脳波を題材とする前に知っておいて欲しい１０のこと
連載形式で掲載しなおすことにいたしました。
本日中に短編版を非公開にし、いくらか加筆修正しつつ再掲載いたしますので、ブクマしてくださっている方には連載版への変更をお勧めします。（短編の方が便利！ ということであれば、いまのところ短編版の消去は考えていませんので、このままでも大丈夫です。）
⇒すみません最終的に2000字という大幅加筆＋修正となりました。
（連載版：http://ncode.syosetu.com/n8737cm/）
現在、この作品は非公開＋ランキング除外中です。（２／１５ ２１時）
０．はじめに
これからお話しするのは、いつか書こうかなぁとは思いつつ、私が書くことでもないだろうと放置しておりました「脳波」の話。どうしても気になることがあるのです。少々勘違いしてはおられませんか、と。いちいち指摘するのも心苦しく、基本的には「ううん」と唸りながら見過ごしてまいりましたが……なろうコンやら大賞やら公募が盛んな昨今におきまして、いくらなんでも書籍化を視野に入れた作品で誤用されてはまずいだろうと、べつに専門家でもなんでもない一介の学生の身で筆をとることにいたした次第にございます。
と、まあ、長ったらしい前口上はさておき。今回はとくに参考文献も用意せず、パッと思い浮かぶ限りの知識でお話しするつもりです。なので発展的な話は挟まずに、基本中の基本常識、もちろん知ってる方にとってはイマサラ感満載なことを、ありがちな勘違いを訂正するような形で簡単に紹介しようかと……うっかり手がすべって余談が含まれちゃう可能性はおおいにありますが、そこはどうぞ「またやってんな」と寛大な心で読み飛ばしてくださいな。
それでは、いつもどおりユルっと語ってまいりますので、ユルっと聞いていただければ幸いです。疲れたらいつでも休んでください。飽きたらどうぞお眠りください。本講義中の出入りは自由です。「トイレにいってきます」なんて報告も不要ですからね。トイレで読んでたって構いませんが。あ、こういうトーク不要ですか、そうですか……それじゃあ真面目にいきますよ？ ちょっとばかり堅苦しくなったって、決して手抜きじゃありませんよ？ そんなところで、どうぞよろしく。
――ユルッとなんちゃって脳科学講義の、はじまりはじまり。
１．脳波と思念波はちがう
そもそも「脳波」って、なんでしょうか。
脳から放出される謎の電磁波？ 周囲に影響を及ぼす微小な振動？ ――いいえ、ちがいます。「脳波」という言葉には、オカルト的な位置づけの「思念波」とは異なり、科学的に明確な定義があるのです。この２つを混同してしまわないことがまず重要です。
ちょっと私には「思念波」というものの定義が掴みかねるのですが、個人的には「伝われ、この思い！」みたいな感じでビビビビッと飛ばすものだと考えてます。電車内でイチャつく若いカップルに「くたばれリア充」と心の中で呪ってみたりだとか、そういうの。（※真面目にいくとか言った舌の根も乾かぬうちにすみません。こんなテンションで進みます）
脳波だって似たようなもんじゃないの？ と思われるかもしれませんが、これが全然ちがうのです。もちろん「念話」などの「PSI」とも別物なんですよ。
２．脳波は音じゃない
「波」といえば「振動」「振動」といえば「音」――というように、「脳波」という名称から、脳から発せられる微小な音や超音波、果ては衝撃波のようなものを連想する方もいるかもしれません。
ところが「脳波」は、一般に想像される「音」とは似ても似つかないまったく別のものです。なんだか字面が似てるだけ。他人の空似というやつです。
じゃあ本当の親戚はなにかと言うと、「心電図」とか「筋電図」がそれにあたるんですよ。ええっ波なのに図！？ と思われるかもしれませんが、病院等にある心電図のモニターを想像してみてください。実機を見たことがなければアニメや映画のワンシーンを思い浮かべていただいても大丈夫です。――そこには、電位変化を表す「波形」が表示されていますよね？ 「脳波」における「波」の正体もこれと一緒。波動は波動なのですが、空気を揺らす振動ではなく、電気的な揺れなんです。
