デジタル現実を脳に直接ジャックすることは可能か?

灰色のフランネルのローブを着た若い男性が、特徴のない黒い箱の前にあるテーブルに静かに座っている。ガーゼの包帯でできたような帽子をかぶっている。その帽子から、ワイヤーの束が蛇のように伸び、彼の頭の後ろから出ている。彼は何かを待っているようだ。

白衣を着た研究者がテーブルに歩み寄り、しばらく静かに立ち尽くす。彼は箱を見つめる。しばらく何も起こらない。すると、彼は瞬きをし、少し困惑した様子を見せた。研究者は何が起こったのか尋ねた。

「最初の一瞬だけ、目と口が見えたんです」と彼は言う。

研究者は箱を別の物体と取り替えた。今度はオレンジ色のサッカーボールだ。鼓動が聞こえ、またしても男性の頭の中で何かが起こったことは明らかだ。「どう説明すればいいんだ？」と彼は言う。「前の時と同じように、目が見える。目と口が横向きに。」

厳密に言えば、この男性はサイボーグだ。彼の紡錘状回（脳の左右の底部に沿って蛇行する隆起）には、電極がびっしりと埋め込まれている。医師たちは、この電極が彼の発作の原因究明に役立つと考え、脳に埋め込んだ。しかし、この電極は、脳からの信号を読み取るだけでなく、脳に書き込むという、稀有な可能性も提供する。MITのナンシー・カンウィッシャー率いる神経科学者チームは、人が顔を見たときに活性化する、いわゆる紡錘状顔面領域を研究している。彼らの疑問は、もしポンプを逆転させたらどうなるか、つまり意図的にその領域を活性化させたら、男性は何を見るだろうか、ということだ。

嘘をつく自分の心を決して信じてはいけないことは、サイボーグでなくても分かる。例えば、あなたの知覚はすべて遅延しているという事実を、心はあなたから隠している。光子を視覚に、気圧の変動を音に、エアロゾル化した分子を匂いに変える。不完全な感覚器官が信号を受け取り、それを脳の言語に変換し、入力データを処理する神経細胞の灌木のようなネットワークに伝えるのに、どれだけの時間がかかるかはわからない。このプロセスは瞬時に起こるものではないが、無数のシナプスの衝撃、つまりあなたの思考を形成する電気化学的な泡立ちを、あなたは決して意識することはない。真実は、これは舞台芸術であり、あなたは演出家であり観客でもあるのだ。

あなたは、常に「実際にはそこに」あるわけではないもの、つまり頭の中以外にはどこにも存在しないものを知覚している、あるいは知覚していると思い込んでいる。それが夢であり、幻覚剤の作用である。叔母の顔、初めて乗った車の匂い、イチゴの味を想像する時も、まさにそのような現象が起こる。

この観点から見ると、感覚体験、つまり知覚を誰かの頭の中にインセプションするのは、実はそれほど難しいことではありません。私はこの物語の最初の数段落で、あなたにそれを試しました。サイボーグの服装を説明し、部屋の様子をほのめかし、サッカーボールがオレンジ色だと伝えました。あなたはそれを心の中で、あるいは少なくともその一部を見たのです。心の耳の中で、被験者が科学者と話しているのを聞きました（現実世界では彼らは日本語を話していましたが）。それはそれで素晴らしいし、文学的な話です。しかし、もっと直接的な方法があればもっと良いでしょう。脳は感覚情報を心に変換する塩辛いドロドロの液体です。あなたはその能力を活用して、そこに世界全体、現実と区別がつかないシミュレーションを構築できるはずです。

カンウィッシャーの実験では、そのようなことは起きなかった。まったくもって。しかし、脳に直接ジャックインする可能性があること、その威力を確かに示唆した。実験のビデオを見ると、最も注目すべきはその男性の穏やかな反応だ。科学者がジュースを注いでも、彼は何も感じていないようだ。目の付いた箱も彼を怖がらせたり驚かせたりする様子はなく、むしろそれが消えたときの方が驚いたようだった。この体験は厳密には現実ではないのかもしれない（ある時点で、カンウィッシャーが私に語ったところによると、ボランティアの男性が「気のせいでしょうか？」と尋ねたという）。しかし、現実っぽい何かがある。紡錘状回への電気インパルスの循環は、彼に顔を見せただけではない。それは、顔であるという言い表せない感覚を注入したのだ。

