脳の形が管状である理由は?

ヒトの脳の皺の多寡と頭の良し悪しは無関係で、脳溝があるのは狭い頭蓋骨内に大量の脳を収容する結果、葛篭状に折れ曲げざるを得ないのだ、という説明を読みました。
しかし、狭い頭蓋骨内に大きな質量の脳を収容したいだけであれば小腸状の細長い管であるよりは西瓜状の球に発達した方が無駄な空間が省けて合理的だったと思います。球状でなく管状に細長く進化したのは頭の良し悪しは別にしても、表面積を広くしたい合理的理由があったのだと思います。ヒトの脳は何故、球状でなく管状に発達したのですか。

また、脳の表面ではなく内部では、どんな機能を果たしているのですか。ここでいう内部とは海馬などを指すのではなく、メスを入れなければ表れない断面を言います。脳の表面には言語野だの視覚野だのが分布していると聞きますが内部の機能については聞いたことがありません。

よろしくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： DexMachina 回答日時： 2009/05/09 12:22

> ヒトの脳の皺の多寡と頭の良し悪しは無関係で、脳溝があるのは狭い頭蓋骨内に

> 大量の脳を収容する結果、葛篭状に折れ曲げざるを得ない

その説明を書かれた方の言わんとすることはわからなくもありませんが、やや言葉不足な
気がします。
「異なる種族」で比較した場合には、大雑把に「脳の皺が多い方が、より知能が高い」と
言える一方で、「同種族での個体差(個人差)」にまで当てはめられる話ではない、
というのがその方の主旨ではないでしょうか。

なお、脳の容量や皺の多寡と知能の相関関係についての参考に：
http://www.luna.pos.to/whale/jpn_zat_intel.html
(「1.脳から見た知能レベル」の段を参照)


> ヒトの脳は何故、球状でなく管状に発達したのですか。

大脳皮質は6層からなる層構造を持っているとのことです：
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E8%84%B3% …

最初が「管状」のものが、その体積/表面積の増加させる方向としては、おおまかに
　「管の厚さ」(→球状に発達)
　「管の長さ」(→糸玉状/とぐろ状に発達)
　「管の径」(→葛篭状に発達：管の内部を潰して空隙にしない前提)
の3パターンがあると思いますが、上記の層構造の縦方向が「1つ(ないし数個)の神経細胞
でできた繊維の長さ」によって制約が掛かっているとすれば、「厚さ」方向の発達には上限が
ある、ということになります。
(下側の画像と、その脇の説明を参照)
http://www.brain.riken.go.jp/jp/aware/neurons.html

そうすると、脳容積を増加させるには、「管の長さ」か「管の径」の増加を選択するしかない
ものと推測されます。
さらに、今度は「横方向の連携(脳内での情報のやりとり)」を考えると、「管の長さ」を増やす
のは、伝達距離が長くなる分、伝達に要するエネルギー的にも速度的にも不利となります。
そのようなことから、大脳は主に「管の径」を増加させる方向に進化したのではないでしょうか。


> 内部の機能については聞いたことがありません。

外側の「灰白質」に対して、内部は「白質」と呼ばれますが、検索してみたところ以下のような
情報がありましたので参考まで：
http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0806 …

この回答へのお礼

お蔭様で当面の疑問は解けました。

1 質問文に書籍の記す通り引用するのは長過ぎるので端折ってしまいました。不正確になったのは私の責任です。ご紹介下さったサイトの記述に矛盾する記事はなかったと思います。

2 神経細胞には10種類ほどもあり、種類毎に集まって6層もあることが分かりました。頭蓋骨という狭い空間に無駄な部位がある道理がないのは予想できるとして、内部が何をしているのか知りませんでした。視覚野とか聴覚野とか記した図から、これらは脳の表面だけに分布しているのだと勝手に思っていました。

3電気信号の伝達速度のことは少しも考えていませんでした。速度の関係から管は棒状に長くはしたくないし、「軸索」の長さから厚みにも制約を受けるのでは管の径を適度にし葛篭状に格納するのが、なるほど合理的に思えます。

4内部の機能について聞いたことがないのは、脳に関する情報を偶然目にしているだけだからだと分かりました。重要な多くのことが定説にまでなっていることが理解できました。機会をみて啓蒙書を読んでおこうと思います。