つまり脳波とは、脳で観測された電位変化のこと。「脳波図」とでも言った方がおさまりが良いのかもしれません。電位がなにかピンとこない方は、そのまま電圧に置き換えて認識してもらってかまいません。頭皮上に配置した電極から電圧値を計測し、別の比較的安定していると思われる部位（耳朶などがよく利用されます）の計測値を基準電位として引くことで、ある特定部位の電位が得られます。継続的に測定を行うことで、電位の時間変化は波として観察できます。これが脳波。
ひとつ忘れられがちなポイントは、あくまでも「脳波＝電位の時間変化」ですから、瞬間的に取得できるものではないということ。
とりあえず、時間を横軸に、電圧を縦軸にもつ、うねうねっとした曲線のグラフを想像していただければまちがいないかと思います。
３．脳波は超微弱
頭皮上で計測される脳波がどのくらいの大きさか、ご存知ですか？
静電気くらい？ 乾電池くらい？ ――とんでもない！ 脳波の電位は、とっっても小さいんです。
具体的に言うと、ほんの数μVしかありません。μVと言われても、一般の方はピンとこないかもしれません。日本の住宅用コンセントから供給される電源が100Vです。これでは差が大きすぎてよくわかりませんね。乾電池ならどうでしょう。単一電池は約1.5Vです。だいぶ近づいたように思えますか？ いいえ、まだまだです。1μVは、1mVの1000分の1の大きさです。1mVは、1Vの1000分の1の大きさです。つまり、1μVは1Vの1000000分の1――脳波の振幅は単一電池1個の1000000分の1ほどの大きさでしかないのです。
ちなみに、意外に思われるかもしれませんが、「痛ッ」と感じる静電気の電圧はコンセントの比じゃないほど大きいので、興味があれば調べてみてくださいね。
４．脳波の発生源はシナプス
脳波が弱いのはわかったけど、どうしてそんなに小さいの？ と、疑問に思われる方もいるでしょう。脳波の発生メカニズムについて、ちょっとだけお話します。
「シナプス」という単語、聞いたことはありますか？ 私見ですが、この単語が出てくると、途端に専門的で小難しい話に繋がっていくことが多いような気がします。言葉は知ってるけどよくわからないという方が多いのではないでしょうか。
神経細胞同士を繋いでいる構造をシナプスといいます。名前は覚えなくても結構です。要するに、ある細胞の電位変化をつぎの細胞に伝える仕組みであり、脳内の情報伝達回路を形成しています。「電位変化」って、さっき聞きましたね。そうです、脳波です。なにかを考えたり記憶したり、脳は二十四時間フル稼働していますが、その際の電位変化はシナプスからもたらされます。
で、このシナプス――というか神経細胞そのものから、頭皮上の電極まで。どれだけのものに隔てられていると思いますか？ 脳の一番外側、大脳皮質から考えましょう。髄液、クモ膜、硬膜、頭がい骨、筋肉、頭皮――参考文献ないとか言いましたが嘘ですこの辺だけちょっと調べました――たくさんのものを通り抜けて、ようやく電位は測定電極まで届きます。もちろんその間に、どんどん大きさは小さくなりますし、雑音も入ります。そもそも神経細胞ひとつひとつの電位だけを測定するなんて不可能ですから、ひとつの電極から得られる脳波には、数百万個の神経細胞から伝わってきた電位――さらにはもっと遠く離れたところから伝搬してきた電位なんかも、ごっちゃに混ざっているわけです。
もちろん脳波の電位よりもシナプス電位のが高いですよ。専門外なので詳しくはないのですが、数mVというオーダだったような記憶があります。
５．脳波計は魔法の道具じゃない
