ゲッティ/CSAイメージズ
2018年11月、サンフランシスコにあるドルビーラボラトリーの実験映画館に、観客が熱狂的に見守っていた。上映作品は『フリーソロ』。ヨセミテ国立公園にあるエル・キャピタンの2,300メートルの高さを誇る花崗岩の断崖を、ロープも安全装備も使わずに登頂に挑むロッククライマー、アレックス・オノルドを描いた、手に汗握るドキュメンタリーだ。
映画館の床には、観客の呼吸を追跡する小さなセンサーがずらりと並んでいた。「ストレスや喜び、あるいは高ぶった感情を経験すると、呼吸の化学組成が変化します」と、この実験を担当したドルビーの主任科学者、ポピー・クラム氏は説明する。「筋肉が緊張したり、心拍数が上がったりといった特定の出来事が、呼吸の仕方や呼吸するものに変化をもたらすのです」。これらのセンサーは、高ぶった感情と関連する身体活動の典型的なバイオマーカーである呼気中の二酸化炭素を検出するために設置された。
クラム氏は当時映画館にはいなかったが、実験結果を受け取った時、オノルド氏の登山で最も緊張したポイントがどこにあったのかは一目瞭然だった。「彼が登山を断念した場所と、そのまま登り続けた場所がはっきりと分かりました。こうした出来事はすべて、二酸化炭素濃度の山と谷として現れているんです」とクラム氏は語る。「私はロッククライマーですが、それはとてもはっきりと分かりました。まるで観客席にいて、皆で彼と一緒に登山をしたかのようでした」
この実験は、クラム氏がドルビーラボラトリーズで行っている数多くの実験の一つに過ぎません。彼女はそこで科学開発を主導し、新しい感覚科学とデータサイエンスを統合して、人間の感覚体験を向上させる斬新で未来的な技術を開発しています。彼女のチームの仕事の一部は、人間の生理機能がテクノロジーとどのように相互作用し、それが将来どのように変化していくかを理解することです。彼女はそれを、体からのバイオフィードバックを通して測定します。呼気中の二酸化炭素濃度から、発話パターン、顔の微細な表情、瞳孔の大きさ、体の特定の箇所の皮膚温度まで、あらゆるデータを測定します。
クラム氏は、こうした生物学的データのマイニングによって、病気の診断と治療の方法が著しく改善されると断言しています。個人データの共有に対する警戒感が強い現状にもかかわらず、こうした微妙な生理学的兆候を検知し、その情報を蓄積する能力は、個別化医療に革命をもたらす可能性があると彼女は考えています。「私たちは、テクノロジーが私たちの心身の健康について、ほとんどの臨床診察よりも多くのことを知るようになる、前例のない時代に生きていると確信しています」とクラム氏は言います。
彼女と共に、私たち一人ひとりが常に無意識のうちに発している生物学的個人データの潜在的な力を理解しつつある科学者、企業、投資家が増えています。話し方、歩き方、呼吸で検出される化合物は、将来病気を発症する可能性に関する手がかりとなります。瞳孔の開き方は、感情状態の要素や、何かを理解しようとどれだけ熱心に取り組んでいるかを明らかにします。皮膚表面に放出されるホルモンは、ストレスレベルを示すことがあります。スマートフォンの画面をタップしたりスワイプしたりする動作さえも、認知状態のサインとして読み取ることができます。
ウェアラブルデバイスから身の回りのあらゆる場所に搭載されるトラッキング技術に至るまで、私たちの生活に浸透しつつあるセンサーは、こうした身体データを収集し、個人の健康と幸福のプロファイルを構築するための入り口となっています。クラム氏は、デジタルの歴史におけるこの新たな時代を「共感の時代」と呼んでいます。センサーの普及とそれらが収集する生物学的データによって、個人が世界を非常に異なる方法で体験しているという認識が広まり、感情や知覚の観点だけでなく、健康面でも重要な認識が生まれる時代です。
クラム氏自身も長年、人間が現実をどのように多様に認識し、経験するかという点に興味を抱いてきました。「私が常に考えてきたのは、私たち一人ひとりの世界体験や感覚の独自性と柔軟性、そしてそれらが私たちの生理機能を通してどのように発現するかということです」と彼女は説明します。実験心理学と神経生理学のバックグラウンドを持つ彼女は、スタンフォード大学で非常勤講師として、バイオフィードバックを用いてパーソナライズされた仮想現実（VR）および拡張現実（AR）ゲームを作成する研究に助言を行っています。
これらは多くの場合、リハビリテーションに用いられます。最近では、コンピューター科学者とバスケットボール選手が協力して、パーキンソン病患者向けのVRバランストレーニングゲームを開発しました。彼らのプロジェクトでは、歩行や認知負荷といった生物学的指標をセンサーで測定し、それをゲームに反映させることで、患者のニーズに合わせてカスタマイズできるようにしました。
