プランクトン社会の中の混沌

プランクトンたちの生息環境はカオス的であり、その変化の長期予測は不可能である、と主張している論文がネイチャーに掲載されていた。

この研究は面白くて、まず研究室に「人工バルト海」を作っている。そして、そこでのプランクトンやバクテリアの数などの変化を長期間（８年以上！）にわたって計測している。

その長期間の観測結果を元に、例えばプランクトンの数の変動をどれくらい先まで予測できそうか調べたところ、高々１ヶ月くらいしか予報できなかったらしい（天気予報よりは良い、とジョーク的な記述もある）。「長期予報」できない問題の根源は、プランクトンたちの数の変動がカオス的に振舞っていることによる、としている。

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この研究、方法論的に神経科学の研究と近いところがあって勉強になる。

今、「人工バルト海」を脳とみなしてみる。ある時点でのプランクトンAの数は、ある時点でニューロンAが出した「スパイク数」とみなしてみる。

実験としては、複数のニューロンの活動を同時に調べることと等価になる。計測データの解析として、ニューロン活動の相関性（二つのニューロンの活動がどれくらい似ているか）を調べたり、ニューロン活動の変化をどれくらい先まで予測できるか人工ニューラルネットで予測したり、リアプノフ指数なる量を計算して、予報と実測値とのズレを測ったりする。その予想とのズレを計算する方法（論文では２つ考えている）は参考になりそうな気がした。

この論文、エレガントで良い論文ではあるのだけど、個人的に気になったのは、カオス的だという結論は果たしてどうよ？ということ。カオスという初期条件に敏感なシステムっぽくて長期予報は無理、ということを言えたとして、それでどうするのか？

扱っているシステムは、カオスという「ルール」に従って振舞うシステムだ、ということがわかった点ではポジティブではある。が、長期予報は不可能だということがわかった点、あるいは長期予報できなかったという点では、ネガティブデータでは？という気もする。

神経活動の解析で同じことをやって「長期予報は無理でした」という結論をつけたとして、果たしてネイチャーに載るだけの価値があるか？というと疑問である。もっと解析の部分で「セクシー」なことをして、もっと「ポジティブ」な傾向を見出さないと意味がないように思える。

つまり、脳はカオスだ、と言ったところで脳のことはわかったことにならない。（たぶん・・・）

例えば、少しだけ先の予報ができるわけだから、それを有効活用する（例えば、Nicolelisのようにロボットアームを動かしたり、ロボットを歩かせたり）とか、予測できる・できない仕組み（メカニズム）をもっと掘り下げてみるとか。そのあたりまでやらないと、今の神経科学でネイチャークラスの論文を出すことは無理な気がする。。。実験技術がどんどん発展している分、そのあたりのハードルがどんどん高くなっている。

しがない業界である。。。

今回紹介した論文
Nature. 2008 Feb 14;451(7180):822-5.
Chaos in a long-term experiment with a plankton community.
Benincà E, Huisman J, Heerkloss R, Jöhnk KD, Branco P, Van Nes EH, Scheffer M, Ellner SP.

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