脳の系統発生 脳の進化 - Keio...

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脳の系統発生

• 脳は保守的な器官である• 量的増大• 部分的増大• 内部構造

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脳の進化

• 脳の大きさの比較

3

(I.S.Russell,1979)

4

脳の進化

• 脳の大きさの比較• 脳重／体重比の比較

5 6

脳の進化

• 脳の大きさの比較• 脳重／体重比の比較• 脳化係数

7

脳化係数

哺乳類 : W = K B 0.75

鳥類 : W = K B 0.56

脳は体ほど大きくならない

8

9

脳の進化

• 脳の大きさの比較• 脳重／体重比の比較• 脳化係数• 脳化指数

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体重

脳重

Et

Ee

Encephalization Quatient = Et/Ee

脳化指数

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脳の進化

• 脳の大きさの比較• 脳重／体重比の比較• 脳化係数• 脳化指数

• 一次元の配列だけでよいのか？

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体重

脳重

哺乳類

鳥類

魚類、爬虫類

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様々な脳

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•ペンギン

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）

15

•マッコウクジラ

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）16

•ニホンザル

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）

17

•チンパンジー

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）18

•インドゾウ

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）

19

•ラクダ

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）20

•ライオン

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）

21

•ジュゴン

（「脳の生命誌」JT生命誌研究館）22

•カラス •ハト •ネズミ •キンギョ

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脳の量的増大

• Passive growth• 体の細胞数を増加させれば脳細胞も増える

• Active growth• 特定部位の増大

24(Finlay & Darlington,1995)

131 species of mammals-> enlargement of entire brain

25 26

脳の部分的進化

• 哺乳類• 嗅球、大脳• 鳥類• 大脳、中脳• 魚類• 中脳

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１

２

３

４

５

６

６層の大脳新皮質

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Gyrusの発達

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insectivors

haplorhines

strepsirhines

Evolution of neocortex

(Barton & Harvey,2000)30

insectivors

haplorhines

strepsirhnes

evolution of gray matter

(Barton & Harvey,2000)

31(Bush & Allman,2003)

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Allometric studyの問題点

• 大きな図書館の原理

33

Allometric studyの問題点

• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか

34

Allometric studyの問題点

• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか• 細胞数はシナプス数を反映するか

35

Allometric studyの問題点

• 大きな図書館の原理• 大きさは細胞密度を反映するか• 細胞数はシナプス数を反映するか• 細胞の形態分化

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人脳の特徴

• 量的増大

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3million years 3million years

２６％ ４３％

体重 脳重

Australopitecus afarensis -> Homo sapiens sapiens(Van Dongen,1998)

38

筋が弱くなった結果としての人脳増大

(Stedman et al.,2004)

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Cranial capacity

ヒトの脳は小さくなった！

(Henneberg,1998)40

人脳の特徴

• 量的増大• 前脳の発達

41

forebrain/total brain

(Jerison,1991)42

人脳の特徴

• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達

43

cortical surface / brain

(Jerison,1991)44

人脳の特徴

• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• 前頭葉の発達

45

Frontal lobe in human

(Semendeferi et al.,1997)46

prefrontalis

(Deacon,1997)

47

prefrontalis

(Nimchinsky et al.,1999)48

人脳の特徴

• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• 前頭葉の発達• POTの発達

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サル

ヒト

(W.K.Wilkins & J.Wakefield,1995) 50

Parieto-Occipito-Temporal Area

(W.K.Wilkins & J.Wakefield,1995)

51

人脳の特徴

• 量的増大• 前脳の発達• 新皮質の発達• POTの発達• 前頭葉の発達• Broca野の発達

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human bonobo chimp gorilla

orangutan gibon monkey lemur

Spindle cells in anteior cingulate cortex

cluster

isolate cell

(Nimchinsky et al.,1999)

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Human brainvs

Avian brain

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LAMI NAR CORTEX

t hal amus

MAMMALIANMAMMALIAN

COMPARTMENT PALLI UM

t hal amus

AVIANAVIAN