NextSenseはあなたの耳の中に入り込み、あなたの脳を観察したいと考えています

コンスタンチン・ボロディンは耳オタクだ。文字通り、そして専門的に、10年以上耳を研究し続けている。社交の場でさえ、つい耳のほうに視線を向けてしまう。「変な目で見られることもありますよ」と彼は言う。

ボロディン氏と出会ったのは、脳波を拾えるカスタムフィットのイヤフォンを作るために、彼が私の耳と外耳道の寸法を測ってくれた時でした。型を作るには通常、温かいワックス状の物質を耳に詰める必要がありますが、ボロディン氏は「eFitスキャナー」という装置を使って、レーザーで正確な寸法を測定します。Oculus Questほどの大きさのこのスキャナーには、2つの接眼レンズと、長い針のような金属製のカメラノズルが付いています。

耳に消毒用アルコールを塗って（耳のテカリを抑えるためだと彼は言う）、椅子に座らされる。彼に促されて、私は頭を固定具に押し込む。「安定させるのに役立ちますよ」とボロディン医師が言うと、彼は両手で器具を掴み、私の方に急接近してきた。彼は私の頭を傾け、左耳に狙いを定めた。「その姿勢を保ってください」と彼は言う。

「これをいくつやったことがありますか？」と私は彼に尋ねました。

「3万個以上です」と彼は答える。ボロディンはこれだけの耳を所有していても、その美しさに驚嘆する。同じ耳は二つとなく、年齢を重ねるにつれて成長する器官は鼻と耳だけだ。しかし、この試着会のために私たちを招いたのは、耳のもう一つの有用な特性だ。耳は脳の情報を盗み聞きするのに最適な位置にあるのだ。

eFitを発明した企業でスキャナー責任者を務めた後、ボロディン氏は現在、グーグルで生まれ、アルファベットのX部門からスピンアウトしたNextSenseで耳の研究をリードする人物だ。このスタートアップは脳の健康に焦点を当てており、睡眠の改善、てんかん患者の支援、そして最終的にはさまざまな精神疾患を抱える人々の生活を豊かにすることを目指している。アイデアは、イヤホンを使用して脳活動を評価する標準的なツールである脳波をキャプチャすることです。心電図が心臓の細動を追跡するのと同じように、脳波は脳活動の異常を診断するために使用されます。一部のスマートウォッチ（アップル、サムスン、Fitbit）は心電図のバージョンを提供し、睡眠をスパイすることを目的としているが、神経データの収集は主に自宅で試すことができないアクティビティであった。これまでは。

標準的な脳波計は「めちゃくちゃだ」と、ミネソタ大学ダルース校の神経科医で、これらの機器の研究を行っているアーシア・カーン氏は言う。彼女の研究室では高価な機器を使うために、人の頭皮に電極を固定する必要がある。（「頭に数時間跡が残り、ジェルを使うとシャンプーで落とすのが難しくなります」）この機器は臨床現場でしか使えず、長期的な研究には適していない。市販の消費者向け脳波計ヘッドセットは持ち運びできるものもあるが、見た目が非常に不格好だ。イヤホンで良い結果が得られれば「素晴らしい」と彼女は言う。そして、それは科学者だけのためではない。

長年にわたり、人々は医師や検査機関への散発的な通院による健康管理から、定期的に自らのバイタルサインをモニタリングする手法へと移行してきました。NextSenseチームは、イヤホンという身近なガジェットによって、人々の脳も同じように変化していくだろうと期待しています。そして、大勢の人々がイヤホンを何時間も、何日も、何週間も使い続けることで、膨大な量のデータが蓄積され、メンタルヘルスの隠れたパターンが明らかになることを期待しています。

今のところ、それは夢の話だ。現実なのは、2019年のある日、ある患者が両耳にイヤホンを装着し、眠りに落ちたことだ。すると、この製品がいかに人の命を救えるかを示す脳波が次々と出力され、NextSenseの科学者たちを驚かせたのだ。

ジョナサン・ベレントはNextSenseのCEOだ。先日の夕方、カリフォルニア州マウンテンビューにあるイタリアンレストランのパティオでメインディッシュを待っている間、48歳の彼はポッドキャストのように1.5倍速で話していた。彼の議事妨害の話題は、彼が脳の健康に目覚めた経緯だった。彼の執着は耳や健康ではなく、睡眠だった。

