イーロン・マスクとNeuralinkは脳科学をどう変えるのか（2019年版）

2019年7月17日、「脳とコンピューターをつなぐ」ことを目的にイーロン・マスクが設立した会社Neuralinkから衝撃的な発表がありました。
あまりに衝撃的な内容だったので以下のようなツイートをしたところ、多くの方から反響をいただきました。

このnoteでは、脳科学（神経科学）の現場で研究をしている私の立場からの感想を述べ、脳科学が今後向かう先について考えてみたいと思います。
（なお、本記事の構想・執筆・編集において丸山隆一さんに多大な協力をいただきました。）

その前に簡単に自己紹介をさせていただきます。
私は現在、東京大学の池谷裕二先生の研究室で「脳とAIをつなぐ」研究に従事している、紺野大地と申します。
この度上記のツイートをしたところ、丸山さんから「Neuralinkと脳科学について記事を書きませんか」と提案いただき、本記事を執筆することになりました。
では、早速内容に入っていきたいと思います。

1. Neuralinkのリリースの概要

リリースの概要については、分かりやすくまとめられている記事が複数ありますので、ここでは要点の整理に留めます。
　「イーロン・マスクが立ち上げたNeuralink、脳マシンインタフェースを披露」2019年07月18日
　「イーロン・マスクのNeuralinkは来年から人間の脳とのより高速な入出力を始める」2019年7月18日　
　「脳とマシンがつながる未来へ--イーロン・マスク氏が語ったNeuralinkの取り組み」2019年07月20日

Neuralinkとはイーロン・マスクらにより2016年に設立された企業であり、「人間とコンピュータを接続するための埋め込み型デバイスを開発するナノバイオテクノロジー企業」などと紹介されています。(※1)

長らくその実態は謎に包まれていたのですが、2019年7月17日に突如以下の技術を実現したとするリリースが行われました。
　　・髪の毛より細い電極数千本以上を脳に埋め込む
　　・それらの電極で脳波を記録する
　　・1本1本の電極で脳を直接刺激することもできる
　　・これらをiPhoneのアプリ上で操作できる
そしてなんと、
　　・2020年にヒトでの臨床試験を開始する予定である（倫理申請は今後）
と言います。

この発表は、各種メディアによって「ついに脳とAIが融合する」などと大々的に取り上げられました。

2. 実は歴史が長いBMI研究

しかしながら、これらの内容は「イーロン・マスクが突如とんでもないテクノロジーを作り出した」といった類のものではありません。
今回発表されたテクノロジーはBMI (Brain Machine Interface)と呼ばれるジャンルに属しており、1960年代にその概念が提唱されて以降着々と進められてきた研究の延長線上にあるものです。(※2)

ここで簡単に、BMIの歴史を振り返ってみます。

BMIの概念自体は1960年代にアメリカの計算機科学者ジョセフ・リックライダー氏が提唱したと言われており、それを2000年に初めて実装したのがブラジルの神経科学者ミゲル・ニコレリス先生です。その研究では、サルの脳に96本の電極を埋め込むことで、モニター上のカーソルを動かすということを実現しています。(※3)

（追記：BMIを初めて実装したのは1969年のフェッツ先生らの研究であるとのご指摘をいただきました。）(※8)

　 その後もBMI研究は着々と進められ、2012年にはヒトの四肢麻痺患者の脳に電極を96本埋め込み、「念じるだけでロボットアームを操作し、ペットボトルの飲み物を飲む」といったことまでが実現されています。(※4)

今回のNeuralinkによる発表が、これらのBMI研究の延長線上にあることは疑いようがありません。決して「青天の霹靂」的な発表ではないこと、科学的なバックグラウンドがしっかりあることを認識するのは重要だと思います。

3. Neuralinkの技術のすごいところ

このように、Neuralinkのテクノロジーは「突如生まれたもの」ではありません。それでも、彼らの発表が衝撃的なものだったとすれば、どんな点にインパクトがあったのでしょうか？
それは、「これまでBMIで用いられてきたテクノロジーを数段上回るデバイスを作成した」ことであり、具体的には以下の2点だと考えます。

