渡り鳥の「磁気コンパス」はなぜ機能する? 量子生物学の謎に迫る新たな数学理論
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渡り鳥が地磁気を感知して進路を定める「磁気コンパス」の仕組みについて、量子力学の理論を使った新しい数学的証明が発表された。生体内の化学反応で生じる「ラジカル対」と呼ばれる電子対が量子もつれ状態になり、そのスピンが外部の磁場によって変化することで反応速度が変わる、という量子生物学の仮説を土台に、量子状態を効率よく操作するための条件(ポントリャーギンの最大原理)が現実的な磁場のもとでも成り立つことを数学的に示したという。5ch科学ニュース+のスレッドでは、この理論が渡り鳥の研究だけでなく将来の量子コンピュータや磁気刺激による脳治療研究にも応用できるのではという議論に広がった。
渡り鳥の「磁気コンパス」はなぜ機能する? 量子生物学の謎に迫る新たな数学理論
量子コンピュータを実現する上で重要となる、量子の重ね合わせや量子もつれといった量子効果は、生物とは直接は関係のない物理現象と思われがちだ。
しかし近年、生物の生命現象にも量子効果が関わっていることが明らかにされつつある。
出典: news.mynavi.jp / 元記事はこちら
>>今回の研究により、量子系を最適に制御するための新たな数学的原理が証明され、渡り鳥の磁気感知メカニズムを実験的に検証する研究を前進させる成果が得られた
>>この仮説の中心にあるのは、生化学反応の速度が外部の磁場によって変化する可能性があるという考え方である。生化学反応では、電子が移動したり組み替わったりすることで化学結合が形成される。その過程で、一時的に結合していない電子の「ラジカル対」が生じることがある。このラジカル対の電子は量子もつれ状態となり、スピンを通じて互いに影響し合うことから、互いのスピン状態によって異なる量子状態を取り、その違いが化学反応の進行速度に影響する。
>>この量子状態は外部の磁場によって変化するため、反応によって生じる物質の量も変わる可能性があると考えられている。つまり理論上、鳥は体内で起こる化学反応の変化を利用して、地球磁場を感知している可能性があるということになる。
>>この量子状態は外部の磁場によって変化するため、反応によって生じる物質の量も変わる可能性があると考えられている。つまり理論上、鳥は体内で起こる化学反応の変化を利用して、地球磁場を感知している可能性があるということになる。
>>3
人間も事故発電しているから電磁界を帯びているので体内の電磁界と外部から受けた電波や音波や身体鵜を動かしたときなどに生じる磁気を区別しているという事なのかな？
上記をさらに北極と南極があるから地球上の磁気がとの差を見て法学がわかるという意味に成るのかな
人間も事故発電しているから電磁界を帯びているので体内の電磁界と外部から受けた電波や音波や身体鵜を動かしたときなどに生じる磁気を区別しているという事なのかな？
上記をさらに北極と南極があるから地球上の磁気がとの差を見て法学がわかるという意味に成るのかな
>>3-5がさらに進めば電波や音波やレーザーなどを利用して人間の脳に直接アプローチできるのかな
人間の「第六感」 磁気を感じる能力発見 東大など
2019/3/19 10:54
https://www.google.com/goto?url=CAESewHrOzAVA3aCGW0rZzRdJJ6viGOto860NX8vGcZ_z93h42n0q7t–71DJ98udqG_-lEdCztxrpfN8hkgxc_opIYkhKbdRarfu3eP3dhDM9VVX715g2JIB__qDUAhcZQDCiGZXGXMvqq3J23_4CZRo0uYuBn_bSmPVogouw
>> 地図なしで長い旅ができる渡り鳥のように、人間も地球の磁気を感じる能力を持っていることを発見したと、東京大と米カリフォルニア工科大などの共同研究チームが１９日、米専門誌に発表した。「第六感」とも呼べる無意識の潜在的な能力で、何らかの利用法が見つかる可能性があるという。
人間の「第六感」 磁気を感じる能力発見 東大など
2019/3/19 10:54
https://www.google.com/goto?url=CAESewHrOzAVA3aCGW0rZzRdJJ6viGOto860NX8vGcZ_z93h42n0q7t–71DJ98udqG_-lEdCztxrpfN8hkgxc_opIYkhKbdRarfu3eP3dhDM9VVX715g2JIB__qDUAhcZQDCiGZXGXMvqq3J23_4CZRo0uYuBn_bSmPVogouw
>> 地図なしで長い旅ができる渡り鳥のように、人間も地球の磁気を感じる能力を持っていることを発見したと、東京大と米カリフォルニア工科大などの共同研究チームが１９日、米専門誌に発表した。「第六感」とも呼べる無意識の潜在的な能力で、何らかの利用法が見つかる可能性があるという。
