この研究は Brain 誌に掲載されており、非侵襲的な脳-コンピュータ・インタフェースの扉を開き、潜在的な意識を隠したまま昏睡状態のように見える患者が医師や家族とコミュニケーションを取れる可能性を示唆しています。
「過去10年間、私たち自身と他者の研究によって、昏睡状態に見える急性脳損傷患者の多くが、話したり手や目を動かして伝えたりすることができなくても、一定の意識を保っていることが示されてきました」と、本研究を率いたコロンビア大学バジェロス医科大学院の神経学教授、Jan Claassen 医師は述べています。「私たちの脳-コンピュータ・インタフェースはまだ第一歩に過ぎませんが、原則として将来的にはこれらの患者のいくつかに声を取り戻させる手助けができる可能性があることを示しています。」
潜在意識の検出には、患者ケアを導くうえで莫大な可能性があることを示しました
Jan Claassen
クラッセン氏は、ニューヨーク＝プレスビテリアン・コロンビア大学アービング医療センターの神経集中治療部門の医療ディレクターでもあり、昏睡様状態で質問や医師・家族の指示に反応できない脳損傷患者の「隠れた意識」を認識する先駆者の一人として長年活動してきました。
2019年、彼のチームは標準的な EEG 技術と AI を用いて反応の乏しい脳損傷患者の脳波を分析し、潜在的な意識の兆候を検出した割合が15%に上ることを突き止めました。この数字は、それまでこの現象をほとんど報告してこなかった集中治療領域に衝撃を与えました。これらの患者は医師の指示—瞬き、拳を作る、つま先を動かす—には反応しませんでしたが、EEG 記録の分析は患者が従おうと試みているものの筋肉を動かせなかったことを示していました。クラッセンの研究チームは後に、認知機能と運動機能のこの乖離が、より高次の認知を担う脳領域と筋肉運動を制御する領域との間のコミュニケーションの崩れによって生じるという証拠を突き止めました。
クラッセンの研究では、認知運動解離（CMD）を持つ患者は意識を取り戻し、日常生活の機能をかなり回復する可能性が高いとされています。CMD の識別技術は研究以外の場ではまだ利用できませんが、将来的には回復の見込みが最も高い患者を医師が特定する手助けになる可能性があります。「潜在意識を検出することには、患者ケアを導くうえで大きな可能性があることを示してきました」とクラッセンは語ります。
もし反応しない患者に潜在的な意識があるなら、基本的な欲求を伝えたり自分の願いを表現したりするためのコミュニケーションを可能にする技術を開発できるかもしれません。近年、脊髄損傷による麻痺を持つ患者が移動機器を操作できるよう支援するための脳-コンピュータ・インタフェース技術が開発され、運動や言語機能に影響を及ぼす神経変性疾患を持つ患者とのコミュニケーションを促進することも示されています。これらの技術は、思考を命令信号へと変換するために脳表面にコンピュータチップを埋め込むことを含みます。しかし、重篤な急性脳損傷を負い反応のない hospital での患者にとって、このアプローチは必ずしも最適とは言えません。
代わりに、クラッセンのチームは、脳損傷患者の頭部に EEG ワイヤを取り付け、これを用いてコンピュータを思考で操作する訓練を施しました。これは脳損傷患者のモニタリングの一部として日常的に行われる方法です。彼らはこの仕組みを使って、患者に対して次のような簡単な課題を設定しました。患者のヘッドフォンからビープ音が鳴り、録音音声が「手を開閉してビープ音の周波数を調整してほしい」と指示します。患者がその課題を試みると、脳からの電気的インパルスがベッドサイドのコンピュータへリアルタイムで伝わり、信号が分析されます。声はビープ音の周波数を変えたときに患者を励まし、目標を達成したときには称賛します。
研究では、クラッセンのチームが入院後数日経過した41名の臨床的に反応が乏しい急性脳損傷患者を対象にこのシステムを試験しました。短期間の訓練の後、およそ3人に1人が思考だけでビープ音の周波数をコントロールできるようになり、CMD が別の検査で検出された全員を含むことが分かりました。驚くべきことに、これらの患者は重度の脳損傷を負ってから数日でビープ音の制御を獲得しました。
以前の研究では fMRI を用いて反応のない患者から「はい」か「いいえ」という簡単な質問への答えを得ることは可能だと示されましたが、fMRI は日常臨床での実用には適していません。「だからこそ、私たちのシステムは大きな進歩です」とクラッセンは述べます。「EEG はICU で毎日臨床的に使用されています。高度な部分は、私たちが作成したリアルタイムでデータを分析し、患者へのフィードバックを調整するコンピュータ・プログラムだけです。」
研究参加者とその家族は、愛する人のための脳-コンピュータ・インタフェースを持つことが有用であり、技術を改善する方法として、個別の機能の追加（愛する人の声、文化的背景に適した詳細、痛み・空腹・覚醒の検知など）についての提案を挙げました。「私たちの目標は、患者が医師や家族に自分の感情を、例えば痛みがあるのか空腹なのかといったことを、より直接的なコミュニケーションで伝えられるよう、システムをさらに洗練させることです。潜在意識を持つ患者や認知運動解離を抱える患者は、表情を示したり何らかの形で伝えることができません。これこそが私たちの研究が根本的に変革をもたらし得る点だと私は考えています。」
出典：コロンビア大学イルビング医療センター