脳波の測定には、多くの場合「脳波計」と呼ばれる機器を使用します。近年はだいぶ値段が下がってきてますが、研究に用いられるレベルのものとなると、最低でも10万円ほどするでしょうか。脳波計の担う役割はというと、電圧値の測定、増幅、A/D変換、フィルタ処理――とまぁ、ようするにほとんどやってくれちゃいます。私が普段使用しているタイプのものだと、一定間隔で取得された電極ごとの電圧値を出力データとして受け取れるので、その先の解析はまた別のツールの出番です。Excelなどの表計算ソフトでもできますが、一般的にはMAT-LAB simlink&EEGLABあたりがよく使われてそうですね。解析手法を考え、結果から考察するのは人の役目です。
で、脳波解析のなにが大変かというと、同一条件のデータを揃えることが非常に難しいんですね。男女差・個人差があることは容易に想像がつくと思うのですが、同じ人に対して同じ環境で同じ課題を提示しても、まるで異なる結果が出たりします。実験者による教示の仕方にも左右されますし、被験者の精神状態や集中度だって反映されます。そうやって得られたバラバラの――そして膨大な――データから一貫した傾向を見出し、その要因を特定するために、ありとあらゆる手段を用いるわけです。また、脳波というものがあまりにも小さく不安定なために、いろいろな「雑音」に悩まされたりもするわけですが……それはまた、後々。
とりあえず、脳波計をつかって「脳波」を測定したところで、そこから「思考を読み取る」なんていうのはとんでもなく難しいということだけご理解いただければ十分です。
６．α波を「聴かせる」ことは不可能
「モーツァルトの曲を聴くとα波が出てよく眠れる」という話を聞いたことはありませんか？ 比較的よく知られた話だと思います。ところがどうも、この話はしばしば誤解を招いているようです。
そもそも「α波」とはなんでしょうか？ 脳波の種類でしょうか？ ――はい、その通りです。脳波の成分は周波数帯域で分類されます。α波はその一種で、他にもβ派やδ派などが存在します。
では、「α波が出る」とはどういうことでしょうか？ そういう「特殊な波が外へ向かって放出」されるのでしょうか？ ――いいえ、ちがいます。「α波と呼ばれる周波数成分が多く含まれた波形が観測される」ことを、「α波が出る」と言っているのです。こう聞くと、だいぶイメージが変わりませんか？
つまりα波というのは、観測された脳波の成分に対する分類名であって、そういう「特殊な波」があるわけではないのです。そのためもちろん、「外部刺激によりα波を誘発する」ことはできても、「外部刺激としてα波を与える」ことは不可能です。
７．α波=眠くなる？
α波は、「睡眠が誘発されるような」リラックスした精神状態において比較的よく観測されます。脳波は外部刺激により誘導することができますから、「モーツァルトの曲を聴くとα波が出てよく眠れる」という言葉も、「周波数が近いモーツァルトの曲を聴くことでα波を誘導する」という意味で広まったものでしょう。
ただし、α波成分の増強が必ずしも睡眠を誘発するわけではありません。α波にも色々ありまして、リラックスした集中状態を意味することもあります。一流スポーツ選手が～とか、創造性が～とか言うときは、だいたいこのα波です。また覚醒状態にあっても、目を閉じている間α波の成分は増強します。逆に言うと、目を開いている間にはほとんど測定されません。
成分が増強する、とは、観測された脳波を周波数ごとに分類した際に、特定の周波数領域が締める割合が増えるということを意味します。つまりα波が増えるということは、同時に他の成分が減るということです。ザッと各成分の特徴を並べますと、「β波=覚醒平常時」「α波=覚醒リラックス」「θ波=睡眠と覚醒の境界」「δ波=熟睡リラックス」という感じです。α波って要するに起きながら寝てる状態なので、単純に「α波が出てる＝最高の精神状態！」というわけでもなかったりします。
８．脳波の強みは「手軽さ」と「時間分解能」
