家電ちゃんねる

さて、今回は「人間の脳に電気を流す」についてです。




・人間での実証実験に成功

特定の電気信号を脳の海馬に流す事で、人間の記憶力が改善されることが実証された。

既に動物実験により効果は実証されていたが、人間にも大きな効果を発揮する事が多くの研究者に衝撃を与えている。

この技術は、いったいどこまで実用的なものになる可能性を秘めているのか？

 

スクリーン上に、とある形が現れる。

被験者が記憶する為に与えられた時間は、ほんのわずかだ。

それと同時に電気信号が頭蓋骨周辺をくねくねと進み、灰色の層を抜け、脳の中心近くに埋め込まれた電極に向かっていく。

慎重に調整された振動数を刻みながら、信号は素早く動いていく。

スクリーンから、画像が消える。

1分後に同じ画像が、今度は他の抽象的な画像に混ざって再び現れる。

被験者の女性はちょっとためらった後で、最初の画像を認識し、それを指さす。

 

これは、素晴らしい結果だ。

彼女が何を記憶していたかが、素晴らしいのではない。

どれだけよく記憶しているかが、重要なのである。

彼女以外にも7人の被験者が、この記憶ゲームを行った。

その結果、脳に刺激を加えると、加えなかった場合と比べて記憶力が平均37％向上した。

そして彼らは、それぞれに適合させた「神経補綴（しんけいほてつ）」による記憶活性化を経験した、地上初の人間となったのだ。

 

専門用語を知りたい人の為に付け加えると、この脳活性化技術は「閉ループ海馬神経補綴（closed-loop hippocampal neural prosithesis）」と呼ばれるものだ。

「閉ループ」と呼ばれるのは、それぞれの患者の脳と、脳が繋がれたコンピュータとの間を、信号がほぼリアルタイムで行き来するからだ。

「海馬」は記憶が形成されるうえで重要な役割を果たす脳の部位で、タツノオトシゴの形に似ている。

信号は被験者の海馬の内部から送られ、この部分に戻ってくる。

「記憶がコード化され保存されようとするとき、この部位のニューロンから、どのように電流が流れるかを観察しています」。

ウェイク・フォレスト・バプティスト・メディカルセンターの神経科学者であり、この実験をまとめた論文の主著者であるロバート・ハンプトンはそう話す。

この論文は2018年3月に刊行された「ジャーナル・オブ・ニューラル・エンジニアリング」に掲載された。

 





・80年代から続く研究の成果

正しくエンコードされた記憶と失敗した記憶の差異からパターンを抽出する事で、ハンプソンと同僚たちは、視覚記憶に関する能力を向上させるシステムを開発した。

「正しい記憶を生み出すパターンと間違った記憶を生み出すパターンを特定し、正しいパターンを強化する為の電気刺激をマイクロボルトのレベルで与える事に成功しました。その結果、エピソード記憶の試験における記憶想起の能力が向上しました」とハンプトンは話す。

分かりやすく言うならば、「個別化したパターンの電気刺激を患者の脳に与える事で、短期記憶の能力が向上する」という事だ。

 

今回彼らが実証した神経補綴を行う装置は、現在は患者の脳の外で駆動しており、電線で脳につなげられている。

ただし、将来的には類似した装置を完全に脳の内部に埋め込み、神経のペースメーカーのように使えるようになる事をハンプトンは期待しているという。

それによって、脳の全ての機能を補う事が出来るはずだ。

脳損傷や認知症の患者だけでなく、健康な人にも効果が見込めるだろう。

こうした神経補綴の未来は、あり得ない可能性に思えるかも知れない。

だが、ハンプトンの研究がどこまで進んでいるかを考えてほしい。

 

彼は1980年代から、海馬における記憶形成の研究を続けてきた。

そして20年ほど前、南カリフォルニア大学（USC）の神経工学研究者セオドア・バーガーと知り合う。

バーガーは、海馬の活動を数学的にモデル化する方法に取り組んでいた。

それ以来、二人は共同で研究を進めてきた。

2000年代初頭、二人は脳細胞の薄片を使って神経補綴の可能性を示した。

その数年後には、生きたサルでこれを実証した。

そしてついに、人間で実証するところまで達したのである。

「ある意味、この補綴器具は頂点を極めたといえます。しかし別の意味では、ここからが始まりです。人間の記憶とは極めて複雑なプロセスで、分かっていない事がたくさん残されています。私達は、まだ記憶の入り口に来たばかりなのです。」とハンプトンは言う。

 





