科学/science

脳科学を応用して意識を客観的に数値で測る方法

・意識があるかどうかってどうやって判定するの?

・意識って謎だらけ

・意識を数値で測る方法はないのかなぁ?

意識を客観的に数値で表せるとしたらどうだろうか?

交通事故に会い、突然植物状態になった家族や友人を目にして何もできず、呆然と立ち尽くすしかないというのは医療現場でよくあること。

担当医も、何とかして今の状態から救ってあげたいのに、現代医学ではどうにも手の施しようもない。

植物状態の患者に延命治療をしかできないもどかしさがある。

統計的にこのような植物状態の患者は、数千人くらいいると言われている。

もし意識を伽㏍なんて気に数値で表せられるのなら、意識がいつ回復するか、回復する見込みがあるかがわかる。

今回は、トノーニらの『意識はい生まれるのか―脳の謎に挑む統合情報理論』を参考に、意識を数値で測る研究者の努力をご紹介します。

本記事では以下のことが学べます。

1. トノーニら『意識はいつ生まれるか』の概要と経緯

2. 意識の脳科学(神経科学)的研究の知見

3. 意識を客観的に数値で測る取り組みの数々

4. その具体的方法


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①意識の有無を探る:閉じ込め症候群の事例研究から

トノーニらの『意識はいつ生まれるのか 脳の謎に挑む統合情報理論』で紹介されている事例で、「閉じこめ症候群」というのがある。

閉じこめ症候群とは、意識はあるのに、体を自由に動かすことができず、自分に意識があることを他人に示すことができない状態の患者である。

意識はあるため、家族の声や看護師・医師の声などは聞こえ、痛みも感じます。

たまにニュースで取り上げられているように、閉じこめ症候群なのに「意識がない」と判定されて、体が動かせるまでに回復したときに、それまでの看護師や医師からのひどい扱いを受けたことを報告する事例もあります。

実際にfMRIという脳の血流を測定する器械に閉じこめ症候群の人が入って、「テニスをしている場面を想像してください」と指示すると健常者の脳活動と変わらない脳活動が見られるという研究もあります。

それが下図です。

閉じ込め症候群の場合、意識があるかどうかがわかるだけでも、家族にとっては大きな希望にもなります。

閉じこめ症候群であれば、体の機能訓練を通して家族と意志疎通ができるようになるかもしれない

脳死として判定される事例も、実は意識がある状態かもしれません。

意識があることが客観的にわかるだけでも、多くの人々に希望と適切な治療を与えることができます。

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②意識を客観的に測定する方法:脳波とTMS

では、意識の有無を客観的に知る方法はあるのだろうか?

それがあると断言しているのが、トノーニらの『意識はいつ生まれるのだろうか 脳の謎に挑む統合情報理論』です。

彼らは、ごく単純な方法どの医療施設でもできる意識の判定方法を開発しました。

それは、脳波TMSという脳に刺激を与える装置とを組み合わせた方法です。

方法は簡単で、頭蓋骨の上から脳の中央付近をTMSで刺激し、脳波で脳活動を記録する。

その後に、統計的な手続きをして、脳波の活動の広がり方を見る。

すると、意識のある人とない人とでは脳活動が異なるという。

上の図は、睡眠時と起きている時とで、TMSで刺激したときの脳波の広がり方の違いを示している。

上半分の図が起きている時で、下半分の図が寝ている時。

寝ている場合、脳活動が中心部にとどまっているのがわかります。

このように、起きているとき(意識があるとき)と寝ているとき(意識がないとき)とで、脳活動に顕著な違いが現れます。

TMS刺激と脳波の研究を様々な条件で見比べてまとめたのが下の図です。

この図は、主に麻酔下での脳活動起きている時の脳活動との違いをまとめたものです。

麻酔下のときは、起きているとき(Wakefulness, 赤)に比べて顕著に脳活動が下がっていることが分かります。

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③トノーニらの意識の研究は他の意識の研究とどこが違うのか?

トノーニらの上記のような研究がわかりやすくまとめられているのが、『意識はいつ生まれるのか 脳の謎に挑む情報統合理論』です。

しかし、意識の研究は心理学や神経科学(脳科学)の研究で膨大に蓄積されているのではないのかという疑問もあります。

実際そうです。

しかし、本書で紹介されているトノーニらの研究は他とは違う部分があります。

それが、意識のある場合とない場合を麻酔などで操作して因果関係を掴もうとしている点です。

これまでの意識の研究では、たとえばドゥアンヌのように、無意識から人間の意識を解明する研究があります。

ドゥアンヌの『意識と脳―思考はいかにコード化されるか』は、サブリミナル刺激(人間が知覚できない刺激)を見せてその後の反応から人間の無意識の行動についてまとめています。

しかし、彼らの研究では、意識がある状態での無意識の行動を研究している訳であり、意識の有無を操作しているわけではありません

そのため、因果関係までは掴めていないのです。

他にも、精神疾患の意識障害を研究して意識の謎に挑もうとしている研究もあります。

たとえば、意識が混濁していてはっきりしていない状態とその状態から回復した状態とを比べたり、意識がはっきりしている人と意識混濁状態の人とを比べたりしています

しかし、この研究も精神疾患特有のものという要因が介在しているかもしれないし、意識混濁状態を操作して引き起こした訳でもないので、因果関係までは掴めていません。

それゆえ、トノーニらの研究は、他の意識研究と比べても科学的根拠がしっかりとした研究であり、なおかつ数値で分かりやすく示されるという点で群を抜いています。

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④まとめ

以上をまとめると以下のようになります。

  • 閉じ込め症候群という意識はあるが体が動かせない患者の研究が意識研究の発端になった。
  • 脳波とTMSという刺激装置を使うと、意識の有無によって脳活動に違いが表れる。
  • それを睡眠下や麻酔下などの意識のない状態とを比べることで意識の有無が分かる。
  • 他の意識研究と違う点は、因果関係にあり。

心理学や神経科学(脳科学)の最大の難問である意識を解明できるとどうなるのか?

計り知れない恩恵が人間にもたらされます。

一番は、冒頭のエピソードで悲しむ人を減らせることだと私は思います

閉じこめ症候群であれば、家族の希望がつながる

いつになるかはわからないが、いつかまた患者は何気なく家族と言葉を交わせるようになる

誤って脳死として「死」と判定されることもなくなる

入院中でも、家族と触れ合える喜びも共有できる

医療関係者や研究者だけではなく、そのような境遇の方やご家族の方、そして一般の人にも是非手にとってほしい一冊である。

たった数千円払うだけで、人の命と人生を救える方法を知ることができる。

購入して読んだ後に、医療の未来について考えてみてもいいのではないだろうか。

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