人工的な経験を心の中にアップロードするというアイデアは、少なくとも75年間、SFの世界では重要な要素であり続けてきた。『マトリックス』はもちろんのこと、フィリップ・K・ディックの作品のほとんど、サイバースペース、メタバース、1983年の映画『ブレインストーム』に登場するテープレコーダー、（過小評価されているが）1995年の映画『ストレンジ・デイズ』に登場する超伝導量子干渉装置などだ。しかし、現実の世界（これが現実の世界だ、そうだろう？）では、誰もがうなじにデータポートを持つようになるには、まだ遠い。神経科学者は、カーソルやロボットアームを動かすのに十分なほど脳から出てくる信号を解読できるが、生物学的な接続のような滑らかさは実現できない。信号を送り込むのは、さらに難しい。

神経外科医は電極を埋め込むのがかなり得意だ。問題は、あの隠れた神経叢のどこに電極を埋め込むかだ。小さな細胞塊が特定のタスクの一部を処理するかもしれないが、細胞塊は互いに連携し、こうしたネットワークの形成と再構築が認知能力の源泉となっている。人工的に作り出した入力を現実として認識させるには、個々のニューロンが何をするのか、多数のニューロンの塊が何をするのか、そしてそれらが互いにどのように関連しているのかを理解する必要がある。

それは、驚くほど具体的になる可能性がある。16年前、アレン脳科学研究所の主任科学者であるクリストフ・コッホは、今では有名な研究の実行に協力した。その研究は、脳の内側側頭葉と呼ばれる部分のニューロンが、言葉の専門家が名詞、つまり人、場所、または物と識別するものに反応するというものだ。例えば、人が女優のハル・ベリーの写真を見たときに、あるニューロンが活性化した。別のニューロンは、女優のジェニファー・アニストンのさまざまな画像に対して活発に活性化した（ただし、ブラッド・ピットと一緒に写っている写真では活性化しなかった）。「ニューロンは知覚の原子です」とコッホは言う。「マトリックスのような技術では、個々のニューロンのトリガー機能を理解する必要がありますが、米粒大の脳の一部に5万〜10万個のニューロンがあります。」そのカタログがなければ、人に「閃光や動きを見せることはできる」かもしれないが、「サンタクロースを見ることは決してできない」と彼は言う。

まあ、閃光はほんの始まりに過ぎません。閃光でできることはたくさんあるのです。オランダ神経科学研究所のピーター・ロルフセマ氏率いる研究チームは、閃光を使ってサルに読み方を教えています。哲学的な意味ではなく、アルファベットの文字を区別できる程度のレベルです。研究者たちは、視覚野の一部であるV1と呼ばれる領域を刺激することでこれを行っています。V1は、あらゆる霊長類の頭の後ろにあるニューロンの塊です。V1の電極に電流を流すと、哺乳類は空間に浮かぶ光点を目にします。隣の電極をオンにすると、最初の点の隣に2つ目の点が現れます。これが眼閃光（フォスフェン）です。頭を打った後に見える幻の光、あるいはワイリー・コヨーテが殴られた後に飛び交う小鳥の姿です。（この日本人患者が経験した知覚は、正式には「フォスフェン」と呼ばれています。）

ロエルフセマ氏は、V1に電極アレイを配置すれば、「マトリックスボードのように操作できます。1000個の電極があれば、基本的にデジタル空間で点灯できる電球が1000個あるようなものです」と説明する。研究チームはAまたはBの形の電極を刺激し、サルは違いを認識したことを示すことができた。

この技術を使えば、視覚障害者が最終的に何らかの視覚を獲得できるようになることは容易に想像できるでしょう。V1の電極アレイを外界のカメラに接続し、映像を点描画のように処理して現実世界を描写するのです。最初はまるでビットマップ化されたMinecraftのように見えるかもしれませんが、脳は新しい種類の感覚データに非常にうまく適応します。

それでも、線や図形など、役に立つ刺激を作るのに十分な点を得るには、非常にたくさんの電極が必要で、しかも、それらの電極を非常に正確に狙って配置する必要がある。これは、キラキラ光る閃光図形だけでなく、脳に知覚可能な信号を送るための電極を使ったあらゆるアプローチに当てはまる。思考が何であれ、それは神経的に特異的だ。コッホによれば、少しでも多くの組織を刺激すると、「混乱が生じる」という。さらに、タイミングを正しくとる必要がある。知覚と認知はピアノソナタのようなもので、ハーモニーが機能するには、音が特定の順序で鳴らなければならない。タイミングを間違えると、隣接する電気信号は図形として見えず、ひとつの大きな染みのように見えたり、まったく何もないように見えたりする。

