テクノロジー TECHNOLOGY

“脳卒中が治る”未来を描く、リハビリテーション神経科学の可能性【the innovator】後編

長谷川茂雄

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/

(text: 長谷川茂雄)

(photo: 河村香奈子)

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sora:shareが夢見るSky as a Serviceという世界観

Yuka Shingai

モビリティとしてのポテンシャルや、市場に与えるインパクト、後発のイノベーションに対する影響力などHERO Xではこれまで国内外問わず、ドローンにまつわる事例を数々紹介してきた。福岡に拠点を置くスタートアップ、トルビズオンが運営するsora:share(ソラシェア)は空を貸し借りするというこれまでに類を見ないプラットフォームだ。ビジネス立ち上げの背景や、狙いはどこにあるのか。代表取締役社長の増本衛氏に空を取り巻く現状について話を伺った。

ドローン事業者の
三大課題は技術・制度・倫理

「ドローン自体はすでに出回っていて、それらが社会課題を解決してくれるのはすでに大前提。実現したい世の中のために、ドローンが飛ぶ空をいかに整備するかを考える未来志向のビジネスなんです」と増本氏は切り出した。

ドローンビジネスの黎明期から様々なドローン事業に携わってきた増本氏。ドローン空撮を特徴とした映像制作からはじまり、中国のドローン大手・DJIの販売代理店、サンフランシスコのスタートアップと提携した測量や災害調査、そして2018年にはNEXCO西日本のドローン部隊内製化のコンサルティングを任される。

2016年熊本震災で、NEXCO西日本と高速道路の被害調査を行う。

災害時におけるドローンの有用性が証明されたことを機に、革新的なテクノロジーだと声高に叫ばれ、ドローン活用の機運が一気に高まった。今後は人が送信機で操縦するのではなく、LTEを使った完全自動飛行、さらに長距離飛行や有人飛行までも可能になり、ドローンが列をなして飛び交う未来予想図が描かれるようになっていた。

「とはいっても今日、ドローンが飛んでいる様子を日常的に目撃するかというと、しないですよね。ドローンの可能性を確信していましたし、思い描く未来を実現したいと考えていましたが、散々実証実験を行ってきた立場からも、ドローンが危険であることは否定できません。100~200グラム程度の小型機ならまだしも、数十キログラム以上の中・大型機になると命にかかわる事故が発生する可能性もあるので、上空を飛行することに不安を抱える人がいるのは当然のこと。それらのリスクを考えるとドローン事業者は飛ばしづらいのが実情です」

増本氏いわく、ドローン事業者にとっての三大課題は技術・制度・倫理だ。
墜落しないドローンを作ることは100%とまでいかなくとも、技術的には可能だろう。また国が利活用する目途がつけば制度も緩和される見込みもある。しかし一番ハードルが高いのが倫理的課題、つまり「社会受容性」の問題だ。現時点でドローンには義務保険がないため、万が一無保険で事故が発生したときはドローン操縦者自身が補償する必要がある。事故の大きさに比例して補償費用も高くなるが、支払能力がなければ、巻き込まれた側が補償を得られない可能性もある。そうなると上空を飛んでほしくない、と思うのが当然であろう。またどの高さまでかはグレーだが、土地の所有権は上空にも及ぶ。事故が起きたときに補償を受けられない可能性があるなかで、所有地上空の飛行に合意する所有者がいるだろうか。

「リスクを許容できないのであれば、地権者側に航路の決定権を持たせよう、メリットがないならインセンティブを付与しよう、保証がないのなら空路そのものに保険を掛けようと、課題意識から生まれたのが現在のビジネスモデルであるsora:shareです」

緯度、経度、高度で上空を一意に。
空にDXを起こす

sora:shareの仕組みはこうだ。インターネットのドメインが数字の羅列(IPアドレス)を文字列(URL)にしているのと同様に、緯度、経度、高度で空間をひとかたまりとしてとらえ、空の住所「スカイドメイン®」を付与する。
土地所有者は上空をシステムに登録し、一般のドローンユーザーやドローンスクール、ドローン事業者などに貸し出す。一方、ユーザーはスカイドメインを入力するだけで簡単に航路を設定することができる。