ジョン・メレンキャンプが歌っているインディアナ州の小さな町、シーモアで、シングルマザーと親戚一同に育てられたベレントは、学校に馴染めず、よくトラブルを起こしていたと言う。趣味に没頭し、その中にはコモドール64のカートリッジに収まる小さなゲームを作ることもあった。10代の頃、彼は偶然、明晰夢に関する本に出会った。明晰夢とは、夢を見る人が自分のビジョンをある程度コントロールできる半意識状態の中間状態である。この分野の第一人者であるスティーブン・ラバージが書いたその本によって、ベレントは眠っている間の心に夢中になった。「物理法則も社会法則も適用されない」とベレントは睡眠について語る。18歳の時、彼は初めて日記に書き込んだ。これは、彼の夢を記録する生涯にわたるプロジェクトとなった。

ベレントはスタンフォード大学に入学し、そこでコンピュータサイエンスを学び始めたものの、入門コースの期末試験で行き詰まってしまいました。そこで哲学に転向し、将来は職場で仲間のギークたちに追いつこうと考えました。しかし、哲学専攻はシリコンバレーの好条件の仕事への登竜門ではありません。しばらく探した後、ベレントはサン・マイクロシステムズの契約審査を行う辺鄙な部署でエントリーレベルの職に就きました。

2011年までに彼はGoogleに入社し、AdWords（現Google Ads）をサポートする営業チームに配属されました。彼はその仕事に非常に長けており、大規模なチームを率い、ヨガマットと「今ここにいる」という意識を育む「知恵の書庫」を備えたウェルネスリトリートのようなオフィスで働いていました。（「お香は焚かれていなかったと思いますが、私の記憶ではそうだったような気がします」と、ある訪問者は語っています。）その間ずっと、彼は多相性睡眠の実験をしていました。午後10時頃に就寝し、3～4時間後に起床し、日中に20分間の昼寝をするというものでした。

間もなく、彼は別のAdWordsオフィスで、もう一人の睡眠オタクと出会うことになった。ジョー・オーエンズは睡眠と概日リズムを専門とする神経科学の博士号を持っていた。二人の最初の会話は、長時間にわたるGoogle Meetセッションだった。ベレントは睡眠ハッキングの冒険を詳しく語った。朝型人間であるオーエンズは、昼寝が神経科学に関する読書、小説の読み込み、ドラムの練習など、精力的に複数の新たなスタートを切る機会を与えてくれると説明した。オーエンズは感銘を受けた。「個人的な観点から言えば、これほど睡眠に力を入れている人には会ったことがありませんでした」と彼は言う。二人はスタンフォード大学の有名な睡眠科学講座で客員講師を務めることになり、やがて二人は睡眠を改善できるかもしれない製品のアイデアを出し合うようになった。明晰夢の専門家であるラバージはベレントのメンターとなり、眠っている人に音を聞かせると、より深い睡眠につながる徐波が増加するという研究論文をベレントに見せた。ベレント氏は、この洞察に基づいて作られた製品によって、人々がより効率的に休息できるようになり、8 時間の睡眠を 6 時間に圧縮できるのではないかと考えました。

2016年4月、GoogleはYコンビネーターを模倣した、いわば職人的なインキュベーター「Area 120」を立ち上げると発表した。ベレント氏とオーエンズ氏は応募したものの不採用となったが、アルファベット傘下の「ムーンショット」部門であるXを紹介された。XはArea 120よりもリスクが高く、長期的なプロジェクトを請け負う。Xは睡眠の質を高めるというこのプロジェクトを引き継ぎ、オーエンズ氏はフルタイムで運営に携わることになった。ベレント氏は広告部門に留まりながら、このプロジェクトに時間を割いた。

彼らの最初の取り組みの一つは、ノースウェスタン大学の著名な神経科医、フィリス・ジー氏と共同研究を開始することだった。彼らは50万ドルを投じ、イヤホンを装着した被験者に音声信号を送り、深い睡眠のゆっくりとした波を増強する実験を行った。しかし、そこで最初の問題に遭遇した。期待通りの反応を示した被験者もいれば、全く反応しなかった被験者もいたのだ。その理由は分からなかった。

