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December 23, 2023

意識、認知、神経細胞の細胞骨格 - 神経科学に必要な新しいパラダイム

Consciousness, Cognition and the Neuronal Cytoskeleton ? A New Paradigm Needed in Neuroscience

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnmol.2022.869935/full

意識、認知、神経細胞の細胞骨格 - 神経科学に必要な新しいパラダイム

Viewing the brain as a complex computer of simple neurons cannot account for consciousness nor essential features of cognition. Single cell organisms with no synapses perform purposeful intelligent functions using their cytoskeletal microtubules. A new paradigm is needed to view the brain as a scale-invariant hierarchy extending both upward from the level of neurons to larger and larger neuronal networks, but also downward, inward, to deeper, faster quantum and classical processes in cytoskeletal microtubules inside neurons.

脳を単純な神経細胞からなる複雑なコンピューターとみなしても、意識を説明することはできないし、認知の本質的な特徴も説明できない。シナプスを持たない単細胞生物は、細胞骨格微小管を用いて目的を持った知的機能を果たしている。脳を、神経細胞レベルから上方へ、より大規模な神経細胞・ネットワークへと拡張するスケール不変性の階層構造として捉えるだけでなく、下方へ、内側へ、神経細胞内部の細胞骨格微小管における、より深く、より高速な量子過程や古典過程へと拡張する新しいパラダイムが必要である。

cytoskeletal microtubules 微小管細胞骨格
scale invariance:スケール不変性

Evidence shows self-similar patterns of conductive resonances repeating in terahertz, gigahertz, megahertz, kilohertz and hertz frequency ranges in microtubules. These conductive resonances apparently originate in terahertz quantum dipole oscillations and optical interactions among pi electron resonance clouds of aromatic amino acid rings of tryptophan, phenylalanine and tyrosine within each tubulin, the component subunit of microtubules, and the brain’s most abundant protein.

その証拠に、微小管ではテラヘルツ、ギガヘルツ、メガヘルツ、キロヘルツ、ヘルツの周波数帯域で、自己相似的な導電性共振のパターンが繰り返されている。これらの導電共振は、微小管の構成サブユニットであり、脳で最も豊富なタンパク質であるチューブリン内のトリプトファン、フェニルアラニン、チロシンの芳香族アミノ酸環のπ電子共鳴雲のテラヘルツ量子双極子振動と光学的相互作用に由来するらしい。

self-similar 自己相似
自己相似とは何らかの意味で、全体と部分とが相似であることをさす言葉である。すべてのスケールにおいて自己相似となる図形は、スケール不変性を有する。 ウィキペディア

conductive resonance 導電共振

THzテラヘルツ(1THzは毎秒1兆回の振動で周波数や振動数の単位


gigahertzギガヘルツ:1GHzは毎秒10億回を意味し、周波数や振動数 


megahertz,  MHzとは、1秒間に100万回繰り返される周波数、振動数を表す単位である


kilohertz  1kHzは毎秒1000回を意味し、周波数や振動数の単位her


hertz :1 herzは 毎秒1000回
quantum oscillations 量子振動
dipole 双極子
optical interactions :光学的相互作用
tubulinチューブリン(微小菅を構成するタンパク質)
aromatic amino acid  芳香族アミノ酸
tryptophan トリプトファン(幸せホルモン)
上記は精油の化学成分フェノールと関係するシキミ酸経路で作られる。用語参照
Phenylalanine フェニルアラニン

Evidence from cultured neuronal networks also now shows that gigahertz and megahertz oscillations in dendritic-somatic microtubules regulate specific firings of distal axonal branches, causally modulating membrane and synaptic activities. The brain should be viewed as a scale-invariant hierarchy, with quantum and classical processes critical to consciousness and cognition originating in microtubules inside neurons.

培養神経細胞ネットワークから得られた証拠は、樹状突起体細胞微小管のギガヘルツやメガヘルツの振幅が、遠位の軸索側の特定の発火を制御し、膜やシナプス活動を因果的に調節していることも示している。脳はスケール不変の階層構造として捉えるべきで、意識と認知に重要な量子過程と古典過程は神経細胞内の微小管に由来する。

cultured neuronal networks  培養された神経細胞ネットワーク
oscillations 振動 用語参照
dendritic-somatic microtubules 樹状突起体細胞微小管
Dendritic cell 樹状細胞(免疫細胞)
Oscillations 振幅
axonal branches 軸索側
scale-invariant hierarchy スケール不変の階層

用語

細胞骨格
https://www.cosmobio.co.jp/product/detail/cytoskeleton-marker-antibody-pgi.asp?entry_id=34421

細胞骨格(cytoskeleton)は、細胞を支持して安定化させる三次元ネットワークです。すべての細胞は、たとえバクテリア(細菌)でさえ、細胞骨格を持ちます。細胞骨格は、細胞の形状とその機械的特性に関与します。細胞運動、細胞分裂、細胞内輸送、細胞シグナル伝達等、多くの動的な細胞プロセスが細胞骨格と連動します。そのため、細胞骨格は、いくつかの細胞質タンパク質や細胞小器官と相互作用して機能します。
細胞骨格ネットワークは、フィラメントと呼ばれる3つの異なるタンパク質構造からなります。それらは、微小管、マイクロフィラメント(アクチンフィラメント)、中間径フィラメントの3種類です。これらのタンパク質は、相互に依存して異なる機能を果たす独自のネットワークを細胞内に形成します。

チューブリン(読み)ちゅーぶりん(英語表記)tubulin コトバンクより
https://kotobank.jp/word/%E3%83%81%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%B3-567836
微小管microtubuleを構成するタンパク質。微小管は生物界のほとんどすべての細胞に見いだされる直径24nmの管状繊維構造で,鞭毛・繊毛運動,細胞形態の形成・維持,細胞分裂,神経軸索内輸送などの多くの生理現象に深く関与している。

シキミ酸経路
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%82%AD%E3%83%9F%E9%85%B8%E7%B5%8C%E8%B7%AF
シキミ酸経路(シキミさんけいろ、英: shikimic acid pathway)は芳香族アミノ酸(チロシン、フェニルアラニンおよびトリプトファン)の生合成反応経路である。間接的にフラボノイドやアルカロイド(モルヒネ(チロシン由来)、キニーネ(トリプトファン由来)等)などの生合成にも必要。微生物や植物の大半は有しているが動物には見られない。ウイキペディアより

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