思考の科学：我々はどのくらい速く考えることができるのか？

概要

本記事では、思考のハードウェアであるニューロンと、彼らが脳内で信号を伝達する方法について探求します。軸索の長さ、関与するニューロンの数、信号が移動する距離など、思考の速度を決定する要因についても検討します。また、髄鞘化や軸径の増加がアクションポテンシャルの速度を高める方法についても議論します。最後に、矢が放たれ、それが到達する前にターゲットに思考を送る必要がある仮想的なシナリオにこの知識を適用します。

ニューロンと信号伝達

人間の脳には約860億個のニューロンがあり、これらは電気信号またはアクションポテンシャルを通じて信号を伝達します。その信号は、次のニューロンのシナプスで化学的な神経伝達物質を介して伝わります。信号は次のニューロンの樹状突起によって受信され、その後軸索を伝わり、さらに伝達されます。

思考の速度を決定する要因

思考の速度は、初期のアクションポテンシャルを生成するのにかかる時間、軸索の長さを下って伝わる時間、そしてシナプスを通過する時間など、さまざまな要因によって決定されます。関与するニューロンの数や信号が移動する距離も重要な役割を果たします。

例えば、膝蓋腱に打撃を与えることで起こる膝反射経路では、感覚ニューロンを通じて電気信号が脊髄に伝わります。信号は分岐し、運動ニューロンに飛び移って、足を通じて戻ってきます。この経路のニューロンの総長さは約1メートルで、打撃から蹴り出すまでに15〜30ミリ秒かかります。

研究結果によると、平均的なニューロンは約180キロメートル/時で信号を送信します。しかし、髄鞘化や軸径の増加により、アクションポテンシャルの速度を最大432キロメートル/時まで高めることができます。髄鞘は軸索を包む脂肪質の鞘であり、軸径が大きくなると内部抵抗が減少します。

仮想的なシナリオに知識を適用する

仮想的なシナリオでは、我々の宿敵が私たちを捕らえ、私たちの神経系を長いニューロンでターゲットから約70メートル離れた場所に拡張しています。彼は矢を放ち、私たちが矢が到達する前にターゲットに思考を送ることができれば、私たちを逃がすつもりです。

リカーブボウから放たれる矢の平均速度は約240キロメートル/時です。十分に長い髄鞘化されたまたは大径のニューロンがあれば、私たちの思考が競走に勝つことができます。しかし、落とし穴があります。矢と私たちの思考は同時に始まりません。

画像の処理、内的な会話、記憶の呼び起こしはすべて、膝反射の線形性には到底及びません。これらの思考が起こる速度はほとんど一定ですが、思考の期間は、その経路、ピットストップ、および目的地によって大きく異なります。

この場合、脅威的な刺激を感知すると、恐怖反応が引き起こされます。膝反射反応と同様に、驚きは自発的で非常に速いことがあります。弦が十分に鳴れば、65ミリ秒未満で反応することができます。しかし、私たちが見ているものを処理し、それがどの程度の危険性があるかを決定する計算には、180〜200ミリ秒かかる場合があります。その間に、矢は約13メートルの先行を取ります。