Katsushi Kagaya, PhD
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プレプリントアップデートのお知らせをします。改めて仕切り直しました。とはいえ、前バージョンを大幅に改訂しましたのでほとんど新しい論文となっています。
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生物進化が無目的過程であると捉えるということを受け入れてない方ってけっこういるのかもしれないと思うことが最近あった
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村上春樹さんが「蟹は自分の甲羅のかたちにあわせて穴を掘る」と書かれていますが、我々の研究から、自分の甲羅の大きさにもかかわらず小さめのを好んで掘ったり逆に大きめのを好んだりと、個性があることが分かってきました。
「嫌なら見るな」も村上春樹にかかればこんな言い回しになる……すげえ……
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「生物時計の話」千葉1975にも紹介されているのですがはじめはリズムのない自発的な活動なんですよね。
先日、息子が生まれ90日が経ったので、睡眠時間帯グラフを退院後全日分グラフにしてみた！こうしてみると生後20日ほどで昼夜の区別がつき始め、60日ごろからは夜中に起きても、比較的すぐ寝るようになってきたことが分かる。こうしてグラフにするだけでも、成長しているんだなぁとしみじみ。
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トラフシャコはスピアラー(突き刺すのが得意)ですが、パンチもします。以前に油断して水槽を割られました。
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イカをはじめ多くの無脊椎動物は基本的に無髄で、太くすることで活動電位の伝導が速くなります。また、電流も多く流れて巨大な活動電位になります。そうすることで、速度に加えて、下流のニューロン駆動の確実度が高まり、やわらかい身体の収縮をミスなく行い、ジェット水流を生成します。
#生き物知らない人が嘘だと思うけど本当のことを言え
ダイオウイカの神経(巨大軸索)はうどんぐらい太い
ただでさえイカの軸索はでかいのにダイオウイカはさらに輪をかけてでかい
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国が推してるAI研究はGPUガンガン冷房ガンガン使うと思うのですが大丈夫でしょうか。
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視覚調整の様子が見えてる👀
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同僚生物学者がが同僚数学者に「数学者ってなんで素数が好きなんですか」と聞いて即座に「数学者にとって素数は原子ですから」ていう数秒の会話がもう5年くらい頭から離れてない。ほんとにありがたい瞬間の一つでした。
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これに限らないのですが、こう思っている学生、思わされた学生を教育する必要があるということなんですよね…
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学部生なら論文読まなくても「興味ある」ってだけで充分。ふつうに基礎的な学部の生物学のテキストだけで大変。
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AIでデータやモデルが大きくなって相転移と言われてるツイートが最近話題ですが、サンプルサイズを大きくしていくと事後分布が相転移を起こすというのを渡辺2012で知ったということを記しておきます。
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「感度はフォトン一個を検出できる視細胞の100倍」
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「今では分子生物学は完全に生物学の主流になりましたが、じゃあ生物学は物理学的な観点を自分たちのものにしたのかというと、そこはいささか考えるべきところがあり、分子生物学はちょっと要素還元論的・部品主義的になりすぎたようにも思います」
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イセエビの声は数キロ先まで届くらしい。RT
原著論文
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たしか三領域の連立複眼で、真ん中は偏光用で両脇がそれ以外となっていて、片目で対象物への距離が測れるということだった（視覚系の専門ではないがシャコの視覚研究も活発）。次は蟻川先生の昆虫の複眼の解説
続）こちらは現・井の頭自然文化園のM職員が葛西臨海水族園勤務の時代に撮影したモンハナシャコ動画。やはり偽瞳孔が見えますが、角度によっては3つ並んで見えたりしてフシギです（3層に分かれているとも説明されています）。いずれにせよ放射ストロー構造では説明がつかないような見え方…