睡眠研究で使ったイヤホンのことを改めて考えてみると、ベレントは耳から脳のデータを収集してみたらどうかと考えた。そうすれば睡眠だけでなく、頭の中で起こっているあらゆることを観察できるかもしれない。彼はジョージア工科大学の教授――偶然にもGoogle Glassの技術責任者兼マネージャー――がその研究をしていることを知った。その研究者はベレントをユナイテッド・サイエンシズ社に紹介した。そこではコンスタンチン・ボロディンがレーザー誘導イヤホンのフィッティングを研究していた。同社は耳を通して脳波を測定するシステムの開発に取り組んでおり、Kickstarterキャンペーンまで立ち上げていた。しかし、製品は出荷されず、ベレント社は開発を断念した。

ベレントは連絡を取り、自らデバイスを装着する手配をした。当然のことながら、耳栓は硬いプラスチックでできていて不快だったが、寝ている間にも試してみた。そして嬉しいことに、測定可能な脳データを得ることができた。ベレントはすぐに会社と契約を結んだ。広告代理店出身の脳ハッカーである彼には、何とかしてデバイスを機能させなければならないという重責が課せられた。

脳波計は扱いが難しい。標準的な装置では、電気ノイズを抑えるために粘着性のあるゲルを塗った多数の電極を頭皮に貼り付ける。電極を頭皮に貼り付けると、多数のニューロンが同時に発火し、異なる周波数帯域の信号を生成するタイミングを検知できる。こうして脳波計は脳の活動を大まかに明らかにすることができる。様々な周波数は、睡眠、休息、あるいは集中力の段階と相関している。ベレントがたった2つの電極（しかも導電性のゲルも使わない）でこれらすべてを行えるとは考えられなかった。そこで彼は専門家の意見を聞くため、アトランタまで飛び立った。

ユナイテッド・サイエンシズのチームと共に、ベレント氏と著名な神経科医の小グループは、エモリー大学ブレイン・ヘルス・センターの小さな診察室に詰めかけた。センター長のアラン・レヴィー氏は、耳の脳波検査の可能性に興奮していた。「血圧、コレステロール、呼吸器系についてはよく知られています」とレヴィー氏は言う。「しかし、最も重要な臓器は脳です。しかし、私たちはそれを体系的に評価していません。」頭蓋骨内の電気活動も追跡できれば、患者はより良い治療を受けられると考えた。

リーヴィーは同僚数名を誘ってイヤホンの装着を一緒に試した。ある教授は文字通り脳波の教科書を執筆したほどだ。しかし、科学者の中には懐疑的な者もいた。イヤホンに内蔵された小さなセンサーが、比較的微弱な脳の電気信号を拾えるとは到底思えなかったのだ。もし拾えれば、持続的で持ち運び可能な測定が可能になり、大きなメリットが期待できる。「問題は、動作に必要な電子機器をすべて詰め込むことでした」と、デモに参加したてんかん研究者のダン・ウィンケルは言う。

エモリー大学の科学者たちは、特注のイヤホンを装着し、目を閉じて…そして考え込んだ。そして、イヤホンがどのようなデータを記録したかを確認するためにコンピューターモニターに目を向けた。「突然、線が画面を横切り始めたんです」とウィンケル氏は回想する。まるで通常の脳波測定装置で見られるように。「私もかなり驚きましたし、部屋にいたほとんどの人もそうでした」

リービー氏はベレント氏に、もし真の脳波に匹敵する品質を実現できれば、脳のためのApple Watchのような製品が実現できると語った。さらに、このイヤホンはすぐにでも重要な問題、つまりてんかんのモニタリングに活用できるだろうと付け加えた。

発作を観察する容易で非侵襲的な方法は存在しません。発作は治療において極めて重要なステップであり、薬の有効性を評価するだけでなく、次の発作の時期を予測するためにも重要です。患者は病院で最大1週間の観察を受けるか、脳に電極を埋め込む外科手術を受けることになります。後者の方法は費用がかかり、痛みも伴います。しかし、この治療を受けた患者を研究することで、科学者たちは発作の兆候を予測すると思われる脳活動のパターンを特定しました。脳の天気予報のようなものがあれば、患者はより適切な生活計画を立て、車の運転や高いはしごの登りを避けることができるのです。