・長期記憶も大幅に改善される

彼らのシステムを人間で試す為、研究チームは癲癇（てんかん）患者から被験者を募った。

癲癇患者は、発作に関連した電気的活動を観察する為、既に海馬に電極が埋め込まれている。

この分析用ハードウェアを利用して、ハンプトンとそのチームは電気活動を記録し、さらにその後は、電気刺激を与える事も出来た。

もちろん研究チームは、無闇に被験者の脳に電気刺激を与えていたのではない。

まず、上記の視覚記憶試験で示した、海馬内の活動を被験者ごとに記録する。

これで、作業記憶を測定できる。

作業記憶とは脳内の短期的な収納場所で、いわば2段階認証用コードのようなものを保存する為に使われる。

数秒後に、この認証コードは取り出される。

その間も常に電極が脳の活動を記憶し、患者が正しい推測、間違った推測を下す両方の場合について、海馬内でニューロンから電流が流れだすパターンを追跡している。

 

バーガーはUSCの生体工学者ドン・ソンと共に、こうしたパターンから各被験者の海馬内のニューロンが正しく記憶を形成する時、どのように発火するのか予測しうる数学モデルを作り出した。

この活動を予測できるなら、脳を刺激する事でその記憶形成を模倣させる事が可能という事になる。

さらには患者の海馬を刺激する事で、より長期の記憶保存にも効果が見られた。

これは例えばスーパーを出る時どこに車を止めたかを思い出すような能力だ。

 

ハンプトンのチームの次の実験では、画像を見せてから被験者に同じ画像を選ばせるまで30分〜60分あけた。

刺激を与えた場合、被験者の結果は平均35％改善された。

この効果に、研究者達も衝撃を受けた。

「改善された事に驚いたのではありません。既に予備的な動物実験で成功していましたから。私達が驚いたのは、改善された度合いです。自分達で実験を行っていたので、患者の成績が良くなるのは分かっていました。しかし実際に結果を分析するまで、これほどの成果が出ているとは思ってもいなかったのです。」とハンプトンは言う。

 





 ・実用化は、近いのか？

この結果は、他の研究者にも強い衝撃を与えた。

「記憶をなくし、新たな記憶をコード化する能力を失う事は、計り知れないダメージになります。人生を通じて形成された記憶があるからこそ、人はアイデンティティを保てるのですから」と、精神分析と神経学を専門とするスタンフォード大学のロブ・マレンカは述べている（彼自身は、この研究に携わっていない）。

その点から見れば、「これは非常に画期的な神経補綴アプローチ。ほとんどSFのようなものですが、非常に大きな可能性を持っています」と彼は続ける。

マレンカは、これまで神経補綴に楽観的な見方をする事への警告を発してきた。

2015年というごく最近の時点でも、この技術の対象を動物から人間に切り替えるのは「あまりに大きな飛躍」だと警告していたほどだ。

しかし、成功に酔わず冷静でいる事が重要だと彼は言う。

「確かにこの種のアプローチは、精力を注いで研究を続ける価値があります。それでもなお、このようなアプローチを多数の患者に対してごく普通に行うまでには、まだ数十年かかると思います」。

これだけの支持があれば、その時はもっと早く訪れるかも知れない。

既にフェイスブックは、頭脳と直結したインターフェイスの開発に取り組んでいる。

イーロン・マスクも、同様だ。

バーガー自身も、実業家ブライアン・ジョンソン率いる野心的な神経工学のスタートアップであるカーネル（Kernel）で、短期間ながら科学リサーチ部門の最高責任者を務めていた。

「当初はブライアンと仕事をする事に大きな期待を抱いていました。この研究の可能性を考え、お互い興奮していましたし、彼はこの研究が成果を出す為に必要な資金を喜んで提供しようという意欲を持っていましたから。」と現在のバーガーは言う。

しかしこの協力関係は、カーネルで行われた最初の臨床試験の最中に瓦解した。

バーガーは詳細を語ろうとはしないが、「ジョンソンが傲慢さからか無知からか、余りに性急に進めようとした」とだけ語った（ジョンソンは、これについてコメントする事を拒んだ）。

 





 ・テック業界と連携する可能性も

バーガーがジョンソンの功績として認めているのは、神経補綴の研究を加速させる為に必要な資金を進んで負担しようという姿勢である。

彼とハンプトンが望む研究の為には、より小型でより解像度の高いセンサーや、新しい実験方法、前例のない被験者手続きなどが必要になってくる。

いずれも、手に入れるには時間も金もかかる。

しかし、資金を得るのが難しい場合もある。

国防高等研究計画局（DARPA）などは、彼をはじめこの分野のリーダーたちの研究を長期に渡り支えてきたが、このような機関からも常に資金が得られるわけでは無い。

ちなみに最近、ペンシルベニア大学の心理学科教授マイケル・カハナは、閉ループ神経補綴を使い、より汎用性の高い刺激を加える事によって被験者の語想起を改善する実験を行なった。

彼と同様、バーガーとハンプトンの研究も、DARPAの「リストアリング・アクティブメモリー・プログラム」から大規模な支援を受けている。

 

では、誰が金を持っているのか？

それは、テクノロジー業界の人間だ。

この先、シリコンバレーの起業家と組む可能性を考えた事があるかどうか、バーガーに訪ねてみた。

すると、バーガーは躊躇なく答えた。

「もちろんです。私は、それを楽しみにしているんですよ。」

 

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