公開日: 2023 年 10 月 2 日午前 11 時 20 分 AEDT
[著作者] Thomas White
脳は進化の驚異です。 感覚と行動の制御をこの中枢器官に移すことで、動物（私たちを含む）は予測不可能な環境でも柔軟に対応し、繁栄することができます。 何よりもスキルの 1 つである学習が、良い生涯への鍵であることが証明されています。
しかし、この貴重な器官を欠いているすべての生物はどうなるのでしょうか? クラゲやサンゴから、私たちの植物、菌類、そして単細胞の近隣生物（バクテリアなど）に至るまで、生存と繁殖に対するプレッシャーは同様に強烈であり、学習の価値は衰えることはありません。
脳のない生物に関する最近の研究では、認知そのものについての曖昧な起源と内部の仕組みが調査されており、学ぶとはどういうことかを再考するよう私たちに迫っています。
学習について学ぶ
学習とは、経験の結果として生じるあらゆる行動の変化であり、さまざまな形で現れます。 スペクトルの一端には非連合学習 (non-associative learning*) があります。 交通やテレビの周囲の騒音を「消して」いる人にはよく知られていますが、これには、繰り返し曝露することで反応を上げたり（敏感にしたり）、下げたり（慣れさせたり）することが含まれます。（注１*）
さらに進むと、合図 (cue) が行動に確実に結び付けられる連合学習 (associative learning) が行われます。 ポテトチップスの小袋をパチパチと鳴らすと犬が走り出すのと同じように、花の蜜の匂いは花粉媒介者を甘いご褒美を求めて探すよう誘います。
さらに高度なものとしては、概念的学習 (conceptual-) 、言語学習 (linguistic-) 、音楽学習 (musical-) などがあり、複雑な調整や自分の考え方を振り返る能力が必要です。 また、脳内の特殊な構造とそれらの間の多数の接続も必要とします。 したがって、私たちの知る限り、この種の学習は十分な「計算能力: computing power」、つまり十分に複雑な脳を備えた生物に限定されています。
しかし、脳の複雑さと認知能力の間に推定される関係は、生命の樹*越しに見ると決して単純なものではありません。(注２*)
これは特に学習の基本的な形式に当てはまり、最近の例では、可能だと考えられていたことに対する私たちの理解を再構築しています。
誰が脳を必要としているでしょうか？
クラゲ (Jellyfish)、有櫛動物 (jelly-combs) 、イソギンチャク (sea anemones) は動物の最も古い祖先に属しており、集中化された脳を欠いているという共通の特徴を共有しています。
それにもかかわらず、アネモネ (Actinia equina) は近くのクローンの存在に慣れることができます。 通常の状況では、他のイソギンチャクによる領土への侵入には激しく反対します。 しかし、侵入者が自身の遺伝子の正確なコピーである場合、相互作用を繰り返すうちに侵入者を認識することを学習し、通常の攻撃性を抑えます。
最近の研究では、ハコクラゲも熱心な学習者であり、さらに洗練された方法で学習することが判明しました。 彼らは 4 つの目の周りに集まった数千個のニューロン (神経細胞) しか持っていませんが、光の強さの変化を触覚 (タッチ) フィードバックと関連付け、それに応じて泳ぎを調整することができます。
これにより、マングローブが優勢な生息地をより正確に移動できるようになり、有毒な捕食者としての有利さが高まります。
ニューロンがなくても問題ありません
私たちの直観をさらに拡張してみると、脳の神経構成要素さえ欠如した生物が学習しているという証拠が今では豊富にあります。
粘菌類 (Slime moulds) は、原生生物のグループ (protist group) に属する単細胞生物です。 それらは無関係であるにもかかわらず、菌類に少し似ています。 最近（そして不正確にも）ゾンビを作る寄生虫としてテレビで広められましたが、脳のない人間が何を達成できるかについての驚くべきケーススタディも提供しています。
エレガントな実験では、食べ物までのルートを記憶することから、過去の経験を利用して将来の採餌に情報を提供すること、さらには栄養価の高い報酬を求めて苦いカフェインを無視することを学ぶことまで、一連の認知トリックが文書化されています。
植物もまた、脳のない思想家に数えられるでしょう。 ハエトリグサは賢いセンサーを使って生きている獲物の接触を記憶し、集計します。 これにより、栄養価の高い食事が確実に得られる場合にのみ、罠を閉じて消化を開始することができます。
それほど悲惨ではない例では、シャムプラント (Mimosa pudica) は、物理的な外乱から身を守るために葉を丸めて垂れ下がります。 しかし、これはエネルギー的にコストのかかる活動であるため、繰り返される誤報を無視することを習慣化し、学習することができます。 一方、エンドウ豆は、それ自体は面白くないそよ風を、不可欠な太陽光の存在と関連付けることを学習しているようです（ただし、この発見に異議がないわけではありません）。
これらの結果は、植物を認知的および知的な行為者として考慮するよう求める声を引き起こし、その後の議論は科学と哲学にまたがっています。
大きく考える
したがって、学習することは、頭脳を持った者だけが行う分野ではなく、さらにはその初歩を習得した者だけが行う分野ではありません。 脳のない生き物における認知的能力の証拠が蓄積され続けるにつれて、より一般的な感覚、思考、行動の生物学についての深い直観に疑問が投げかけられています。
侵害受容または痛みの知覚についての理解における最近の進歩と同様に、その意味は科学を超えて倫理にまで及びます。 たとえば、魚は霊長類のような必要な脳構造を持たないにもかかわらず、痛みを感じるのでしょうか? はい。 昆虫の場合は、ニューロンの数が桁違いに少なく、さらに単純な配置になっているのでどうでしょうか? おそらく。
そして、そのような生物が、たとえ私たちにはなじみのない方法であっても学び、感じることができるとしたら、それは私たちがレクリエーション、研究、料理の追求においてそれらをどのように扱うかについて何を意味するのでしょうか？
何よりも、これらの好奇心旺盛で多様な生命の形態は、適応進化 (adaptive evolution) の創造的な力の証拠です。 これらは私たちに、生命の樹の頂点に位置すると思われがちな私たちを振り返り、自分たちとはまったく異なる生命を研究し、評価し、保存することの本質的な価値を思い出させてくれます。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
[編集者注]
注１：非連合学習は、刺激の関連付けやペアリングを必要としない、最も単純かつ基本的な学習形式です。 これは、動物種が単一の事象または刺激にさらされると反応が変化することを意味します。 行動反応は、繰り返しまたは長期にわたる刺激の後、減衰または増加します。 慣れと感作は非連合学習の 2 つの主要な形式を構成し、刺激の継続的な提示によって引き起こされる反応という点で互いに反対です。 対照的に、連合学習では、変化を引き起こすためにペアの刺激が存在する必要があります。 当然のことながら、進化の歴史の階層では非連合学習が最初に出現し、次に連合学習が続いた可能性が高いことが示唆されています (Pereira and van der Kooy 2013)。(Splinger Link)
注２：生命の樹 (wikipedia)