ベレントは楽観的な気持ちでアトランタを去った。数ヶ月後、彼は3ヶ月間の異動（Google用語で言うところのバンジージャンプ）を決意し、Xでフルタイムで働くことになった。しかし、彼が到着した途端、睡眠プロジェクトは中止になった。

オーウェンズはすぐに別のチームに移った。しかし、ベレントはXに残るために奔走しなければならなかった。何とかして、そして急いでプロジェクトの断片を拾い集め、新たな主張をする必要があった。2018年2月、彼はXのトップムーンショッターの一人、ジョン・“イヴォ”・スティヴォリックと会い、耳の脳波を測定するという自身の夢を実現できるかどうかを探った。しかし、スティヴォリックはコンピューターを制御できる脳デバイスにもっと興味を持っていた。そのようなプロジェクトは、人間とコンピューターの相互作用の未来を探る、Xの既存の取り組み「Intent OS」に合致するだろう。もしかしたら、イヤホンは人が何に集中しているかを明らかにしてくれるかもしれない。あるいは、コンピューターや拡張現実ディスプレイの制御に役立つ他のデータを提供してくれるかもしれない。ベレントは乗り気で、この新しいプロジェクトは、鋭い視力と聴力で侵略者を監視する北欧神話の神にちなんで「ヘイムダル」と名付けられた。彼のチームメイトは、イヤホンを使って人の注意を再び集中させる方法について実験を始めた。それは、両耳に1冊ずつ、同時に2冊のオーディオブックをストリーミングするというものでした。

しかし、ベレントは依然として医療用レベルの脳波を再現するというアイデアに執着していた。彼とチームは、電極が2つしかないという制約を補うため、より遠距離の信号を増幅する方法を模索する必要があった。ユナイテッド・サイエンシズの試作機は、睡眠時と覚醒時の両方で発生するアルファ波を拾うことができず、十分な性能を発揮できなかった。また、X'erは従来の脳波計の電子機器を小型化し、2つのイヤフォンに収める必要もあった。

ベレントは、Googleの知識、設備、そして才能があれば、これらのタスクは可能だと確信していた。彼はユナイテッド・サイエンシズ社から入手した5,000個の耳のスキャンデータも手元にあり、脳の信号を劣化させる可能性のある電気ノイズを遮断するためには、耳をしっかりと密閉することが不可欠であることが明らかになった。ユナイテッド・サイエンシズの硬質プラスチック型を改良する必要があった。模索する中で、ベレントはTecticoatという、非常に柔軟性の高い導電性コーティング剤を発見した。これをイヤホンに塗布すると、収集される脳波は飛躍的に鮮明になり、イヤホンの装着感も格段に向上した（ベレントは最終的に、このポリマーに関する知的財産権を取得した）。

進歩の速さに焦りを感じたベレントは、ある日、5万ドルのポータブル脳波計のリード線を掴み、ジェルを塗って耳に押し込んだ。ほっとしたことに、電極はアルファ波を記録した。あとはイヤホンでも同じことを起こさせるだけだった。数ヶ月後、ヘイムダルの試作品が脳波計とほぼ同等の性能を発揮し、より決定的な臨床試験が行われた。

ベレントの執念に懐疑的だったスティボリックは、感銘を受けた。「世界で最も性能の悪いセンサーの一つが脳波センサーです。環境ノイズ、表面ノイズ、体の動きなど、様々な影響を受けます」とスティボリックは言う。「『まさか、うまく機能するはずがない』と思いましたが、実際にはうまく機能しました。信号が表示されているんです。一体どうやってこんなことが可能なのでしょうか？」

2019年10月18日、ベレントはグーグルのチーフエコノミストと、人の脳波を読み取ることのプライバシーへの影響について話し合う会議に出席した。会議開始から数分後、ベレントは気分が悪くなり始めた。Apple Watchを見ると、心房細動の可能性があると表示された。ベレントは検査のために病院に行き、数日後、心臓を停止させて再起動させる心臓版リブートを受けた。この経験から、ベレントは自分の仕事に対する見方が変わった。Intent OSなんてどうでもいい。自分が本当にやりたいのは、Apple Watchが心臓にしてくれたことを、脳にも実現できるデバイスを作ることなのだと悟ったのだ。