ドルビーで働いた過去8年半、クラム氏は個人がテクノロジーをどのように体験するのか、そして新しい発明がこうした個別の体験をどのように考慮に入れることができるのかを探求することに情熱を注いできました。「現在、テクノロジーは画一的な方法で動作します」と彼女は言います。「成功するテクノロジーを開発したいのであれば、誰もが利用できるメリットを提供する必要があります。デバイスの[動作]には、実際に内部体験を考慮する必要があります。」
クラム氏の研究は、その生物学的データの奥深さと豊かさを最大限に活用しています。例えば、瞳孔測定（瞳孔の散大と収縮の原因を研究する）は、ユーザーの状態に関する様々な情報の流れを明らかにすることができます。「瞳孔には明らかに光反射があります。しかし、瞳孔は集中力や認知負荷にも反応します」とクラム氏は言います。（私たちが情報を理解しようと懸命に努力しているとき、瞳孔は広がります。）
「つまり、たった一つの署名から三つの異なる解釈が得られるということですね。」瞳孔を追跡する機能は、まもなく市場に出回るあらゆるスマートグラスに搭載されるようになるでしょう。これに、デバイスや身の回りのあらゆる場所に搭載されているマイク、そしてAIによる音声分析を組み合わせれば、情報量の多い会話であろうと、ストレスの多いやり取りであろうと、目の変化の背後にある文脈を把握できるようになるとクラム氏は言います。
これらの豊富なデータストリームを組み合わせて、人の内面状態を最もよく理解するという原則は、病気の診断にも当てはまります。「私たちのテクノロジーには、個人データをより統合されたシグネチャーを通して、認知意図、つまり私たちが空間、リハビリテーション、精神的効力、そして職場で達成しようとしていることをより良く強化する機会があります」とクラム氏は述べています。この新しいヘルスケアビジョンを支えるために自分の生物学的情報を手放すことにためらいを感じている人々に対して、クラム氏は力強い警告を発しています。「私たち人間は変わっていません。変わっているのは、私たちの環境におけるセンサーの遍在性です。」
Owlstone Medicalは、ヘルスケア分野にセンサーを導入している企業の一例に過ぎません。ケンブリッジに拠点を置くOwlstoneは、私たちが吐き出す空気から生体情報を記録する呼気検知器を開発しました。同社の発明は、使い捨てプラスチックマスクの底部に、呼気中の揮発性有機化合物を吸着する吸着剤が内張りされた4本の金属チューブが取り付けられた構造になっています。
これらの化合物は、体内の代謝プロセス、腸内細菌叢の活動、そして摂取した食品や薬剤の分解によって副産物として発生します。また、周囲の環境から吸収した化学物質からも発生することがあります。これらの化合物は血液中に入り、そこから気道へと移行します（1分間に1回、全身の血液が肺を通過します）。したがって、1分間の呼吸サンプルを採取するだけで、体内のプロセスや健康状態を直接的に把握することができます。
「呼吸という表現型は、個人の健康状態について非常に広範なスナップショットを提供してくれます」と、英国に拠点を置き、呼気生検を行うアウルストーン・メディカルの投資家向け広報責任者、クリス・クラクストン氏は語る。同社はケンブリッジにある自社の研究所で、金属製のチューブの内容物を個別に分析している。同研究所は現在、世界で唯一の商業用個人向け呼気生検ラボである。しかし、この装置は持ち運び可能で非侵襲的な技術を採用しているため、診療所、病院、自宅など、どこでも使用できる。
アウルストーンの診断研究の焦点は、呼気中の疾患バイオマーカーを正確に特定することです。「特定の化学物質を特定の病状、基礎疾患、あるいは基礎生物学と結び付ける段階にあります」とクラクストン氏は言います。現在、彼らはNHSの資金提供を受け、4,000人の患者を対象とした世界最大規模の呼気バイオマーカー試験を実施しており、肺がんの早期発見のためのマーカー特定を目指しています。
彼らはまた、体内で薬がどのように作用するかを解明できる呼気ベースのバイオマーカーを特定し、製薬会社がより効果的で的を絞った治療法を開発できるよう支援しています。さらに、化学物質への曝露を検出する検査など、個人に合わせた呼気検査の開発も進めており、クラクストン氏によると、これは危険な化学物質を扱う仕事に就く人々にとって有用な可能性があるとのことです。今年、同社は中国と米国に新たな研究所を開設する予定です。「私たちの組織としての目標は、呼気を血液や尿と並ぶ診断サンプルとして活用できるようにすることです」とクラクストン氏は言います。