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例えばシャコには平衡感覚に特化した感覚器官はなく、眼がその感覚の役割を果たします。水槽を下から光で照らすとシャコたちはひっくり返る。（どっかに動画ないか探してるんですが見つかりません…）
地球上の動物にとって，いちばん大事な感覚は平衡覚じゃないかと思う。もちろん他の感覚もそれぞれに大事であり，たとえば視覚器の進化によって生物世界が劇的に変わった。それはさておき，まず平衡覚がないと三次元空間内での移動ができない。
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UMassにいたときに呼ばれた、若く、ものすごい数の論文を出していたある行動生態学者がどうやってそんなに書けるのかという質問に対し「たくさん���験をやって有意差が出たやつから論文を書くのが秘訣」と公言していて唖然としてしまったのが思い出されます。
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カルマン渦列のせいで、死んでいても泳いでいるように見える魚(Hover+2006)をトラッキングした我々の論文の動画(Inoue, Kuniyoshi, Kagaya, Nakajima, 2021)
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千個は少なすぎる見積と思います。また、計算として利用される資源は、少なくともニューロン形態の計算（ひとつのモルフォロジカルコンピュテーション）、その他筋肉、骨格、空気との連成などが考えられます。
ショウジョウバエの脳、たった139255個しかニューロンないのか…139Kなので、1ニューロンの入力が平均千個あっても139Mパラメタ。普通に配布されてる大規模言語モデルはその千倍クラス、今のGPUでショウジョウバエならコンピューターの中で動かす事完全に可能…？というか既にやられてる…？
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シャコパンチ実験の撮影のために一年前から「どの論文読んだらいいですか」「この論文について質問があるんですよ」とメールが来て、米国からの飛行機チケットを都合してくれるNHKもありました。ダーウィンが来た！ていう番組なんですけど。
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統計モデリングって、真理についてはいったん諦めて、近似表現をつくり、評価するという、つくる技術だなと思う。だから、これは正しい解析かという問いにこだわっていては進まなくて、たくさん試作して評価させる行動に移せない人には向いてない気がする。
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箱ヒゲ図で色々プロットしてみたけど「全然ダメ」というのが感想。高校とかで薦めるのやめてほしいっす。
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このタミヤのムカデ模型についての記事、素晴らしい。大須賀先生によるとこの記者とお話しされたわけでもなのにです。
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心理学における再現可能性の問題について、池田氏の総説。なかなか興味深く読みました。生物学分野でも問題はあり、そしてより複雑で、より無自覚と思います。付録のノートはこちら。
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シャコの場合パンチする捕脚は口脚つまり口で運動ニューロンは食道下神経節に起源する。目がついてる食道上神経節（脳）とはザリガニと比べて随分離れてて面白い。ということも僕が解剖するまで元ボス（進化生物学、バイオメカニクス）は知らなかったな。
ペーペー学生の頃、解剖の先生に「頭の進化で最も大事な部分は？」と聞かれて、「えっと、脳ですか？？」と答えたところ「絵に描いたような、模範的な間違い」と言われました。ほんとうの正解は「口」。口があるからこそ進行方向が決まり、眼や耳や鼻の位置が決まり、脳の位置が決まったわけですね。
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テッポウエビのキャビテーションシュート！新しく論文が出たようです！綺麗にキャビテーションが「ハサミから離れた所」までウォータージェットに沿って成長し、不安定化、爆発、それでさらにキャビテーションと振動してるのが分かります。
after discovering that, we wanted to know if individuals with larger weapons had greater offensive capacity and endurance.
so, we recorded high-speed videos and pressure measurements of 10 snaps each from 76 individuals.
