深夜に襲う揺れ。東日本大震災から11年、今年も各地で追悼の式典や復興の祈念行事が行なわれたところだったが、あの震災を思わせる揺れが先日再び列島を襲った。気象庁は今後1週間程度は同等の揺れに注意が必要と呼びかける。緊張の続く列島、災害大国と言われる日本ではこの10年の間にも、地震に限らずゲリラ豪雨や水害など、日常を脅かす多くの災害が発生している。5Gをはじめ、さまざまな技術の進化が目覚ましい中、私たちの暮らしを守る防災対策は果たしてアップデートされているのか。

30年以内に起るとされる南海トラフ地震

東北地方を震源とする今回の地震も心配だが、今最も警戒されている地震の一つが南海トラフ地震だ。東海沖から九州の東まで、地震の震源想定域が広いことも特徴のこの地震はM8～9クラスの地震が起るという予想が出ている。厄介なのが、このクラスの地震が広範囲で起る可能性があることだ。太平洋沿岸では大津波が想定されているのだが、南海トラフの場合、時間差で各地に地震が起る可能性も指摘されている。揺れによる建物倒壊や津波の被害も心配だが、近年に起った過去2回の大型地震では火災による被害も大きかった。例えば、東日本大震災で大規模な火災が発生した岩手県大槌町の場合、3月11日の津波到来直後から火災が発生、火は4月5日まで燃え続け、東京ドーム約2．8個分にあたる130000㎡もの面積が延焼してしまった。これは一つの町が全て燃えてしまったくらいの勢いだ。

火の鎮火に時間がかかった要因は、津波による被害で現地への道路が使えず、緊急車両の到着が遅れたことなどが言われている。阪神淡路でも火災による大規模被害は報告されており、経験を元に各自治体では火災に対する耐性を強めるための策を打ち出している。
二つの大震災など、最近起きた大規模地震の際に発生した火災のうち、原因が分かっているものをまとめた資料があるが、原因の過半数は電気にまつわる火災だった。津波で起る漏水により電気配線がショート、火災に繋がるケースや、石油ストーブなどの転倒による発火など、ケースはいろいろと見られる。南海トラフ地震だけでなく、首都直下型地震においても火災による被害が拡大することが懸念されている。

東京都都市整備局が出しているビジュアル地域危険度マップ

木造住宅密集地ほど危ないという現実

震災の時に大規模な火災となりやすいのが、木造住宅が密集するエリアだ。東京都が作った地域の危険度を示すマップを見ると、荒川区などの下町エリアで危険度が上がっていることが分かる。木造住宅が密集するエリアの場合、道路幅も狭い所が多いため、火災が発生した場合に緊急車両が中まで入り込めないことも予想される。当然、住民の避難経路も徒歩となる。先ほどの例で見れば町全体が燃えてしまうこともありえるため、出火元がかなり遠い場所であっても早めに避難をしなければならない。

東京都ではこうした木造密集エリアの整備計画をたてて住民に理解を求めているところだが、道路幅を広げるには地域住民に住居を移動してもらわねばならないケースもある。下町エリアは高齢化も進んでいるため、住み慣れた土地を離れることに抵抗を感じ、整備計画に同意できないというケースも起っている。もちろん、地方でも東京と同じような状況に置かれているエリアがある。住民の暮らしを守りつつ、防災対策をするための新しい知恵が求められているのだ。

富士山噴火で麻痺する東京

私たちの日常にふりかかる災害は地震ばかりではない。企業などでも防災対策として乗り出しているのが富士山噴火に対する備えだ。先ほども述べた南海トラフ地震が噴火を誘発する可能性も指摘されている富士山。最後の噴火から約300年、眠りについているかに見えるが、富士山はれっきとした活火山だ。近年の研究では、5600年前から平均で30年に1回の噴火があったことも分かっている。5600年前といえば縄文時代だ。縄文の昔から180回も噴火してきた富士山が、この300年一度も噴火していないというのはいささか不気味にも思える。

富士山火山防災対策協議会がつくる富士山ハザードマップの改訂では火口箇所が約5倍に増えた。

昨年3月、富士山噴火による被害予想を示すハザードマップが17年ぶりに改訂されたことを受け、企業や各自治体での動きが活発になっている。ハザードマップによれば、大規模溶岩流の噴出量が約2倍、これによる被害が想定されるエリアも拡大となった。新たなハザードマップを受けて、各自治体でも動きが見られる。山梨県警ではこの春から新に「富士山噴火対策係」を設置、警備計画の見直しや訓練計画づくりを進める。

