スクリーン上に、ある形が現れる。被験者が記憶するため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、今度はほか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あとで、最初の画像を認識し、それを指差す。
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なった。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パーセント向上した。そして彼らは、それぞれに適合させた「神経補綴」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ために付け加えると、この脳活性化技術は「閉ループ海馬神経補綴（closed-loop hippocampal neural prosthesis）」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ーとの間を、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・ハンプソンはそう話す。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ことで、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ための電気刺激をマイクロボルトのレヴェルで与えることに成功しました。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」
わかりやすくいうならば、「個別化したパターンの電気刺激を患者の脳に与えることで、短期記憶の能力が向上する」ということだ。
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、電線で脳に繋げられている。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ことをハンプトンは期待しているという。
それによって、脳のすべての機能を補うことができるはずだ。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、ありえない可能性に思えるかもしれない。だが、ハンプトンの研究がどこまで進んでいるか考えてほしい。
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長年取り組んでいた。以来、ふたりは共同で研究を進めてきた。
2000年代初頭、ふたり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。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」とハンプトンは言う。「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、わかっていないことがたくさん残されています。わたしたちはまだ記憶の入口に来たばかりなのです」
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ため、研究チームはてんかん患者から被験者を募った。てんかん患者は、発作に関連した電気的活動を観察するため、すで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こともできた。
もちろん研究チームは、むやみ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ために使われる。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録し、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出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・ソンとともに、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とき、どのように発火するのか予測しうる数学モデルをつくり出した。この活動を予測できるなら、脳を刺激するでその記憶形成を模倣させることが可能ということになる。
さらには患者の海馬を刺激することで、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とき、どこにクルマを停めたか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30〜60分空けた。刺激を与えた場合、被験者の結果は平均35パーセント改善された。
この効果に、研究者たちも衝撃を受けた。「改善されたことに驚いたのではありません。すでに予備的な動物実験で成功していましたから。わたしたちが驚いたのは、改善された度合いです」とハンプトンは言う。
「自分たちで実験を行なっていたので、患者の成績がよくなるのはわかっていました。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いなかったのです」
実用化は近い？遠い？
この結果は、ほか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ことは、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」だと彼は続ける。「ほとんどSFのようなものですが、非常に大きな可能性をもっています」
マレンカは、これまで神経補綴に楽観的な見方をすること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。
しかし、成功に酔わず冷静でいること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、そのときはもっと早く訪れるかもしれない。すで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［日本語版記事］。イーロン・マスク［日本語版記事］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ことに大きな期待を抱いていました」と現在のバーガーはいう。「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ために必要な資金を喜んで提供しようという意欲をもっていましたから」
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しないが、ジョンソンが傲慢さからか無知からか、あま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ことを拒んだ）。
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ために必要な資金を進んで負担しようという姿勢である。彼とハンプソンが望む研究のためには、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わたり支えてきたが、このような機関からも常に資金が得られるわけではない。
ちなみに最近、ペンシルヴェ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与えることによって被験者の語想起を改善する実験を行なった[日本語版記事]。彼と同様、バーガーとハンプソンの研究も、DARPAの「リストアリング・アクティヴメモリー・プログラム」から大規模な支援を受けている。
では、誰が金をもっているのか？ それはテクノロジー業界の人間だ。この先シリコンヴァレーの起業家と組む可能性を考えたことがあるかどうか、バーガーに尋ねてみた。するとバーガーは躊躇なく答えた。
「もちろんです。わたしはそれを楽しみにしているんですよ」
TEXT BY ROBBIE GONZALEZ
TRANSLATION BY YOKO SHIMADA