すでにローンチ済のサービス「スカイマーケット」では飛行練習や空撮がメインだが、サービス化を目指す「スカイロード」は物流ビジネスとしての活用が期待されている。合意が取れた空域を繋げて「空の道」を作ることで、第三者上空の飛行を必要とするドローン利活用を促進すべく各自治体と連携し、実証実験を進めている。新聞配達、遠隔診療後に病院から薬を運ぶ、災害時に非常食を運ぶ…など、道ごとにテーマを設定し、網の目のように空の道を張り巡らせる「住み続けられる空のまちづくり」のためにドローンが機能している。ネクストステップとして取り組むのは「空の駅」の整備だと語る。

「ドローンは荷物を目的地であるポートに運び終わったら、すぐ出発地点に戻ってしまいます。無人であれば荷物を取られないようセキュリティの担保は必須ですし、充電装置や通信機能も必要になるでしょう。安全運航管理のためのデータやエンドユーザー向けの注文システムなど、すべてパッケージして空対応の『デジタル田園都市向けインフラ』としてソリューションパッケージを提供していく予定です」

電車やバス、タクシー、ライドシェアやカーシェアなどあらゆるモビリティをICTの活用によりクラウド化し、1つのサービスとして捉え、シームレスにつなぐ新たな「移動」の概念、MaaS(=Mobility as a Service)の空版、「SkyaaS(=Sky as a Service)」がsora:shareが最終的に目指す世界観だ。まさに空のDXと呼べるだろう。

しかし配送、見守り、点検、空中広告など、空の利活用が予想されるフィールドは幅広いものの、ドローンが1度に運べる重量はせいぜい数キロ。数十キロの荷重に耐えうるドローンは数千万円規模と非常に高額だ。コスト面からも物流ドローンがそう簡単に汎用化されることはないだろうという見解だが、防災用ルートとしての登録を先に進め、合わせて物流空路としての許可を申請している。

「災害が発生しそうな区域って大体は不便なところにありますよね。危険と思われる箇所をあらかじめスカイドメインに登録して点検や訓練を重ねていけば、実際の災害時には物流ルートとしても活用できます。ただドローンを飛ばすだけではない、周辺の住民の方々に安心してもらえるソリューションを提供することが重要だと考えています」

人とドローンが補完関係になれる社会を目指して

今年2022年は、航空法が一部改正されドローンの「有人地帯の第三者上空目視外飛行(レベル4)」が可能になる予定だ。機体認証制度や操縦ライセンスが導入され、政府目標としても都市部での利活用が掲げられている。しかし都市部や人口密度の高いエリアでドローンが行き交うということは墜落した場合の破壊力や影響範囲も甚大だ。ソラシェアも茨城県つくば市の住宅地で実証実験を行った実績があるが、どこに道を作るかはこれからより重要な議論に発展していくだろう。増本氏が大きな課題を前に今後をどのように捉えているのか尋ねてみた。

「ドローンが広く普及している中国などに比べると日本は国土も狭いですし、バイク便で十分という考えもあるかもしれません。しかし、これからの人口減と、いつまで続くか分からないコロナ禍を考慮すると、無人で非接触の配送ができるドローンは力を発揮するはずです。物流コストでもウェイトを占める人件費を削減することにも繋がります。もちろん、何もかもがドローンに取って変わるべきとは考えていません。社会受容されて初めて広がっていくものですから、周囲の方たちに理解、納得してもらった上で空路を拡大し、人とドローンが補完関係になっていくことが理想ですね」

大手企業がこぞってドローン物流に乗り出し、2022年が1つの契機となることは間違いなさそうだ。どこまでこの勢いが加速するのか、空を見上げることで確認できるかもしれない。

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(text: Yuka Shingai)

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