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脳科学

かぶってピピピッ、頭が良くなる帽子

2018年1月10日(水)17時30分
ハナ・オズボーン

脳内に電極を埋め込む治療に比べて肉体的にも経済的にも負担が軽減されそうだ Peshkova/iStockphoto

<学問に王道は......あった? 電流の刺激で脳の配線を変えれば、学習能力がグンとアップ(するかも)>

かぶるだけで賢くなる帽子。そんな映画のようなデバイスの開発が、米国防総省の防衛先端技術研究計画局(DARPA)が提供する資金で進んでいる。

開発に参加しているのは、米HRL研究所とソテリックス・メディカル社、マギル大学(カナダ)の研究者たち。17年10月にカレント・バイオロジー誌に掲載された論文によれば、この帽子型の装置をかぶると学習能力が40%もアップする。

外から電流で脳を刺激するだけなので、生体を傷つけない非侵襲的な仕組みだ。実験ではマカク属のサルの前頭前皮質に刺激を与え、2種類の条件を組み合わせる連合学習をさせた。

サルは視覚的な手掛かりと位置の関連性を学習し、報酬に餌を得る。装置をかぶって非侵襲的経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を受けたグループと、刺激を受けないグループで、学習の達成速度を比較した。

その結果、tDCSを受けないグループのサルは報酬を得るまでに平均22回挑戦したのに対し、tDCSを受けたグループは平均12回。学習速度が40%向上した。

「前頭前皮質は、意思決定や認知制御、文脈の記憶検索などさまざまな実行機能を司る。ほかの皮質のほぼ全ての領域とつながっているため、ここを刺激すれば効果は広く伝わる」と、HRLの研究者で論文の共同執筆者のプラビーン・ピリーは述べている。

今回の実験で、電流の刺激が脳内のさまざまな領域の結合を変えることが分かった。神経活動の活発化ではなく、この結合の変化が学習能力を向上させることも分かった。

「脳内の離れた領域の結合が高周波帯域で増加し、低周波帯域で減少したことが、学習能力の改善の決定的な要因になった」と、ピリーは説明する。

一連の結果は、tDCSが脳の活動を広範囲に変化させるという考えと一致し、人間の脳機能の結合を変える低コストかつ非侵襲的な手法の開発につながるかもしれないと、研究チームは期待する。

今回の研究は、DARPAの能動記憶回復(RAM)プログラムの一環として行われた。同プログラムは、記憶障害などに関連した外傷性脳障害の治療を目指す。

「神経機能を代替する新しい装置」で傷ついた脳の隙間を橋渡しするためにも、開発を急ぎたいと、DARPAは考えている。脳機能のリハビリも大きく進化するかもしれない。


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