2019年11月8日、ジェン・ドワイヤーさんは、改装されたショッピングモール内にあるムーンショット・セントラル3階のデスクで仕事をしていた。チームの医療ディレクターを務めるドワイヤーさんは、計算神経科学の博士号と医学の学位を取得しており、睡眠とてんかんへの深い関心からベレント氏のプロジェクトに参加した。「電気生理学的波形にすっかり魅了されました」と彼女は言い、「魅惑的で美しい」と表現した。

彼女は、ウィンケルの監督の下、エモリー大学で自身が立ち上げたイヤホン研究の患者データのファイルを開いた。ある患者の脳波が画面上を流れていくと、あるパターンが目に留まった。最初、チャートの線はきちんと間隔を空けて波打っていた。「それから突然、ドカーンと」と彼女は言う。まるで穏やかな脳波が荒れ狂う海に押し寄せたかのように、線が激しく跳ね始めた。それは発作の兆候であり、耳によるモニタリングで初めて検出されたものだった。眠っていた被験者は、おそらく何も起こったことに気づかなかっただろう。しかし、イヤホンと埋め込まれた電極の両方が、その出来事を確認した。「私たちは皆、お互いにハイタッチをしました」とベレントは言う。「これこそ、私たちが本当に必要としていたものでした。」研究が進むにつれて、イヤホンはより多くの発作を記録するようになり、電極が検出した17回の発作のうち16回を拾うようになった。

しかし、ヘイムダルは問題を抱えていた。X社との相性は依然として悪かった。2020年6月、ベレントはX社がプロジェクトへの資金提供を停止することを知った。そこで彼は独立企業をスピンオフさせた。X社が新会社の株式を取得する代わりに、知的財産権を譲渡するという契約を交わした。X社からは医療ディレクターを含む5人がこのスタートアップ企業に移籍した。チームはApple Watchの開発に携わった新製品責任者を採用した。現在、NextSenseという社名は脳の健康状態をモニタリングするプラットフォームを売りにしており、530万ドルの資金調達に成功した。

それ以来数ヶ月にわたり、NextSense社は大学や製薬会社と提携し、イヤホンの医療用途を模索してきた。多国籍製薬企業である大塚製薬は、NextSense社のイヤホンを用いて、てんかんだけでなくうつ病などの精神疾患に対する薬の有効性評価を目指している。NextSense社は今年中にFDA（米国食品医薬品局）の承認申請を行う予定で、エモリー大学は発作を数時間または数日前に予測するアルゴリズムの開発を目指し、さらなる研究を進めている。（エモリー大学の医師たちは現在、NextSense社のコンサルタントを務めており、同社の株式を保有している。）

NextSenseのイヤホンの当面の用途は医療分野ですが、ベレント氏は最終的には大衆向けの脳モニターを開発したいと考えています。十分な数の人が使い始めれば、膨大な量の脳の日常的なパフォーマンスデータを生成できるのです。もちろん、問題は、これまで誰もそのようなことを成し遂げていないため、ほとんどの人がその情報から何を得るのかまだ明らかではないということです。しかし、それもまた興味深い点です。「私たちはそのようなデータにアクセスしたことがないので、何がわかるのか必ずしも分かっているわけではありません」とエモリー大学のウィンケル氏は言います。

ベレント氏と彼のチームは、AirPodsのように音楽や通話をストリーミングし、補聴器のように周囲の音を増幅し、脳をモニタリングして気分、注意力、睡眠パターン、うつ状態などを分析できる多目的デバイスを構想している。また、耳のスキャンを一切行わずに済むよう、大多数の人にフィットするサイズをいくつか絞り込みたいと考えている。

NextSenseのロードマップのかなり先に、未実証で、かなり突飛な何かがある。人工知能が膨大な脳データを解読できるなら、次のステップはそれらのパターンを変化させることだろう。おそらく、タイミングよく音を鳴らすといった単純なことで実現できるだろう。「これは歴史における変革の瞬間と言えるでしょう」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校のバイオエンジニア、ゲルト・カウエンベルグスは語る。彼は自身の耳脳波測定技術の一部をNextSenseにライセンス供与している。ベレントと同様に、彼も音声を使って人を深い睡眠状態に誘導できる可能性に魅了されている。「とても便利なので、気になりません。そもそも人は耳に何かをつけているでしょう？」と彼は言う。確かにそうだが、脳波をいじくり回すためではない。