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arXivに新しい論文をアップしました！動物行動の自発的開始の前に準備電位が様々な動物「ザリガニからヒトまで」(Schurger+2012)で生じます。なぜそんなに広くしかも記録方法も問わず観察されるのか？その背後には自己組織化臨界現象があるからだという主張です。
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“泳ぐ微生物が海まで流されない理由 －SDGsに欠かせない小さな生物たちの振る舞いを解明－”
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シャコは生まれて9日目にはパンチできるようになるらしい。
Tiny spring-powered mantis shrimp larvae are just as fearsome as their parents, beginning to release their powerful blows from as early as 9-days of age to pulverise their prey
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［求職中］「新たに着任しました」とお知らせしたかったですが、次の職を引き続き探しております。神経生物学、行動生物学、特に神経の活動、動物の個体の運動に関わる実験法、データ解析法教えられます。これまでの履歴は次にまとめています。
どうぞよろしくお願いします。
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点の重なりなどの表現として色を「混ぜる」パッケージggblendが出た模様
透明化で対応しようとしても薄くなってしまう問題を感じてたので試してみよう
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渡辺ベイズ本読んで霧が晴れたことのひとつ。事後分布は「導出される」じゃなくて〈人間が〉もっと言えば〈あなたが〉「定義する」んだということ。事後分布を目的にしてしまうとこの重要な視点が失われる。
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シャコパンチについて情報提供しました〜。
新作動画！初の研究者コラボ動画です！
超強力なパンチで有名なシャコ。あつ森でもガラスを叩き割る姿が観られますが、本当に割れるの？その威力を生み出すメカニズムは？実際にシャコパンチの研究者・加賀谷さんに訊いてみました！
動画はこちら▶️
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この論文Crane, et al., 2018の図より。シャコが形の違う巻貝のどの部分を打撃したかの行動系列データ。形がかわると打撃の場所がかわることが美しく可視化されている：
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研究者の評価にどれだけ研究者を育てたかを入れるのは、研究者以外の仕事をする人を育てることにネガティブに働いてしまわないだろうか。社会には研究の意義を知り研究以外の仕事をする方が増えることも研究者視点から大切に思われる。
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ギアも人間が発明するより先に自然界にはあったということなんですよね
ヨコバイの後脚の付け根には歯車状の構造があって、これのおかげでジャンプするときに左右の脚が連動するようになってる
This Insect Has The Only Mechanical Gears Ever Found in Nature
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ザリガニは脱皮のときに平衡感覚器まで脱ぎすてます。新たに平衡感覚を取り戻すため、再校正（学習と言ってもいいかもしれない）しています。どうやってるんでしょう？
ニューロンレベルの研究についてFujisawa & Takahata, 2007 を紹介します。
脱皮に伴う神経回路動作の再校正について少し言及して先輩の研究を思い出した。ザリガニの平衡感覚器は脱皮で刷新しますが、毛にのる砂は毎回量が違ったり左右不均等になりますので、その補償をする必要があります。高畑研の平衡感覚の中枢性補償の研究はまたひとつの柱だったな…
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補足：一回のパンチではこうならず、何回も何回もパンチしています。こつこつ、と。周辺の穴は水を通すために僕があけたものです。シャコは対象を頻繁に付属肢で触ってから一発ずつパンチします。目はいいですが、打つときは対象は見えませんので(死角&速すぎなので)、短期メモリ&打撃のコンボです。
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「少ない計算」は本当でしょうか（ステマ）
前に総研大の先生方と話した時に，昆虫は脳も凄く小さいし，眼も人間と比べたら殆ど見えてないけど，移動物体の回避も平気でこなすし，蝶に至っては大陸横断するのもいると聞いて，汎用AIとか言う前に昆虫がどうやって異常に少ない計算で，実世界で適応的に振る舞えているのか考えた方がいいと思った．
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あれ？ ColaboratoryでRとStanが使えてしまいましたぞ...