富士山ハザードマップより

火山灰についてのシミュレーションは改訂前と変わらなかったものの、火山灰は首都圏にも到達、場合によっては大規模な停電が起る可能性もあるという。

大規模停電が日常生活に及ぼす影響は大きい。例えば、高層階のマンションに暮らす人の場合、エレベーターが止まるため、地上への行き来が難しくなる。また、空調やエアコン、石油ファンヒーターなど、電気を使う製品はまったく使えなくなる。夏場ならば熱中症リスクが増すことになるし、電車などの交通網への影響も出てくる。JR東日本ではレールに降り積もる火山灰を除去する装置を2016年に開発、配備を進めている。大規模地震と富士山噴火、夏場の水害、世界にも類を見ない災害大国の日本。しかし、だからこそ、他国に先駆けて開発できる技術もあるだろう。特集「防災X」では、防災対策をアップデートする役目を担う人々を紹介していく。

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慶應義塾大学理工学部でのBMI（ブレイン・マシン・インターフェース）研究を経て、“リハビリテーション神経科学”という新たなサイエンスを打ち出した牛場潤一氏。「脳の機能は、一度でも深刻なダメージを受けると回復できない」という医学界では当たり前の概念を、自ら覆そうとしている同氏は、“医”と“工”の壁を取り払い、そこを行き来することで、「脳卒中による身体の麻痺が治る未来が見えてきた」と語る。それは異端が思い描いた幻想などではない。純粋な探究心と行動力、ユニークな発想が実を結び不可能を可能にしつつあるのだ。その現状を知るべく、まるでバーが併設したアート展示空間のような牛場氏の研究室を訪ねた。

こんなに重い麻痺を治すなんてことは
“無理だよ”と笑われた

BMIの研究を始めた当初は、「そんなの無理」と周りから言われるほど闘志が湧いたという。自分は「負けず嫌いで、天邪鬼な性格」だと笑いながら分析する。

牛場氏が、“リハビリテーション神経科学”としてBMI研究を始めたのは2008年。“医”と“工”両者の視点から、脳卒中によって失われた脳機能を治療するという画期的な研究ではあったものの、当初は異質とみなされ、周囲に理解を得るのは難しかったという。

「まだ自分が若い頃に成果発表をしたときは、医学部の先生に“君の研究は、どのドクターと一緒にやっているの？　そのドクターはなんて言っている？”と聞かれたり、“それは無理だよ”と笑われたりしたことも多々あります。自分の存在をなかなか見てもらえなかったんですね。そういうときに感じたのは、医学の世界で生きてこられた方々に、接してきた患者さんの数や治療実績で勝負しても勝ち目はないし、そもそも僕には医師免許すらないわけですから、同じ土俵に上がろうとしても意味がないということでした」

とはいえ、「無理」と言われるたびに、牛場氏は「やる気が出た」という。なかなか認めてはくれないものの、出入りしていた医局の方々は、“同じ釜のメシを食う仲間”という意識もあったためか、協力してくれることも多かった。それゆえ、気持ちが折れることはなかったという。

「環境には恵まれていたと思います。“牛場がそんなに言うなら”と、助け舟を出してくれた先生も大勢いらっしゃいましたので、本当に感謝しています。でもそういうことに甘えているだけではだめで、自分ならではの立ち位置で成果を出さなければ存在価値はないと認識していました。結局、テクノロジーの仕組みをどれだけロジカルに説明しても（医学界に）理解してもらえませんし、いい物、面白い物を作っても、今までよりもどれだけ優越性があるかを医学グレードでしっかり立証、実証できないと、振り向いてさえもらえませんでした」

牛場氏の考案したBMIで脳機能が回復するなどとは、当初、医者は誰一人として考えていなかったという。それでも地道に研究を続けることで、明らかな成果が出始める。それは、医学の教科書に載っている常識や正解だけを追っているだけでは、得られないものだった。

慢性期の脳卒中患者でも
10日ほどの訓練で指が動く

「僕たちが作っているBMIは、ヘッドホン型の電極を脳卒中患者さんの頭に取り付けるシンプルなものです。例えば右の脳に損傷があって左手が麻痺している患者さんの場合、右の脳の運動野と呼ばれる部位が活性化したときにだけロボットのスイッチが入って、手の動きをサポートします。本人が手を動かそうと思っても、運動野の興奮性が上がらなければロボットは動きません。ですので、BMIを操作しようと試行錯誤を繰り返すことで、患者さんは、どういうやりかたがもっとも上手な脳の使い方なのかを学習していくのです」

そんなウェアラブルで取り付けも簡単なBMIで、なんと脳卒中を発症して１年以上経過した慢性期の患者であっても、10日ほど訓練すれば、指を開いたり閉じたり、物をつかんだりできるようになるケースがあるという。

筋肉に全く反応のなかった患者でも、BMIでの訓練を経れば明らかな反応が現れる。

そして筋肉が自分の意思で反応するようになったら、今度は頭の電極を外して、筋肉の反応を読み取るグローブ型のデバイスに移行する。それを装着して日常生活を送れば、３週間もすればデバイスを完全に外しても指が動かせるようになるのだ。

