体し終わると始原的胚性幹細胞(PESC)が完成し生命活動が始まることになる。PESCとは、Primordial Embryonic Stem Cell の略で通常使われるES細胞(胚性幹細胞)と異なるのは始原的という点である。つまりまだ1回も分裂をしていない最初の受精細胞という意味である。
 因みにES細胞が先端医療に利用出来るとして殆どの医療やバイオ関係の研究機関で盛んに研究が行われているが、初歩的な誤解があるようだ。細胞分裂という言葉の意味を間違えている!ES細胞は何にでも分化できる万能細胞と謳われているけれども、重大な過ちに導かれてしまう危険がある。細胞は決して分化などしない。分化という定義が違うと逃げるならば早めに定義すべきだ。分裂も同様である。意味論の重要性は新しい概念の形成において際立つ。科学においては最も注意を払うべき表現の客観性の基礎となるものだ。ひとりでも客観的になれるのはこうして書いてみて、それを読み返し批判するプロセスがあるからである。
 細胞分裂という言葉は見かけ上の表現であり卵割も然りである。PESCの最初の仕事は新しい細胞を創製することである。これが自己複製になっていて、その最終段階で二つに分かれるのである。これが殆ど同一であることは一卵性双生児のDNAを調べれば分かる。つまり最初の卵割の時点で卵膜がピーナッツのようにくびれて分裂すると卵膜ごと分裂してしまうのがその発端である。夫々がPESCとして出発する。従って同一の性になり遺伝的には殆ど違いは起きない。違いはPESCが1回分裂して生合成を経ていることだけである。卵膜は半分の大きさになるからそれ以上の分裂は起きない。五つ子などは薬で誘発された複数の卵子がそれぞれ受精して出来るから異なる性があり得るしDNAも異なる。
 このように自己複製をする過程で実は良く分かっていない部分がある。それがDNAの働きである。勿論ヒトゲノム・プロジェクトなどの大掛かりな研究でDNAの解析は大幅に進み、今やDNAは隅々まで知られていると言ってもよいほどである。それが分からないとは一体どういう意味なのだろう。(続く)

2−3 認識の仕組みはこうだ!    −そんなの当たり前だって?−
 教室で講義をする時は各シチュエーション毎に絵を描いて話すのでもっと面白い筈である。だが、文字だけでも伝わっていると思う。ここで認識についてまとめてみよう。
 1.先ず「対象物」を見る時、視覚処理はその特徴抽出を行うのである。
  特徴が見当たらないときは何もないとする。学習していないと特徴が分からない。
 2.学習した特徴は記憶の引き出しに分類されて入っていて、今見た特徴に基づいて検索され、照合
  される。似通っていたら比較し、一致の度合いを検証する。そして合致するかどうか判定する。
 3.合致と判定したら記憶を更新し最新のものにする。合致せずと判定したら新しい特徴のカテゴリ
  に登録する。
 このプロセスを行うときに鍵となるのは神経ネットワークが作る記憶装置が連想形式を取ることである。数学的な説明は省くが形成に際して大きく2段階あって異なる機構で出来て行く。段階1が理解しにくいのは当然である。記憶装置が出来上がるまでは記憶が出来ないから思い出せないし思い出すわけがない。これは矛盾しないだろうか。比較能力があるだけでは記憶と比較することは出来ない。何か比較するものがメモリに入っていなければ比べようがない。物理数学で微分方程式を解く際は初期条件が結果を左右する。比較する時の基準は個々の神経細胞が夫々に内臓している。でも判断の基準は細胞の発火の条件となるが、ネットワークとして比較する時のシード(種)となるものが最初になければならない。
 おなじ「みる」でも「見る」と「視る」の違いはすでに明らかであろう。注意の度合いが大幅に異なるのだ。「見る」は何とはなしに見るから殊更気合が入っているわけではない。一方の「視る」は努力が入る。何の努力か。パターン認識の努力、つまり特徴を見つけ出す努力である。パターンこそ図形の模様として目から入る刺激の典型と主われがちだが、良く調べると耳から入る音の刺激もパターンなのである。目の網膜上に投影された倒立像が視細胞によって白黒の明度とカラーの彩度が判定される。テレビの画面と同じである。
 音や音声は平面の軸が異なり、音の周波数つまり音の高低と、それぞれの高さの音の強さつまり振幅が時間と共に変化するパターンになっている。静止画像と同じ3次元空間のパターンとして類似の扱いができる。そして音声の特徴として、少ないけれど母音のスペクトルにはいくつかの目立つピークがあり、子音は種類が多く非常に短い時間に出る破裂音や摩擦音が用いられる。聞き間違いが多いのはこの子音の特徴のためであるが、残像メモリ機構によって補われる。一部のパターンを引き延ばしたり回転や裏返しや拡大などの変換をして比較することができる。こうして認識の仕組みが次第に絞り込まれて来る。残された大問題は何だろうか。そしてそれはどう解決されるのだろうか?

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