>>鳥の磁気コンパスから量子コンピューティングのアルゴリズムまで、磁場を利用して量子系を制御する方法を理解する研究分野は「量子最適制御理論」と呼ばれる。外部からの制御によって量子系をある状態から別の状態へと移す方法は、量子技術の開発における中核であり、同時に量子生物学を理解するためにも不可欠である。
>>研究チームは以前、磁場中のスピン系に対する「ポントリャーギンの最大原理」を証明することに成功した。同原理では、量子状態のコヒーレンスを最大化するには、磁場の強さを徐々に変化させるのではなく、極端に強い状態と弱い状態の間で急激に切り替える「バンバン制御」と呼ばれる手法が最適であることが示されている。しかし、量子スケールで急激に切り替わる電磁場を生成することには大きな技術的課題があった。
>>研究チームは以前、磁場中のスピン系に対する「ポントリャーギンの最大原理」を証明することに成功した。同原理では、量子状態のコヒーレンスを最大化するには、磁場の強さを徐々に変化させるのではなく、極端に強い状態と弱い状態の間で急激に切り替える「バンバン制御」と呼ばれる手法が最適であることが示されている。しかし、量子スケールで急激に切り替わる電磁場を生成することには大きな技術的課題があった。
>>今回の数学的証明では、「現実的な連続磁場」という制約を課した量子系についても、ポントリャーギンの最大原理が成り立つことが示された。さらに、そのような現実的な磁場制御によって、理論上の最適値の99%以上に相当する高いコヒーレンスを達成できることも突き止められた。
>>この数学的枠組みは、鳥の渡りの仕組みを解明する研究だけでなく、将来の量子コンピュータにも応用可能な、実験室で量子系をほぼ最適に制御する実験研究の基盤となる可能性があるという。今回の研究により、実験研究の指針となる数学的原理が解明され、一般的な数学原理が量子系へと拡張された。その結果、この制御手法を検証するために必要な磁場の与え方を、実験研究者に具体的に示せるようになったとした。
>>この数学的枠組みは、鳥の渡りの仕組みを解明する研究だけでなく、将来の量子コンピュータにも応用可能な、実験室で量子系をほぼ最適に制御する実験研究の基盤となる可能性があるという。今回の研究により、実験研究の指針となる数学的原理が解明され、一般的な数学原理が量子系へと拡張された。その結果、この制御手法を検証するために必要な磁場の与え方を、実験研究者に具体的に示せるようになったとした。
TMS治療（経頭蓋磁気刺激療法）とは？
東京横浜TMSクリニック
https://www.google.com/goto?url=CAESdQHrOzAVIp7grrHPkZVxOVMwZj9fZ90AFAo9UhNWxJ8MjZCwj4s3YP2rDxwCAb9BtFt93aA9_M-bYeDBVf8hDsln76ni277rHt8uw65D8BolXXfmadHKqgAjS4rGI8EukO3FPtKb_fRH0k67gDc-BnVDIa_pvQ
>>rTMS（repetitive Transcranial Magnetic Stimulation）は、日本語では「反復経頭蓋磁気刺激療法」と呼ばれます。
>>TMS治療は、磁気によって脳内に微弱な誘導電流を生じさせ、神経活動へ働きかける治療方法です。
>>国内では2019年から、既存の抗うつ薬治療で十分な効果が得られない成人うつ病を対象とする保険診療が始まりましたが、患者・施設・機器・方法に追加要件があります。当院での治療は自由診療で、国内承認の使用目的・方法の範囲外となる治療を含みます。
東京横浜TMSクリニック
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>>rTMS（repetitive Transcranial Magnetic Stimulation）は、日本語では「反復経頭蓋磁気刺激療法」と呼ばれます。
>>TMS治療は、磁気によって脳内に微弱な誘導電流を生じさせ、神経活動へ働きかける治療方法です。
>>国内では2019年から、既存の抗うつ薬治療で十分な効果が得られない成人うつ病を対象とする保険診療が始まりましたが、患者・施設・機器・方法に追加要件があります。当院での治療は自由診療で、国内承認の使用目的・方法の範囲外となる治療を含みます。
>>8-9の治療の効果をさらに上げれるのかな
>>10の応用で下記の治療も効果を上げれるのかな
非侵襲型BCIに中国発スタートアップ参入。超音波技術を活用
2026.02.03
https://wired.jp/article/this-chinese-startup-wants-to-build-a-new-brain-computer-interface-no-implant-required-gestalta/
