脳のしくみは、まだ解明されていないところも多い。しかし、本書による説明は、その一部はまだ仮説であるにもかかわらず、納得できるところが多く、知能とは何かという命題に重要な示唆を示している。
新皮質は機能ごとの領域に分割されていて、それらは神経のつながりにより、階層を構成している。各領域は、６層からなる柱状構造により構成されている。
各領域は、下位の領域からのパターンの入力と、上位の領域に記憶されているこのパターンのシーケンスに関する情報と、この領域が下位の領域に出力したパターンの履歴を用いて、下位からこれから入力されるであろうパターンの予測を試みる。
予測が成功した場合は、それは新たに得られた知見として記憶され、より下位での予測が可能になる。予測ができない場合は、その情報はより上位の領域の概念で、解明・予測が試みられる。
以下に、その詳細を記述する。
１）新皮質の構造
新皮質のすべての機能領域は、ひだになった同じ膜の上にある。各領域は階層構造の関係にあり、その関係は各領域が多数の軸索によってどうのようにつながっているかによって決まる。
この階層構造の最上部には、それらを統合する連合野と海馬が存在する。
各領域は、視覚、聴覚、触覚、言語などの機能に特化されているが、細部の構造は均一で、すべて同じ原理にもとづいた働きをしている。
各領域は、細胞の密度と種類、つながり方の違いによって、厚み方向に６つの層に区分される。一方、縦方向には、上下方向の情報の流れを伝える柱状構造に分割されているが、隣の柱状構造との境界はそれほど明確ではなく、各細胞のシナプスの90%以上がその構造の外側とつながっている。
２）情報処理の流れ
下位の領域から送られてくる現実の世界に関する情報（空間的な分布とその時間的な変化に関する普遍表現としてのパターン）は、柱状構造も主要な入力層である第４層に到達する。
一方、上位の領域において予測が可能になった場合には、その予測をシーケンスの名前として下位の領域に伝え、下位の領域において表面に沿って走る軸索が大部分を占めている第１層で水平方向の広い範囲に広がる。さらに、本領域が興奮した過去の履歴も第５層から視床を経由して、第１層にフィードバックされる。（後述）
下位からの情報により第４層が興奮しているとき、その柱状構造の第１層のシナプスも興奮していれば、そのシナプスの結合は強くなり、第２，３，５層の細胞は第１層の信号（興奮）パターンにもとづいて興奮するタイミングを予測しはじめる。
もし、下位からと上位からのパターン同士に関連性が見つかり、それによってつぎに発生するパターンを予測（上位の記憶を用いて、自己連想的に、現在の入力を補い、自己連想によって次に何が起きるかを予測する）し、それが確実なものになったら、そのシーケンスの永続的な表現、つまり記憶を形成する。
つまり、感覚をパターンとして記憶し、新たな入力と記憶を比較することにより現在の状況を比較し、将来受け取るはずの感覚を予測できるようになる。
このように、脳は問題の答えを「計算」するのではなく、シーケンスの記憶の中から引出している。
ある柱状構造が（時間的に連続して起こる）パターンの集合としてのシーケンスを学習すると、第２層の名前細胞がそのシーケンスに名前（一定のパターン）を付けて、上の領域の第４層に送り返す。
名前細胞は、学習が進むと、上位の領域からの情報だけで興奮できるようになる。
パターンを予測できた柱状構造の抑制細胞は、周囲の柱状構造が興奮するのを防ごうとする。
パターンを予測できないときには、その変化するパターンを細胞体に近いシナプスを通して上位の領域に渡し、解決できない問題が、階層を上がっていく。
このように未来を予測できるとことが、理解していることを意味し、その能力こそが知能の本質と言える。また、世界に存在する物体に名前をつけられるのは、その名前がつけられた物体には共通の特徴をもつ部分が複数存在するからである。
上位の領域の第６層は、情報の上からの流れと下の領域からの流れを同時に見つけたときに興奮する。この状態は、その柱状構造に該当するシーケンスが起きていて上向きの信号が第４層を興奮させているか、またはこの柱状構造がシーケンスを認識してこれから起きるパターンを予測しているかのいずれかを示す。
興奮した第６層は、このシーケンスを下位の領域に知らせるとともに、第４層に戻すことにより、ある予測結果をもとにさらに次の結果を予測（空想）できるようになる。
予測が学習されると、入力が下位の領域から到達する前に興奮する。
上位の第４層の細胞は下位からの情報により新しい分類を行い、それによって下位の領域の第１層に戻されるパターンの予測が変化するので、シーケンスの学習に影響を及ぼす。
分類にもとづいてシーケンスが組み立てられ、シーケンスにもとづいて分類が修正されるという相互作用によって、両者はつねに変化していく。
シーケンスに名前をつけて階層をのぼるのと逆の作用が、パターンが階層を下るときに起こる。
第４層では、予測をするためには、起きると思っていたことと実際に起きたことを比較する。実際に起きたことによる事象に対して、シーケンスの解明に必要なパターンの分類情報は階層を上がっていく一方、予測したシーケンスは細胞体から離れたシナプスをとおして階層を下りながら記憶されていくが、もし新しい予測が正しくなければ、誤りが検出されてふたたび階層を上がっていく。こうして、新皮質はパターンを階層全体に分散して保存して、現実世界の階層構造を記憶する。（概念や本質を階層の上位に記憶する。）
対象を理解するために、新皮質の階層をのぼるにしたがって、ニューロンには同じパターンが長く存在し、変化の頻度が低くなり、新皮質の下位の領域が頻繁に変化する細かな特徴の処理に忙殺されているあいだも、上位の階層は全体像を保持しつづける。
もうひとつの流れとして、柱状構造のニューロンの集団から出力された情報（シーケンスの進行状況や最後に発生したパターン）が第５層から視床を経由して第１層に戻される。そのフィードバックに時間的遅れを加えると、順番に発生するパターンが自己連想記憶としての学習が可能になる。
さらに、この第５層からの情報は視床の別の部分を経由して、上位の領域にも至る。（この伝達は、普段は意識しない細部への注意が払われたときに発生するという説がある。）
第５層は、運動にかかわる旧脳の組織にも情報を渡し、この情報は階層を下るに従い複雑で詳細なシーケンスへと展開されていく。
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