① 刺せる電極の数が「桁違い」に多い
② 電極の埋め込み手術をロボットが行う

それぞれ見ていきましょう。

① 刺せる電極の数が「桁違い」に多い
まず、刺せる電極の数が文字通り「桁違い」です。上述したBMIの研究では多くても100電極程度でしたが、今回の発表では一つのチップに3000個の電極が含まれており、さらにそれを複数個埋め込むことができます。よって、これまでの100倍以上の電極から記録することが可能となります。これは疑いようのないブレークスルーであり、このデバイスだけでもトップジャーナルに載るレベルの発明だと思います。

② 電極の埋め込み手術をロボットが行う
また、電極を脳に埋め込む際には「血管の損傷」が大きな問題となります。脳は虚血にとても弱く、たとえごく微小な血管であっても損傷により四肢が動かなくなったり、言葉が話せなくなったりします。これを避けるには熟練した脳外科医が慎重に手術を行う必要があると考えられていました。しかしながらNeuralinkはこの問題に対して驚くべき解を示しました。すなわち「自動で血管を避けながら電極を埋め込んでくれるロボットを開発した」というのです。これにより血管損傷を回避できるのみでなく、ロボット自体を増やすことで手術をスケールさせることが可能となります。このような技術はこれまで存在せず、今回のリリースの中でも特にインパクトが大きいと感じました。(※5)
（※なお、この技術は今年5月にカリフォルニア大学の研究者によって論文化されており、筆者らのうち数名は現在Neuralinkに所属しています。）(※6)

このように、Neuralinkの発表はこれまでのBMI研究の流れを汲むものでありながら、明らかに次元の違うプロダクトを開発した、という点でインパクトが大きいものでした。

4. Neuralinkの発表で気になるところ

一方、Neuralinkの発表には、いくつか気になる点や不安な点もあります。

・本当に倫理審査を通るのか？
似たような先行事例があるとはいえ、倫理審査が通らなければどうしようもありません。その場合、中国や北朝鮮でこっそり行うのでしょうか…。

・電極の劣化の問題は？
電極は時間とともに性能が低下します。Neuralinkが発表した論文中では「一生使える電極を作成した」と主張されていますが、根拠となる技術は記載されていませんでした。「性能が劣化したから埋め直す」ことはできないため、とても気になります。

・脳深部の血管も避けることができるのか？
Neuralinkの動画では確かに「脳表面の血管」は避けていましたが、果たして「外から見えない脳深部の血管」も避けることができるのでしょうか？　個人的にはかなり疑わしいと思います。脳深部の血管であっても、損傷により重大な障害が出ることに変わりはなく、その点の保証がないうちにヒトに対して埋め込むのは時期尚早だと思います。

・ワイヤレスにできないのか？
発表されたデバイスは「耳の下からUSB-Cケーブルが露出し、有線で脳活動を記録したり脳を刺激したりする」ものでした。しかしながらその場合、コードの長さに活動範囲が制限されてしまいます。論文中に「いずれは完全ワイヤレスにしたい」との記載がありましたが、現状できていないのは通信の安定性や速度の問題だと思うため、あと何年すればその問題が解決できるのかは定かでありません。

（追記：「ヒトのデバイスは有線通信ではなく無線では？」という指摘をいただきました。将来的には無線通信を目指すのでしょうが、来年にも予定されているヒトへの適用は有線/無線のどちらになるのでしょうか？）

・刺せる部位は大脳新皮質だけなのか？
Neuralinkの論文中には「大脳新皮質をターゲットとする」との記載があったので、脳深部に刺すことはあまり想定していないようです。しかしながら例えばパーキンソン病で重要なのは脳深部に位置する「黒質」と呼ばれる部位ですし、記憶に深く関わる「海馬」をターゲットとしたい場合も出てくるでしょう。「脳深部」に対しても電極を留置できるようになるのかも気になるところです。

・頭蓋骨に穴を開けずに済む方法はないのか？
発表では、「頭蓋骨に小さな穴を開けるだけで電極を埋め込むことができる」と主張していました。しかしながら、いくら小さいとはいえ頭蓋骨に穴を開けるのは大きな負担ですし、穴を通じて菌が入ろうものなら髄膜炎という命に関わる病気を引き起こしかねません。「頭蓋骨を開けずに電極を刺す方法」ができれば良いのですが、そのようなことが可能なのか、個人的には全く案が浮かびません。