脳がいつ、どこで活動しているかを解析するのが非常に難しい理由の 1 つは、神経活動を記録しても、神経活動を誘発しようとする場合にはあまり役に立たないデータしか得られないことです。「脳の読み取りと書き込みの間には、根本的な非対称性があります」と、カリフォルニア大学バークレー校の神経科学者であるジャック・ギャラントは述べています。脳が脳の活動を行っているときに見られる信号は、実際には思考ではなく、脳が考えているときに放出する排気ガスです。研究者は、知覚がゴールラインを越えたときに脳の全体的な状態に関するデータの一部を取得しますが、そのデータを脳に戻しても、感覚、知覚、認識、認知の連続したラップであるレース全体を再現することはできません。確かに、カンウィッシャーのチームは脳の大きな顔認識領域を照らして、ある特定の顔を見せました。これは感性であって感覚ではなく、特定の顔の知覚ではありません。ジェニファー・アニストンを見ると、ジェニファー・アニストンニューロンが刺激されます。ジェニファー・アニストンニューロンを刺激すると、誰かがジェニファー・アニストンを見るようになるかどうかは、誰にもわかりません。

現在人間への使用が承認されている電極アレイは、どれもそのギャップを埋めるのにほど遠い。それらはかさばり、最大でも約1,000個の電極しかなく、脳の定義からするとローファイだ。現時点では、研究者たちは説得力のあるソナタを演奏するには程遠い。「キーボードを叩いているのと同じなんです」とペンシルベニア大学の神経外科医ダニエル・ヨショアは言う。しかし、もちろん技術は向上するだろう。ヨショアと彼の同僚は国防総省のマッドサイエンス機関である国防高等研究計画局（DARPA）から助成金を受けており、最初は64,000個の電極アレイを開発し、次に100万個の電極を持つアレイを開発する予定だ。イーロン・マスクの企業のひとつであるニューラリンクは、より薄く柔軟なインプラントと、それを脳に編み込むことができるロボット外科医の開発に取り組んでいる。遠い未来には、砂粒ほどの大きさのワイヤレスネットワーク接続されたマイクロチップや、テレビのピクセルのようにそれぞれが独立したプロセッサに接続された1億個の電極が埋め込まれたシートが登場するかもしれません。ブラームスではないかもしれませんが、踊れるような何かが。

そこに10 億個の電極を詰め込んだとしても、まだ問題は残るだろう。誰かが頭を強く振っ​​ても組織を損傷しない程度に電極を柔軟にできるかもしれない。あるいは、脳のグリアと呼ばれる粘着質な保護細胞を剥がす表面コーティングを考案できるかもしれない。しかし、脳が実際には塩水に浮かぶゼラチン状の硬い肉塊に過ぎないことを思い出してほしい。塩水は導電性が高いのだ。ニューロンを刺激しようと電極に電荷を送ると、「その電荷は電極の向こう側の領域、次元が定義できない一種の体積空間まで広がる」とノースウェスタン大学の材料科学者ジョン ロジャースは言う。「おそらく複数のニューロンを点灯させていることになる」。それぞれの電極は霧の夜の灯台のようなものだ。確かに岩礁を照らしているが、光は霧を通して減衰したり回折したりもする。電気ショックを完全に封じ込めることはできないのだ。

しかし、もう一つの技術が利用可能だ。それは、オプシンと呼ばれる形状変化を起こす色素タンパク質を利用するものだ。私たち脊椎動物は網膜細胞内にこの分子を持っている。光が当たると、オプシンは新たな形状に変形し、細胞内でルーブ・ゴールドバーグ反応の連鎖反応を引き起こし、最終的に脳に送られる電気信号となる。つまり、視覚だ。しかし、オプシンを使うのに目は必要ない。一部の藻類や微生物では、オプシンは細胞の外表面に埋め込まれており、光に反応してイオンを出し入れするゲートウェイとして機能している。（これは、脳を持たない単細胞生物が太陽に向かって泳ぐ方法の一つだ。）

これは非常に便利です。なぜなら、ニューロンの働き、つまりイオンやそれらが運ぶ電荷を伝導する働きと同じだからです。2000年代半ば、研究者たちは、この外側のオプシンを脳細胞に遺伝子移植する方法を解明しました。この技術により、神経科学者は特定の種類のニューロンを異なる色のレーザーで制御できるようになりました。ピュッピュッと音を立てて、ニューロンのオンオフを制御できるのです！脳を制御するクールな技術を挙げるなら、「ホログラフィック・オプトジェネティクス」に勝るものはありません。