グローブ型の運動補助デバイスは、日常生活で使うこと自体が脳のトレーニングになる。

「脳卒中で脳が損傷した生身の状態でやみくもに訓練をしても、脳にとっては手がかりがなさすぎて機能を回復することはできません。でも、我々のBMIは、治療対象となる脳領域が活性化したときだけ運動をアシストして、脳に“いまのはよかったよ”と成功報酬を与えるので、脳内に新しい神経回路を獲得していけるのです。これは生物学的な治癒能力を引き出してあげるデバイスですから、実際に頭部に電極を埋め込んで、サイボーグ的に動かすことを目的としたBMIとは、似て非なるものだといえます」

脳の適応機能やキャパシティは
生物学的にまだまだ引き出せる

牛場氏が監修したパナソニック製のBMI。実にシンプルで見た目もスタイリッシュだ。

研究、開発を初めてから今年で10年。現在、牛場研究室で生まれた技術は、大手メーカーであるパナソニック社の全面協力のもと、製品版プロトタイプの完成段階まで進んでいる。同時に関東の４つの病院では、40症例規模の治験も進めていて、承認審査機関へ提出するための正式なデータを収集中だ。

これらの成果と実績から考えれば、牛場流BMIの実用は、そう遠くない未来に多方面で実現するに違いない。さらに、こういった実用的な研究と平行して進めている基礎研究の結果から、牛場氏は脳にはまだまだ無限の可能性があると日々感じているという。それを引き出すことにも大いなるロマンがある。

「研究室では、複数の方に参加していただき、ある脳波が出たら、コンピューター画面のなかの猿の尻尾を模したCGが動くという、ユニークなBMIの実験もしています。そうすると、各々が最初はお尻を振るイメージだとか、バットを振るイメージだとか、思い思いのイメージをすることで、四苦八苦しながら尻尾を動かそうとするのですが、そのうち上手に操れるようになります。３日もするとまるで手足のように自由に、しかも言葉にできない直感的な感覚で尻尾を動かせるようになる人もいます。人間に尻尾はありませんから、こうした適応過程は脳というものの柔軟性を如実に表していると言えます。普段、脳のパフォーマンスは体の構造や周囲の環境に制限されているのですが、BMIを使ってそれらを取り払えば、脳はもっと自由に機能を生み出せるのだと思います。脳には、まだまだ多くの生物学的な能力が秘められていると思います」

研究室ではこちらの大きなモニターに映る尻尾を、BMIで動かすという実験も行っている。それにより脳のまた違った能力が確認できるという。

神経機能を治すためのデバイスを
処方する時代へと突入した

研究室では、授業やゼミのほか、夏休みには高校生向けのワークショップなども開催している。遠方からの参加者も多いという。

体という入れ物の制限を取り払えば、脳のパフォーマンスレベルが広がる。同様に医療もまた、牛場氏のように“医”や“工”という区別や制限を取り払うことで、可能性はもっと広げられるのかもしれない。

「これまでは、神経系の病気は、診断することはできても治すことはできませんでした。でも、もはや脳の情報を分析する情報技術（インフォマティクス）や、ロボティクス、そして我々のBMIのようなテクノロジーは、十分脳神経への治療性が認められていますし、どこに効くかもわかってきています。神経の活動を整えるために化学物質（薬）を飲む、脳の傷を治すためにウィルスや細胞を注射するといった方法論に次いで、外的、物理的な技術の処方が神経治療の第三のウェーブになりつつあるのです」

患者の状態に合わせて適切なデバイスを段階的に処方していくことで、治療の効果はもっと上げられる。複数のデバイスをどう組み合わせて活用するのか？　研究や開発はもちろん、テクノロジーの用法、用量を適切に処方するためのしくみを考えることがリハビリテーション神経科学の役目になってくるのだ。

「いろいろな治療をベストミックスさせることで、今まで治せないとされてきた脳神経系の疾患に対してアプローチして、患者さんが豊かに生活できるようにする。そういう医療を理工学部から作りたいんです。“神経の病気は診断ができるけど治らないなんて、だいぶ昔の話だよね”。そんなふうに言われる未来の当たり前を作りたいと思っています」

前編はこちら

牛場潤一（うしば・じゅんいち）
1978年、東京生まれ。慶應義塾大学理工学部生命情報学科准教授。2004年に博士（工学）を取得し、同年から慶應義塾大学理工学部生命情報学科に助手としてキャリアをスタートさせる。専門は、リハビリテーション神経科学。2008年よりBMI研究を開始し、理工学部からの新たな神経医療の創造を目指している。芸術や音楽への造詣も深く、学生時代はファンクバンドやジャズバンドでトランペットを担当していた。祖父は、慶應義塾大学医学部第8代医学部長の牛場大蔵氏、父は、應義塾大学名誉教授でフランス文学者の牛場暁夫氏。
http://www.brain.bio.keio.ac.jp/