神経科学者たちは、現実の動きを伴わなくても、脳が身体的な課題を学習する仕組みを明らかにした。
それは「心のリハーサル」と呼ばれるプロセスによって、心を適切な出発点に導き、その後に続くすべてを完璧に実行できるよう備えることにかかっているのかもしれない。
心理学者もアスリートも、それが効果を発揮すると知っている。フィギュアスケートからもっと日常的なことまで、ルーティンをこなす自分の姿を思い描くと、成功する可能性が高まる。
「心のリハーサルは非常に興味深いものですが、研究は困難です」と、スタンフォード大学の生体工学専攻大学院生で、新たな論文の筆頭著者であるサウラブ・ヴィヤス氏は言う。この論文はNeuronに掲載されている。勝利を目指して競走する自分や、演技の練習をする自分を思い描いているとき、その人の脳をのぞき見る簡単な方法がないためだ。
「そこで、脳機械インターフェースがそのための窓になり得ると考えました。実際に動いていないときでも、脳が何をしているかを見ることができるからです」と彼は言う。
重要な留保事項はいくつかあるものの、この結果は心のリハーサルとは何かをより深く理解する道筋を示す可能性がある。さらに研究者らは、通常は麻痺のある人のための義肢とみなされている脳機械インターフェースが、脳を理解するためのツールにもなる未来につながる可能性があると考えている。そう語るのは、論文のシニア著者で、スタンフォード大学工学部教授、スタンフォードBio-Xおよびスタンフォード神経科学研究所のメンバーであるクリシュナ・シェノイ氏だ。
思考から行動へ
ヴィヤス氏によると、この研究の着想は、人々が課題を遂行するために脳機械インターフェースの使い方を学ぶ仕組みについて考えていたときに生まれた。典型的な設定では、人（あるいは、しばしばサル）が、手やその他の身体の動きではなく、脳活動のパターンだけを使って、コンピューター画面上でカーソルを動かす方法を学ぶ。そこからヴィヤス氏は、人（またはサル）が脳機械インターフェースを使って学んだことが、心のリハーサルと同様に、何らかの形で身体の動きに移るのではないかと考えた。
「彼はそこに座って考えているだけですが、考えているうちにカーソルを動かすのがどんどん上手になっていきます」と、研究対象のサルの一匹についてヴィヤス氏は言う。「自然に浮かぶ疑問はこうです。別の状況に切り替えて、今度は実際に筋活動を起こさなければならないとしたら、何が起きるでしょうか。その新しい状況でも、学習の効果が見られるでしょうか」
簡潔に答えるなら「はい」だ。心の中での学習は、身体を使ったパフォーマンスにも転移する。ヴィヤス氏はまず、脳機械インターフェースを装着した2匹のサルに、心だけを使ってコンピューター画面上のカーソルをある場所から別の場所へ動かす方法を教えた。その後、視覚運動回転と呼ばれる条件を加えた。つまり、それまでカーソルを上に動かすために使っていた心的信号で、今度は時計回りに45度など、斜め方向にカーソルが動くようにした。
サルたちはすぐに適応し、その適応は、脳機械インターフェースではなく手を使ってカーソルを直接操作し、同じ課題を繰り返したときにも引き継がれた。サルたちはカーソルを上に動かしたいとき、手を時計回りに45度動かした。
これは、サルたちが心のリハーサルに似たことをしていたことを示唆していると、ヴィヤス氏は言う。心の中でできるようになったことを、今度は手でもできたのだ。
追加実験と記録された神経活動の分析から、その理由が示唆された。脳機械インターフェースを使って課題をリハーサルしたことで、サルの脳内の活動パターンが適切な状態に整い、それまで一度も行ったことがなかったにもかかわらず、同じ回転課題を手で実行できたのだ。
「新たなツール」
「私たちの実験手法と本当の意味での心のリハーサルには、重要な違いがあります」とヴィヤス氏は言う。結果を広く解釈する際には慎重になるべき理由もある。
まず、人にできるように、サルに身体活動を終えるところを想像するよう頼むことはできない。また、課題を心の中でリハーサルすることと、脳機械インターフェースを使って課題を行うことは同じではない。後者の場合、人は自分の出来具合についてフィードバックを受けるが、心のリハーサルではそれを想像することしかできない。
「疑いの余地がないほど、このつながりを証明することはできません」とシェノイ氏は言う。しかし、「これは、心のリハーサルが私たち一人ひとりの中でどのようなものなのかを理解するうえで、大きな一歩です」。
次の段階は、心のリハーサルと脳機械インターフェースを使った練習がどう関係するのか、そして、その練習を身体の動きに移すうえで鍵となる心の準備が、動きとどう関係するのかを明らかにすることだと、シェノイ氏とヴィヤス氏は言う。
一方シェノイ氏によると、この結果は心を研究するまったく新しいツールの可能性を示している。「新しいツールを作って、それを何かに使うようなものです」とシェノイ氏は言う。「脳機械インターフェースを使って基礎科学を探究し、前進させた。これは本当にわくわくすることです」.