次のツイートをみて、コピーして、install.packages("rstan")でしばらく待って、8schoolsを実行。
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「稼げる大学」て鉤括弧ついてるので引用かなと思ったらどこにもそんな表現は見つからない。「重点的」ではなく広く支援して欲しいとは思うが、博士課程への支援とかはいいのでは。画像は官邸のページ。ニュースよりこっちだけでいい気が。
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まじか。抗う���薬SSRI流すとザリガニを活発にさせてしまうので流さないでって。
Antidepressants leaking into waterways could make crayfish bolder
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ハエトリグモのジャンプは血圧を利用しているという驚きの事実は Schmidt-Nielsen, Animal Physiology で知りました。
つまり、同じ原理なら、出血するとスパイダーマンはジャンプできなくなるはずです。
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目を通してみましたけど、生物系であっても（自分も含めて）ベイズ統計学の勉強に良さそうな本です。渡辺ベイズへの橋渡しになりそうな印象です。時間を確保せねば…
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か「シャコは450種くらい知られていて...」
小学生「かさんは何種くらい見わけれれるの？」
か「...ごめんなさい...10種も見わけられないです...」
小学生「えー、シャコ研究者なのに...」
か「...」
小学生お母さん「かさんはシャコのもっと別のこと、めっちゃ詳しいねんで」
か「ぁぁぁ...」
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私は逆で、生物を勉強しているとますます自由意志があるように感じています。また、「決定論」を語る時、決定論の複雑さや多様さをもっとひとは知らねばならないとも感じています。
生物勉強してると、自由意志は無いように思えてきました。基本的に何もかも力学・熱力学的なプロセスで進む様に思いました。
興味深いのは脳が存在する事で、情報処理の空間が各個体に存在していて、その経験や知識から出力が決まるので、外部刺激からはその出力の予測は困難であることです。
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論文の査読で、引用の適切さもひとつのポイント。生物実験をやっておらず読者も理論家だろう論文に「生物実験で検証されている（XX）」とあって「あれ？そんな実験ちょっと難しすぎでは」と思いXXを見てみるとモデルのシミュレーションだったことがあった。騙そうとしてるかもしれないと思って読む。
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これはぜひ読みたい「行動とは何か？」
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シャコパンチのときもそうでした。論文や各種リソース（TEDトークとか）を読んでその上で質問リストのメールが一年以上前から来ました。
生態学会で、ダーウィンが来た！の制作チームの真摯な姿勢に触れて感銘を受けました。
取材時に論文を重要な情報源の一つとしており、そういう制作スタイルをした番組は他にほとんどないらしい。研究者に協力依頼する前にも学術的ソースから予習しており、丸投げしないよう心がけているとか。
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かつて指導教員にも言われたことがあります。「客観的に自然から何か得られると思うな。自然は客観視してたら、ただそこにあるだけにすぎない。主観で切りとって行くものだ」と。
データ解析において「自分は真に客観的にいられる」「この統計法によって客観的お墨付きを得られる」と考えることが間違いであることが分かります。存在する客観性は前提を共有できた上で成り立つ間主観的な客観性というものだろうと考えます。
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仮説にすぎませんが多くの方の経験から賛同してもらえると思うのですが、恒温動物の我々は脳の温度もある程度適切な温度にしないとまともな働きはしないと思いますね。
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統計学勉強してて、確率分布p(x)とp(y)が同じpで書いててもカッコの中身が違うと別の分布だとか、確率変数は慣例的に大文字Xで表して、実現値は小文字xで表すとか、自分のような分野外素人が本だけで勉強するとき意外にハマってしまうところかもと思うので書いときます。
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ポロっと言ったアイデアが数年後に他のラボからいわゆる上位ジャナールから出るということが起きてても「それを我々が仕事として出せなかったほうが悪い。それにある意味仲間であり、敵を育てるという意味がある。我々はさらに先を行く」ってすごく見習いたい構え
