【老化】若さを保つカギは「人体の複雑性」にあるかもしれない［03/24］

しじみ ★

人間を取り巻く環境はあまりにも複雑になり過ぎていると考え、「シンプルな人生を生きたい」と思う人は少なくありません。しかし、人体までもがシンプルになってしまうことは「老化の兆候である」と、ハーバード大学医学大学院で老化について研究するLewis A. Lipsitz氏が述べています。

Did Henry David Thoreau Know the Secret to Eternal Youth, Or Was He All Wrong?
http://nautil.us/issue/68/context/the-real-secret-of-youth-is-complexity-rp

若々しさと健康は多くの点で「複雑性」と関連しているとLipsitz氏は主張しています。例えば、骨の強度は結合組織の精巧な足場からなり、脳の働きは複雑なニューロンの網から構成されます。また、心臓の鼓動のように一見するとシンプルな身体機能でさえ、代謝や神経の伝達、遺伝子のスイッチ、概日リズムといった要素の相互作用からなっているとのこと。Lipsitz氏は老化によって人体からはこれらの複雑さが失われてしまうとしており、老化が病気などにつながると述べています。

人体の複雑さを理解するには、「複雑」という言葉が科学的にどういう意味なのかを理解する必要があります。複雑でないものの例として、Lipsitz氏はピタゴラ装置を例に挙げています。いくつもの仕掛けからなるピタゴラ装置は一見すると非常に複雑なものに見えますが、実際には特定の入力パターンに対して特定の出力を行うだけであり、科学的に考えると振る舞いが予測しやすく、複雑とはいえません。また、途中の1箇所を切断するだけで装置が機能しなくなるため、システムは脆弱です。

一方で「科学的に複雑なプロセス」では、多くの機構が空間や時空において複数のスケールで相互作用します。相互作用は非線形なものであり、特定の入力が特定の出力につながるとはいえず、不安定で予測不能なものとなります。たとえば、人間が足を上げるためには感覚器官が周囲の状況を把握し、神経が筋肉へシグナルを発します。このとき筋肉は足を動かすためにタンパク質を作り出し、エネルギーとなる糖が必要な場所へ送られるといった複雑な相互作用が発生することになります。このような人間の働きは科学的に複雑だとLipsitz氏は主張しています。
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Lipsitz氏は人間の体のあらゆるところにフラクタルのパターンがみられると指摘。フラクタルとは図形の部分と全体が相似になっている図形などをいい、一定の基礎的なパターンが全体の形状をなしています。人間の体では動脈、ニューロン、骨、気管支といった部位や、空間的なもの以外にも心拍数や呼吸、血圧、脳波、ホルモン分泌といった生理的な信号の変動にも、フラクタルパターンがみられるとのこと。

人間の体は老化に伴いさまざまな組織や機能が複雑性を失い、フラクタルのパターンも減少するとLipsitzは述べています。たとえば骨における複雑性が失われると骨がもろくなり、骨折などが起こりやすくなるなど、フラクタルの密度が減少すると人体に悪影響が出ることが知られています。

また、構造的なものだけでなく生理学的なプロセスについても老化に伴って複雑性が減少するそうです。1分あたりの平均心拍数は生涯にわたって大きく変動しませんが、一瞬ごとの微妙な心拍数の変動は若い時の方が老いた時よりも多いそうで、年齢を重ねれば重ねるほど心拍数はより規則的に、よりシンプルになるとのこと。

次の画像は人間の心拍数を表したグラフで、上が若い人の心拍数の変動、下が年を取った人の心拍数の変動を表しています。どちらも平均心拍数は1分あたり64～65回程度ですが、若い人は小刻みに心拍数が変動している一方、高齢の人は心拍数の変動が緩やかになっています。この心拍数がシンプルになる状態は、心疾患および死亡率の上昇に結びつくとLipsitz氏は指摘しており、これと同様に神経信号の複雑さも老化と共に減少するそうです。
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