脳波計って安いんです。最低でも十万円クラスとか言ってたじゃねーかどこが安いんだよ！？ と思われるかもしれませんが、比較対象がfMRIとかですから……そりゃもうケタ違いに安いんです。お手頃価格。仕組みもシンプルで、誰にでも簡単に扱えます。そしてなにより、被験者にかける負担が少ない。「非侵襲」って言うんですが、要するに、頭切り開いて脳に電極ぶっさしたりしなくてもいいよ、っていうことです。昔はいろいろ面倒な作業があったようですが、いまでは電極の準備だけ整えて、脳波計をカポッとつけてもらえば、簡単に測定できます。もちろん測定方法が簡単だからと言って、あっさり高精度のデータがとれるというわけではありませんが、実験協力を気軽にお願いできるというのは大きな強みです。安全で後遺症がなく、子供にも使えますから、特殊な波形が観測される病気の判定手法に利用されてたりもしますね。
お手軽なだけじゃありません。脳波は時間的な変化を記録するものなので、時間分解能に優れています。複数の電極で測定することから、ある程度の空間分解能もありますが、こちらはfMRIの方が一段上です。脳内の信号伝達は意外と遅いので、脳波計でも十分観察できるんです。時間分解能に優れているからこそ、たとえば「感情の処理」といった内的事象の研究には適しているのですが……盛んに研究されてはいるものの、実用性とは縁遠い分野でもあります。
９．Brain Machine Interface
なろう作家にとって夢の技術と言えば、まず「BMI」でしょう。細かいシステムまで設定している方は少ないかもしれませんが、一大ブームを巻き起こした「VRMMO」なんかも、個人的にはBMIの延長としてとらえています。
……しかしこの略称、どこかで聞いたことはありませんか？ そうそう、肥満度チェック――とは何の関係もございません！ 頭文字の略称って被りますよね。「BMI」で検索しても埋もれちゃいますのでご注意を。
ここで言う「BMI」とは、「Brain Machine Interface」のことです。「BCI;Brain Conputer Interface」と言ったりもしますね。つまり、脳波を使って機械を操作するシステムのことです。BCIだともうちょっと広義に「脳波を使って意思を実現する」とか言ったりもしますが、とくに使い分けを意識する必要はないでしょう。調べてみたところ検索ヒット数は「ブレインコンピュータインターフェース」の方が多かったのですが、体感的には「ブレインマシンインターフェース」という方が通りが良い気がしますので、本稿ではこちらを採用しています。
脳波を使った義手の研究なんかが有名ですね。調べていただければわかると思うのですが、BMIという技術の歴史は意外と古くて、かれこれ50年近く研究されていたりします。SF作品でも、よく取り上げられてますね。実用化されたもののなかで有名なのは、「necomimi」とかでしょうか。脳波で動く猫耳。……どの程度脳波を解析してるのかは怪しいですが、発想は面白いですよね。BMIにおいては、脳波の意味を解析する必要性は必ずしもありません。脳内でどのような処理が行われているかはわからなくても、パターン認識のような形で「何かを動かそうとしたときの脳波」を基に「特定の脳波が出たときに機械を動かす」ことができればよいわけです。特別な訓練なく万人が自由自在に操作できるデバイスとなると開発は困難を極めますが、強く意識した際の脳波を鍵に機械を動作させることは、それほど難しくありません。また、脳波から瞬き等の身体動作を読み取って機械を操作するものもBMIと呼ばれますね。
１０．脳波から思考を読み解く
もう一個の夢の技術と言えば、「思考盗聴」でしょうか。少々響きが悪いですが、おあつらえ向きの単語が浮かばなかったので、犯罪臭のするワードに頼ってしまいました。BMIでも、たとえば「声を出せない人の考えを読み取って画面に表示する」というようなものであれば、こちらに近い技術かと思います。とはいえ、脳波から「思考を読み取る」のはとんでもなく難しいことであり、超能力のように考えていることを見透かされることはまだ当分ありえないと思いますから安心してください。すくなくとも非侵襲型の脳波で、詳細な思考盗聴が実現されるとはちょっと考えがたい……。もし実現されそうな目途があるというのなら、ぜひ教えていただきたいです。（侵襲型の脳研究には倫理的な問題もありますが、まったく行われていないわけでもないようです）