この技術は、様々なニューロンの働きを研究するのに最適です。研究者は、脳内の無数の細胞種を含むニューロンネットワーク全体にイオンゲートを遺伝子的に埋め込むことができます。プラグを差し込むよりも、ダメージや物理的侵襲は比較的少ない方法です。（ただし、ファイバーを差し込まない限り、光を深く浸透させることは困難です。）場合によっては、別の技術を用いて、光源下で細胞を蛍光発光させ、研究者が顕微鏡で脳の働きを観察することも可能です。

しかし、オプトジェネティクスは入力にも応用できます。レーザー、デジタルプロジェクター、脳に挿入された光ファイバーなどから発せられる光のバーストを用いて、人工的に作られたイオンゲートを作動させます。ニューヨーク大学とノースウェスタン大学の研究チームは、嗅球（マウスの非常に敏感な鼻と大脳皮質を結ぶ神経生物学的結節点）にオプトジェネティクスによる改変を加えたマウスを作製しました。科学者たちが適切なタイミングで適切な種類の光を嗅球に照射すると、マウスは「合成臭」と呼ばれる匂いを嗅ぎます（あるいは嗅いでいるかのように振る舞います）。

その匂いは一体どんな匂いなのだろうか？「全く分かりません」とニューヨーク大学の神経生物学者ドミトリー・リンバーグ氏は言う。「もしかしたら臭いのかも知れません。心地よい匂いかもしれません。おそらく、この匂いは宇宙で初めて経験したものでしょう」。それを知る術はないと彼は言う。マウスに尋ねることなどできないのだ。

残念ながら、知覚入力システムが機能しているかどうかを確認するには、それが唯一の方法です。装着者（所有者？受信者？インプラントが遺伝的なものでレーザーも取り付けられている場合、それでもサイボーグと言えるのでしょうか？）に何を知覚しているかを尋ねる必要があります。また、たとえ電線ではなく光ファイバーだったとしても、頭にはケーブルが差し込まれていることになります。そして、脳の遺伝子操作に自発的に同意する必要があるでしょう。

人間の場合、こうした作業は脳よりも末梢ではるかに進んでいます。脳ではなく聴神経に接続する人工内耳は、聴覚に障害のある人にとってかなり優れた体験を提供しますが、完全に機能する耳ほど忠実度は高くありません。一部の科学者は網膜で同等のものを研究しています。義肢の中には、触覚を伝える神経に接続するものもあります。義手にわずかな振動を与えることで、まるで空間内で義手が動いているかのような錯覚、つまり運動感覚を与えることも可能です。そのため、義手の位置を確認するために実際に目で確認する必要がなくなります。

しかし、これらはどれも完全な感覚器官ではない。世界ではないのだ。踊る閃光、人工内耳の入力、そして神経光で照らされた嗅覚野――たとえそれらすべてを頭蓋骨の中に収めることができたとしても――は、あなたがどこか別の場所にいると錯覚させることはないだろう。そして、私たちの脳がそれぞれ好きなように現実を構築しているという事実は変わらない。複雑な感覚も含め、あらゆる感​​覚を網羅したフル機能のシミュレーションを構築することは可能だが、その最終的な見た目と感触は、常に私たちの心次第なのだ。

哲学者トーマス・ネーゲルは、1974年に発表された、よく引用されるエッセイ「コウモリであるということはどういうことか？」の中で、意識を持つすべての生物の経験は個体差があり、その動物とその脳に固有のものだと主張しました。その孤独な含意は、私があなたの経験を正確に理解することは決してできないということです。それは、翼を持ち、エコーロケーションを使う感覚を私が理解できないのと同じです。たとえ私たちが、後頭部にプラグを、大脳皮質に電極と光ファイバーを埋め込み、緑色に光る漢字で満たされたデジタルの赤い錠剤を受け取る準備ができている本物のサイボーグだったとしても、私の脳はあなたの脳とは異なる方法でその入力を解釈するでしょう。もちろん、私たちは機械の支配者たちに、お互いに同じことを経験していると伝えるでしょう。なぜなら、実際にそう感じるからです。しかし、私があなたの紡錘状回をくすぐったときにあなたが見る顔と、あなたが私の鳥肌を立たせたときに私が見る目は決して同じではありません。私たちは最終的には同じマトリックスに住むことになるかもしれませんが、それでも私たちは異なる世界にいるでしょう。

スタイリング：アンナ・ラーベン

この記事は12月/1月号に掲載されます。 今すぐ購読をお願いします。

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