スキャンの予約から10日後、ベレントがカスタムメイドのイヤホンを見せてくれた。私たちはネクストセンスのマウンテンビューオフィスにいる。そこはビルの1階にある共有スイートの雑然とした2つの部屋だ。イヤホンを耳に装着してみると、AirPodsとは違い、完璧にフィットし、時々使っている成型された硬質プラスチック製の補聴器よりもはるかに快適だった。

ベレントはAndroidスマートフォンを取り出し、NextSenseのアプリを起動した。イヤフォンからデータを取得し、いくつかのチャートやグラフに表示する。まるで病院のモニターのように、どの線も平らにならないことを祈るようなディスプレイだ。画面には私の脳波がすぐに表示される。振幅を記録したチャートに、太い緑色のスパイク状の線が表示されている。彼はタップして異なるビューを表示し、2つのイヤフォンを切り替える。「典型的な脳波ですね」とベレントは言った。おそらく、彼の製品が脳波を捉えていることを主張するだけでなく、私が正常であることを安心させるためでもあるのだろう。

もう一つのエクササイズでは、半瞑想状態と覚醒状態を交互に繰り返しました。覚醒状態では、小さなオレンジ色のソファ（たぶんIKEAのもの）に座り、部屋を見回しました。机の上が雑然としていて、低い本棚には自己啓発書、医学書、プログラミングマニュアルがぎっしり詰まっていました。本棚の上にはターンテーブル、小さなスピーカー2台、そして実物大の耳の模型が置かれ、壁にはプリンスのレコードのジャケットが立てかけられています。別の壁には、方程式とデータ値が走り書きされた巨大なホワイトボードがあります。すぐに、この光景を捉えようと頭を動かしたせいで、私の読み取りがおかしくなっていることに気づきました。どうやら、これらのプロトタイプにはまだ修正すべきバグがあるようです。

しかし、最も興味深く、そして間違いなくベレント氏を最も興奮させたのは、昼寝に関する実験だった。彼は今も睡眠に強い関心を持っており、彼の会社はエモリー大学で睡眠に関する研究を続けている。「睡眠段階間の明確な変化を実際に観察できるようになりました」と、医療ディレクターのドワイヤー氏は語る。イヤホンが居眠り検知器として機能すれば、通常は睡眠クリニックに送られる患者が、その手間を省けるかもしれないと、ネクストセンスの製品・戦略責任者であるリチャ・グジャラティ氏は語る。イヤホンがあれば、「患者を自宅に帰して診断を受けさせることもできる」と彼女は言う。

一方、私はオフィスの小さなソファで昼寝をすることになっていた。ベレントもジープに戻って同じようにした。私は半胎児のような姿勢で体を縮め、うとうとした。うとうとするまでに割り当てられた20分の半分がかかったように感じたが、時計のアラームが鳴り始めた時には、間違いなく眠っていた。ベレントが部屋に戻ってきて、うとうとしていたことを褒めてくれた。データをアップロードした後、私たちは彼のコンピューターの前に座り、いくつかのグラフが現れるのを眺めた。私のスペクトログラムのまだら模様の色域は、眠りに落ちる5～6分あたりで暗くなっていくのがわかった。ベレントも同じような軌跡をたどっていた。しかし、彼は昼寝の達人なので、眠りの最後の数分は、ほとんど焦げたオレンジ色の塊のような波形シグネチャーを生み出した。「まるで死んだみたいだ」と彼は言った。比較のために、ベレントは指輪型の睡眠トラッカー「Oura」からデータをアップロードした。昼寝は記録されていなかった。

もちろん、鮮やかな斑点のチャートを見つめても、まばたきが強くなるわけではありません。それはNextSenseが将来実現すると約束していることの一部です。しかし、自分の脳が何をしているのかをこんなに気軽に見ることができるのは、まるで啓示のようでした。脈拍や酸素レベルを執拗に監視する人がいるように、脳波が何をしているのかを知るために、定期的にチェックするようになるかもしれません。十分な数の人がそうすれば、脳波の意味さえも理解できるかもしれません。

この記事についてのご意見をお聞かせください。 [email protected]までお手紙をお送りください。