このように、今回の発表に対して不安な点も多々あります。彼らがこれらの問題点を認識していないとは考えにくく、どう解決するのかは注目です。

5. 科学者としての期待

今回のツイートにはたくさんの反応をいただきましたが、その多くは、

・ついに攻殻機動隊の世界が来るのか
・意識を機械に移植することで不死が実現するかもしれない
・ずっとインターネットの世界で生きていきたい

などといったものでした。
もちろんこういった世界が実現することを私自身とても楽しみにしていますが、一方で科学者の視点から私が今回の発表に対して感じたワクワク感はまた少し異なるものでした。それは、以下の2点に集約されます。

① ヒトへの適用が予告されたこと
② 集中的な資金投下によって科学を加速できると証明されたこと

それぞれ見ていきましょう。

① ヒトへの適用が予告されたこと
上述のように、プロダクトの性能も驚くべきものでしたが、同じくらい衝撃的だったのは、イーロン・マスクが「これらを実際に2020年からヒトに対して臨床応用したい」と発表したことです。
「まずは四肢麻痺の患者さんに対して電極を埋め込む」とのことなので、既存のBMI研究の流れを汲んだ「念じるだけでロボットアームや車椅子を操作する」といった適用かと思われます。
「来年にもヒトに電極を埋め込む」とだけ聞くとクレイジーな印象を受けるかもしれませんが、すでにヒトに対して電極を埋め込んだ臨床実験は存在するため、倫理審査を通過する可能性もあります。
電極の本数や機能が既存研究に比べて桁違いに進歩しているため、これまでにないBMIが実現したり、脳のメカニズムについて全く新しい知見がもたらされるかもしれません。どんな結果が得られるか、科学者として純粋にワクワクしています。
ただし、イーロン・マスクを見ていると「いずれは健康な人に刺したい」という魂胆をひしひしと感じます。そのような、言わば「人体実験」が許されるのでしょうか。アメリカをはじめ世界がNeuralinkの技術を受容するのか注視するともに、BMI技術の倫理面を自分自身がどうとらえるかについても、個々人が考えていく必要があると感じます。

② 集中的な資金投下によって科学を加速できると証明されたこと
また、今回の発表はイーロン・マスクがNeuralinkを設立してたった3年目に行われました。たった3年でこれほどの「ブレークスルー」が成し遂げられたというのは衝撃的です。近年、特に日本では「研究に対する予算削減」などが話題となりますが、しかるべき企業や個人がドカンと資金を投資することで科学は一気に進むのだなと強く感じました。
脳科学に携わっている身としては、Neuralinkの発表を機にGAFAなどメガIT企業が脳科学にどんどん投資を増やしたり、昨今の人工知能業界のように企業とアカデミアの人材の流れがもっともっと流動的になったりすることを期待します。
（実際、「今回の発表の目的は人材獲得だ」とイーロン・マスクははっきりと言っており、今後Neuralinkには多くの優秀な大学研究者が入っていくと思われます。）

6.最後に

私は現在、「脳とAIをつなぐ」ことを目標に研究しています(※7)。我々の研究はNeuralinkのアプローチやゴールと共通点はありつつも、独自の実験技術の開発を行い、脳についての探求を行っています（いずれ我々の研究についても紹介できる機会があればと考えています）。

このような研究を行っていく上で科学的な好奇心はもちろん重要ですが、Neuralinkの技術開発の速さを目の当たりにしたことで、「人類はどうあるべきか、どの方向へ向かうべきか」という倫理面についても人一倍考えなければならないと痛感しました。

不定期にはなりますが、今後も折に触れて脳科学の最新情報や自らの研究について記していければと思います（Twitterでは脳やAIについての最新情報を定期的に発信しているので、興味を持っていただけた方はフォローしていただけると嬉しいです）。かなり長くなりましたが、最後まで読んでいただきありがとうございました！

（2020/9/5追記）
2020年8月28日に行われたNeuralinkのprogress updateに伴い、本記事の続編を執筆しました。
ぜひご覧ください！

また、神経科学や人工知能、老化についての最新研究を月3回深掘りする"BrainTech Review"も連載しています。
興味のある方はぜひご覧いただければ嬉しいです😊（初月無料です！）

脚注

1. Neuralink wiki

2. ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）の行く先

3. Real-time prediction of hand trajectory by ensembles of cortical neurons in primates

4. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm

5. An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels

6. The “sewing machine” for minimally invasive neural recording

7. 池谷脳AI融合プロジェクト

8. Operant Conditioning of Cortical Unit Activity

Neuralink & Elon Musk, Courtesy of Synced, Image Source
（ヘッダー画像出典）