>>慢性疼痛の治療を目的に、脳へ集束超音波を届けるデバイスの開発を目指している。痛みの情動的な側面にかかわる脳の領域である前帯状皮質を刺激することで、最大で1週間にわたり痛みを軽減できることが、予備的研究で示されたのだ。
>>第1世代のデバイスは卓上に置いて使う据え置き型で患者は治療を受けるために医療機関へ通う必要がある。
>>第2世代のデバイスは、医師の指導のもとで患者が自宅で使用できるヘルメット型のウェアラブル端末となる予定。
生体を伝送路とした超音波通信の 精度向上に関する研究
https://www.oyama-ct.ac.jp/tosyo/kiyou/47/12.pdf
非侵襲型BCIに中国発スタートアップ参入。超音波技術を活用
2026.02.03
https://wired.jp/article/this-chinese-startup-wants-to-build-a-new-brain-computer-interface-no-implant-required-gestalta/
>>慢性疼痛の治療を目的に、脳へ集束超音波を届けるデバイスの開発を目指している。痛みの情動的な側面にかかわる脳の領域である前帯状皮質を刺激することで、最大で1週間にわたり痛みを軽減できることが、予備的研究で示されたのだ。
>>第1世代のデバイスは卓上に置いて使う据え置き型で患者は治療を受けるために医療機関へ通う必要がある。
>>第2世代のデバイスは、医師の指導のもとで患者が自宅で使用できるヘルメット型のウェアラブル端末となる予定。
生体を伝送路とした超音波通信の 精度向上に関する研究
https://www.oyama-ct.ac.jp/tosyo/kiyou/47/12.pdf
磁石が脳機能を変化させるメカニズムを解明！脳卒中や神経難病のリハビリテーションへの応用に期待！（高松泰行准教授ら）
2024/03/04
https://www.chubu.ac.jp/news/31965/
>>経頭蓋静磁場刺激（tSMS、右写真）は、磁石を使って安全にかつ簡単に脳の働きを変えることができる非侵襲的な脳刺激法で現在研究が進められています。これまでに、tSMSを用いた脳卒中のリハビリテーションにおいて、上肢の動きを改善させる効果が認められており、脳卒中や神経難病のリハビリテーションへの応用が期待されています。しかしながら、tSMSの磁石が脳に作用するメカニズムについてはこれまで明らかにされていませんでした。
2024/03/04
https://www.chubu.ac.jp/news/31965/
>>経頭蓋静磁場刺激（tSMS、右写真）は、磁石を使って安全にかつ簡単に脳の働きを変えることができる非侵襲的な脳刺激法で現在研究が進められています。これまでに、tSMSを用いた脳卒中のリハビリテーションにおいて、上肢の動きを改善させる効果が認められており、脳卒中や神経難病のリハビリテーションへの応用が期待されています。しかしながら、tSMSの磁石が脳に作用するメカニズムについてはこれまで明らかにされていませんでした。
こういうのがあるから 生物を絶滅させたらあかんのよな
開発期間数十億年の合理性はまだまだ人間の科学には未知のことだらけだから
開発期間数十億年の合理性はまだまだ人間の科学には未知のことだらけだから
人類が構想段階のことでさえも
数十億年分試行錯誤を経て実用化にまで至っている生物だらけだ
数十億年分試行錯誤を経て実用化にまで至っている生物だらけだ
ペンローズの時代が来るか
この話題の背景と論点
量子生物学は、光合成など生体内の化学反応に量子力学的効果が関与しているとする研究分野で、渡り鳥の磁気感知はその代表例として研究が続けられてきた。今回の理論は、電子の量子もつれ状態(ラジカル対)が磁場でどう変化するかを、量子状態を最適に操作する「ポントリャーギンの最大原理」という制御理論の枠組みで数学的に裏付けたもので、理論上の最適値の99%以上のコヒーレンスを現実的な磁場制御で再現できる条件を示した点が新しい。スレでは、この枠組みが将来の量子コンピュータ開発や磁気刺激による脳治療研究にも応用できるのではという発展的な議論が交わされた一方、鳥の磁気感知の生体メカニズム自体はまだ実験で完全に証明されたわけではなく、今回の成果はあくまで検証実験を後押しする数学的基盤である点には注意が必要だ。なお、スレの一部では統合失調症をめぐる「思考盗聴」などの陰謀論的な書き込みが見られたが、本題とは無関係のため記事からは除いた。
※本記事は5ch(科学ニュース+)スレッド「渡り鳥の「磁気コンパス」はなぜ機能する? 量子生物学の謎に迫る新たな数学理論」より抜粋・要約して構成しています。
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