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ノンスパイキングニューロンというのも知られています。スパイクを発生せずにアナログ的な情報処理をします。次の記事は比較生理生化学の高畑先生の解説:
これは無脊椎動物(ザリガニ)に関する解説ですが、脊椎動物でもたとえば網膜の細胞の多くはノンスパイキングです。
そもそも脳のモデルとして深層学習は不十分で，グリア細胞などを経由した「アナログな伝達」を考慮したモデルや，リザバー計算などに可能性がある，という話を教えてもらったこともある．
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超ざっくりとシャコパンチの4棒リンク機構モデル（McHenry+2012)を割り箸と輪ゴムで。ゴムで止めている位置が二種類あります。動画の前半と後半で位置が変わると入出力関係が変わります。てこと同じことだなということがこれで体感できます。後半で、より小さい運動入力で大きい出力がでます。
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捕食被食関係進化の妙：シャコパンチはなぜ速くなったか? 相手が速く動けるから? これは逆。貝など相手はむしろ遅い。速く動く魚を刺して捕食するタイプのシャコのほうが7倍遅い。そしてこの刺撃型は分子系統学から祖先的らしい。パンチ型はばねロード時間を相手からもらえたので速くなれたんですね。
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脳は特別視されがち。この頭蓋骨の中にある臓器は、生き物が進化の中で獲得した情報処理装置と思われている。情報処理の〈ための〉装置と思っている人も多い。でも自然には目的はない。たまたま情報処理が出来て〈しまっている〉だけで、計算させられて迷惑がっているかもしれない。
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陸上にあがって近くの淡水には入ったけど、海にまでは戻れないカラダになってしまい、色々あるがとりわけ外骨格づくりに酸素たくさん使う方式にしたあとでCa²⁺利用方式には戻れないよー説、と。ザリガニ解剖すると胃石がゴロンとあって、おぅカルシウム再利用しとるな、といつも思っていた。
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僕が言ってなくて、さらに「そういうことではありませんからね」と釘をさしたにもかかわらずこのように書いたのは新聞記者のほうですからね。10年経ちましたけど再度言っておきます。元々は日経新聞の記者です。
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ザリガニと比べてシャコの視覚的反応の良さには驚きました。こういうことはザリガニではできないです。接近視覚刺激looming stimulus応答、2014.11.26Patek研にて撮影
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神経の束ではなく、あの太さで「単一の細胞」ですね。
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アギトアリの超高速運動を可能にする、ボールジョイント状ラッチ構造の研究についてプレプリントが公開されました。青沼研究室（神戸大）との共同研究です。
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「高温で衝撃波を出す」は、「高速で圧力低下から水が蒸発してできるキャビテーションという気泡の爆発で」という方が適切ではないかなと。温度は一番不確かな量だと思います。気泡は小さい水中の泡が核になります。
テッポウエビはハサミを急速に閉じることで4000℃を超える高温で超音速の高振幅の衝撃波を出す🦐
これにより他のテッポウエビを威嚇したり、獲物に外傷を与えることができる。
そのため他のテッポウエビからの衝撃波を被ることはもちろんのこと、自分自身の衝撃波を受ける可能性が考えられる。
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短期メモリというのが分かりにくかったかもしれません。打つ数秒前には対象をさかんに触ります。打つ0.3秒ほど前には付属肢をひっこめて、打ちます。この行動している間は対象をシャコは見ていないです。そして、割れたかどうかはあとで見て触って確認しています。
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これは平均寿命が存在しない（仮説）というほうがいいのかなと思う。脱皮失敗による死亡は定義的にもintrinsicな原因なわけだし、不完全な脱皮でその後死亡することも多いですし。
【動物雑学】
ロブスターには寿命が存在しない。
ロブスターは脱皮する際、殻だけでなく内臓も一緒に新しいものに入れ替わるので、理論上は永遠に生き続けられると言われている。
死ぬ原因は外敵によ��捕食、大きくなり動きが鈍くなって餌が取れなくなったり、脱皮の失敗など。
不老不死凄い
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渡辺澄夫先生のサイトにお知らせが...