私が聞きかじったことがある範囲ですと、「夢の内容」を読み取ったり、「記憶」を操作したり、といった研究が行われているようです。この辺も基本的にはパターンマッチングなんでしょうか。人の認知過程の研究や、コミュニケーションツールとしての開発も行われています。すでに導入され始めているものだと、脳波による「快・不快」判定なんてものもありますね。最近話題の「ニューロマーケティング」というやつです。あくまでも、なんらかの刺激に対して反応を見せるかどうか、という単純な調査であり、「思考の読み取り」とはかなり趣の異なる技術かもしれませんが……同様の応用例として「嘘発見器」などもあります。
１１．おわりに。
創作において、厳密に事実に沿う必要性はありません。現在は不可能だけれど、将来的な技術の発展により実現される可能性が高いことなどは、積極的に取り入れて構わないと思います。いわゆるSFですね。そういう場合は、実現に向けてどういう問題をブレイクスルーしていく必要があるのかまで考えておくと、リアリティが増して厚みのある設定になるでしょう。
ただし、現在の知識で「絶対にありえない」とわかっていることは避けた方が無難です。ありえないことを書こうとするのなら、はじめから「ありえないこと」として書けばよいのです。魔法なら魔法、超能力なら超能力、解明されていない不可思議なものとして書けばよい。科学的に明らかになっているものを取りあげて、事実と反する記述をした場合、それは「創作」ではなく「虚偽」になってしまう。科学とは「もっともらしさ」の蓄積ですから、今現在「もっともらしい」とされている知見に根拠なく反すれば「これはおかしい」と疑われてしかるべきです。
極端な例を挙げると、犬に似せた架空生物に「ネコモドキ」などと名付けるのは勝手だけど、犬を登場させておいて「猫」と説明しちゃいけませんよ、ということです。さすがにそれはありえないよ、と思うかもしれませんが、それはあなたが「犬」と「猫」の違いを理解しているからです。「犬」と「猫」の違いがわからない人にとっては、犬を猫と呼ぼうが猫を犬と呼ぼうが気にならないことでしょう。
ですから、科学的な事象を作中に用いる際には、なるべく正しい知識を知っていてもらいたいなと思うのです。すくなくとも類似したものとの差異がわかる程度には。なにもかもを調べる必要はありませんが、科学的定義に反するような描写をしてしまうことだけは避けなくてはなりません。調べてもよくわからなければ、うまいこと曖昧に描写するなどして、すくなくとも間違ったことは言ってない、という段階まで持ち込んでしまえば勝ちです。ただし、一応それっぽくは見えますが、あんまりドヤるとつっこまれてボロが出ますから程々に。
どうか、小論文において「事実」と「意見」を混ぜてはならないように、小説においても「事実」と「創作」を混ぜないでください。混ぜる場合には、別の呼称を用いるなどして、読み手に「これは明らかな創作を含んでいる」と伝わる書き方を心がけてください。不特定多数の目に触れる場へ公表する際の責任、あるいはマナーとして、守られてほしいなぁと思います。
――と、ここまで本当にほとんど調べずに書いちゃったので、うっかり変なこと書いてたり、記憶違いしてる可能性もあります。自分で言っちゃあれですが、こういう作者不詳のコラムは「信頼できるソース」じゃありませんから、参考にするときには気をつけてくださいね！
以上、理工系学生Ａによる、なんちゃって脳科学講義でした。
補足：ウェブ上で信頼がおけるソースとしては「脳科学辞典（http://bsd.neuroinf.jp/wiki/）」などをオススメします。研究者向けなので小難しいですが、理化学研究所が編集しているサイトですし、項目ごとに執筆者や編集時期が明確に記されているので、信頼性はかなり高いと思われます。