他の企業は、病気の診断に、より型破りな情報源を活用し始めています。研究によると、特に音声はアルツハイマー病の初期兆候を予測する強力なツールとなり得ることが示されています。これは、専用の技術によって、病気の前兆となる発話パターンの変化を検出できるためです。同様に、IBMは大学の研究者と提携し、発話の構文と意味を分析し、患者の精神病の発症を予測できる人工知能プログラムを開発しています。一方、イスラエルに拠点を置くVoiceSenseなどの企業は、発話のペース、イントネーション、呼吸パターンに見られる特徴を特定し、個人の感情状態のプロファイルを作成する分析技術を開発しています。同社は、このアプローチが、うつ病、心的外傷後ストレス障害（PTSD）、または薬物乱用を経験している可能性を予測するのに役立つ可能性があると述べています。
クラム氏は、呼吸や発話の特定の種類の乱れが心臓病のリスクとどのように関連しているかを研究している研究者もいると付け加えた。こうした微妙な兆候は、通常の診察では必ずしも明らかではないだろう。「こうした兆候は、人間よりも機械の方がはるかに検知しやすい可能性があります。ここで重要なのは、縦断的なデータ、つまりテクノロジーがユーザーを理解していることです」とクラム氏は言う。「こうしたテクノロジーは、こうした兆候を早期に発見し、場合によっては介入するのに役立つ可能性があります。」
これは、マサチューセッツ工科大学のコンピュータサイエンス教授であるディナ・カタビ氏が2012年から実現に向けて取り組んできたことです。カタビ氏は、白い長方形の壁掛けボックスに埋め込まれたセンサーを用いて、患者の呼吸、動作、歩行、睡眠パターン、さらには心拍までを遠隔で追跡することで、長期的な健康状態をモニタリングします。「自宅のWi-Fiボックスのようなもので、生活の中で、邪魔をしたり特別なことをしたりすることなく、継続的に健康情報を収集できたら素晴らしいと思いませんか？」とカタビ氏は言います。
彼女の発明は、彼女が立ち上げたスタートアップ企業エメラルドによって商業化され、アルツハイマー病とパーキンソン病の患者を対象としています。エメラルドは、低強度の電磁波を空間に照射し、人が室内で動くと信号がどのように変化するかを感知します。次に、機械学習を適用して、そのデータに埋め込まれた様々な生理学的信号を抽出します。これらの測定値を患者のデジタルプロファイルと比較することで、歩行能力の悪化か改善か、呼吸、心拍、睡眠パターンの変化が明らかになるとカタビ氏は説明します。これは、病気による衰えの初期兆候を追跡したり、逆に、新しい治療法が患者に与える潜在的なプラス効果を探ったりするのに特に役立ちます。
エメラルドは現在、製薬会社やバイオテクノロジー企業と共同で臨床試験を行い、特定の薬剤の有効性を検証しています。カタビ氏は、血圧の変化など、より微細な生理学的兆候を捉えられるよう検出システムを改良したいと考えています。また、この技術の機械学習機能を開発し、検出した信号にスマートに反応できるようにしたいと考えています。「この技術は、兆候や測定値を監視するだけでなく、それらの測定値の意味を真に理解することで、より高次の情報を検出・理解するために活用できます。」例えば、患者の歩き方や睡眠パターンから、薬の投与量を増やす必要がある、あるいは変更する必要があることを直感的に判断し、介護者に警告を発するといったことが実現する可能性があります。
カタビ氏はまた、この技術が高齢者や重病患者に対する病院と在宅ケアのギャップを埋める可能性を秘めていると考えている。より多くの人々が自宅で自立した生活を送りながら、健康状態を確実に追跡できるようになるからだ。「この融合こそが、まさに未来の姿なのです」とカタビ氏は語る。
多くの人にとって、私たちの空間を、私たちの生物学的データを絶え間なく採掘するテクノロジーで埋め尽くすという考えは、特にデータプライバシーがますます重要になっている時代には、不安を抱かせるものだ。そして、豊富な生理学的データの流れがもたらすメリットを理解しているにもかかわらず、クラム氏もまた慎重な姿勢を見せている。「私は人々にそれが良いアイデアだと説得しようとしているわけではありません。人々がこのことについて、より豊かな議論を交わすことを望んでいるのです」と彼女は言う。
しかし、クラム氏にとって、ユビキタステクノロジーがケアと生活の質を向上させるという考えは、個人的なレベルで共感を呼びます。数年前、比較的短期間のうちに、彼女の最も近しい親族3人が亡くなったと彼女は言います。「テクノロジーは、彼らの人生の最期、そして私が彼らとどのように接したか、そしてより良い介護者であろうと努力してきたことと深く関わっていました」と彼女は説明します。患者の生物学的兆候に応じて医療をカスタマイズする能力が向上していることを踏まえ、後知恵で、クラム氏はこの研究分野の拡大がもたらすであろうメリットを認識しています。
個人データについて議論する際に必然的に生じる実践的かつ哲学的な問題に私たちが取り組むよう促すものがあるとすれば、それは個人データが医療に革命をもたらすチャンスだ、と彼女は信じている。「だからこそ得られるものは挑戦する価値があり、人々はこれらの問題解決に投資するのです」とクラム氏は言う。
この記事はWIRED UKで最初に公開されました。