「このページは2024年3月までに終了します。 長い間のご愛顧ありがとうございました」
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この準備電位の理解の仕方は修正する必要があると考えています。すでに様々な批判も出ていますが。問題はまだ論理と証拠が不十分なこと。近々にこちらをアップデートします。
【別冊日経サイエンス255 新版 意識と感覚の脳科学】
手首を曲げる際，「曲げよう」と思う前に脳に「準備電位」という活動が生じることが1980年代の実験で示された。
本人が意識する前に脳がすでに決定を下しているならば，人間は“生化学的な操り人形”にすぎないのか？
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生態学ではないけど、たとえばタッチパネルの機械的チャタリングを防ぐ回路、シュミットトリガー回路は、ヤリイカの巨大軸索での活動電位のメカニズムを研究していた生理学者オットー・シュミットがそのメカニズムに触発されて発明した。参考
生態学への投資がなかったら
ってタグ読んでみたけど、スマホの仕組み分からなくても困らないでしょ？って考える人々を説得できるような内容がなくて難しい。現代人には分からなくても使えるモノが当たり前になりすぎてる気がする。全部過去の科学の成果なんだけど意識する必要すらなく供給されてる。
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米国の学会の懇親会で、シャコを日本で食べる習慣があることを言って「あんなに頭の良い生き物食べるなんて」とドン引きされたことがありました。
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便乗して、次の図はコオロギの神経系ですが、神経系との関係が見えるとまた楽しいです。鈴虫はここで音を聞いているのかぁ、あれ、自分の出す音は爆音だけど耳は大丈夫なの？→随伴発射ニューロンで耳の感度を運動に合わせて抑えるから大丈夫、など。図は、Carew の Behavioral Neurobiology より。
クダマキモドキかな。前脚の肘っぽい部分の茶色いところは耳。生き物屋界隈では生き物の種類がわかると世界の解像度が上がると言われますが、生き物の体の構造を知ることもまた世界の解像度を上げてくれると思います。
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「ベイズ法はデータが少なくても使えるのがイイ」っていうのちらほら聞くけど、推定精度が落ちても結果が得られる、あるいは事前知識を事前分布に組み込めるというだけで、「データが少ないからベイズなら何とかなるかも！」ってなるのは間違ってますよね…
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生きているときに、、、なんてとても想像したくない。危険すぎる。我々脊椎動物よりも機械効率めちゃくちゃ高い設計になってますから。ぎっしりと並列化もしている。ボディビルがんばっても行き場のない筋肉が盛り上がるだけで並列化できないですが、これはそうではない。
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触って得られた対象の情報はいったんメモリしてから、運動指令生成、運動になっているように見えます。貝殻を打つときの、打たれた場所にかんするパターンを調べた論文Crane, et al., 2018：
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コオロギの聴覚系にあるオメガニューロンもなかなかですよ。
あまり知られていないことだけど、ハエの脳ってかなり区画化されていてめちゃくちゃ美しいんですよね。特にこのリング状の構造はまるでコンパスのように頭の向き等をコードしていてナビゲーションの役に立っていて、まるでロボットみたいな機能美。
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「○○とは表現しないでください」と言っているのに「インパクトがあって分かりやすく橋渡しするために」ということのためにかぎかっこつきで「○○と加賀谷氏は話す」みたいな記事を書かれた恨みは今でもあります。あと記事を担当した人の上司が勝手に編集したなどという言い訳もありまして。
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「先生」が大変（データに対する専門性を得て機械に教えるのが大変）の例。分類学をはじめとする基礎生物学が大切。
あなたがご講演でご披露されたヒアリという親データには、多数のヒアリではないアリが混じっており、不適切な学習が行われていたので、実用化されたAIではそのような初歩的なミスがないと良いですね。
分類学の専門家を雇うと良いですよ。
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LLMの創発というのを目にして思い出したこと。ロブスターなど甲殻類の口胃神経節研究の第一人者E. Marderからです。
「コネクトーム（細胞の数、シナプス接続をすべて解明すること）はダイナミクスへとはつながらない」
“You can’t go from a connectome to dynamics”
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学生のころ先生とデータについて議論していて（生物学分野です）「そもそもなぜ正規分布が仮定できるのか…」とおっしゃって二人でしばらく固まったことを思い出します。実現可能性の考え方から学ぶのが良いのかなと思います。
#統計
「現実の母集団分布が正規分布になっていると仮定する」のように受け取られる可能性のある説明は廃棄して、「現実の母集団分布は未知である」という点を強調し続けた方がよいと思う。
添付画像の図式は改良の余地が大有りだが、ポイントは数学的モデルと現実の明瞭な区別。
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シャコパンチに導いてくれた先生から学んだことなんだけど「自分が考えないで使ってしまっている言葉を使わないで表現し直す」というのは概念理解に有効な気がしている。その時は先生に「脳、神経、情報処理、計画を使わないで書き直してみて」と。結果「驚くほどよくなった」と評してくれた。
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