ご紹介下さった4つのサイトは説明の角度や表現に変化があり、互いに補完し合ってよく分かったつもりです。
有り難うございました。またの機会にもよろしくお願いします。

――ショウブの件の事後報告――
連休中に市川の万葉植物園に行ってきました。ここまでよいのですが「ショウブ(サトイモ科)が咲いている」というのは誤報で「咲いているのはアヤメ科の種」でした。念押しした上での、植物園の職員の返事ですら、こうなのですから世間では大混乱していて当然だと思った次第です。「花期は何時か」を聞いて帰るのが当然でしょうが、こりやぁ自分で調べた方がよさそうだと思い黙って帰ってきました。今年に限ったことではないので特に落胆もしていません。
それにしても随分と色々な話題でお世話になっているものです。

回答のために調べて下さっている方があってはいけないので10日(日)22時までは締め切らずにおきます。

お礼日時：2009/05/10 10:08

No.4 回答者： kaitara1 回答日時： 2009/05/09 08:27

kaitara1ですが、少し続きを書いてみたいと思います。

脳といってもいろいろな意味で複雑なものですから、神経細胞のつながりに絞って書いてみます。要するにぎっしり細胞が詰まった状態では近くの細胞を飛ばして離れた細胞との結合がしにくいだろうという意味です。この場合二次元の結合ではなく３次元の結合も有利だろうと思います。地層の重なりと同じで新しいものほど表面に近いところにあるとすれば表面が重要ではあっても古いところはそれだけ体を維持するために重要な役目を持っているというようなことも考えられると思います。人間が頭の中に外界のコピーのような世界を確立できたことと神経細胞の配列の仕方の劇的変化は深い関係にあると思います。なにしろ無限に近いほど大きな宇宙をわずか３０立方センチの頭の中に入れてしまうわけですから、どこか裏表を逆転してしまうような神経細胞のネットワーク配列の変化があるのかもしれないと想像します。このような配列の変化における自由度を確保できるためにはスキマが絶対必要だろうと思っています。

この回答へのお礼

お蔭様で言わんとするところは理解できました。細胞間のネットワークを作るにはニューロン(?)が手足を伸ばすための空間が必要だという訳ですね。細胞も多い方がよくて、ニューロン用の隙間も欲しいとなると、やはり質量ばかりでなく表面積を広くすることにも大きな意味がありそうに思えます。
また、内部も言ってみれば多層構造になっていてニューロン状のものが3次元でも結合しているという仮説ですね。
よく分かりました。これらのことも踏まえて答えて下さる方が登場するのを待つことにします。
再度のお答え、有り難うございました。

お礼日時：2009/05/09 09:49

No.3 回答者： kaitara1 回答日時： 2009/05/09 03:35

私は全くの素人ですが、自分なりに考えていることを書いてみます。

脳の働きで大切なのは神経細胞の数というより細胞間のつながり具合だと思います。ぎっしり詰まっていても細胞同士のつながりが自由になるわけではなく隙間があった方が自由な結合が可能になると思います。

この回答へのお礼

これで正しいのかもしれませんが、「隙間があった方が自由な結合が可能になる」の理屈が分かりませんでした。
有り難うございました。またの機会にもよろしくお願いします。

お礼日時：2009/05/09 05:51

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2009/05/08 23:58

発生過程を見れば明らかですが, 中枢神経系はもともと管状です.

この回答へのお礼

進化の初めの第一歩が偶然、決定したということでしょうか。なるほど、という納得の仕方はできませんが、初めの第一歩が偶然決定したというのであれば、そういうこともあるかもしれないと思うことは出来ます。
有り難うございました。またの機会にもよろしくお願いします。

お礼日時：2009/05/09 05:41

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/05/08 23:17

何か勘違いされておられるようですが、人の脳は「畳まれた風船状」であって「管状」ではありません。

風船の表面積が大きくなっても狭い空間に最大の表面積を確保できるように服雑な濃溝を多数作り収納しています。
内部は「旧皮質」と呼ばれ、古い先祖から伝わる本能的な行動パターンを処理しています。

この回答への補足

では、質問し直しましょう。
頭蓋骨の径よりも大きな風船を作り、頭蓋骨に無理やり押し込んだ結果、形が歪んだという訳ですね。
ということは、風船の内部の空間は不必要であるがゴムの部分、即ち表面だけが必要だということになりますね。詰まりは表面積を広くしたいのではありませんか。ということは、種による知能の良し悪しをいうときに、可能であれば脳の容積や質量ではなく表面積を述べた方が適切だということになりそうですが、それでよいですか。この場合、脳は表面だけが機能していて内部には脳特有の機能はないと考えられますが、それでよいですか。

補足日時：2009/05/09 05:23