研究は意識の根源を探る新たな手がかりと新たな疑問を発見した

研究開始から7年、神経科学者たちは、人間の意識に関するどの理論が最も的を射ているかを判断するために設計された画期的な研究の結果を発表しました。その結果は明らかに複雑です。

残念なことに、どちらの主流理論も、意識の発生過程を説明する上で明確な優位性を持っていなかった。朗報なのは、研究者たちがどこを探すべきかについて新たな手がかりを得たことだ。

この取り組みのリーダーの一人である、シアトルに拠点を置くアレン研究所の優秀な研究者クリストフ・コッホ氏は、議論の現状に勇気づけられたと語った。

「敵対的協働は、アレン研究所のチームサイエンス、オープンサイエンス、そしてビッグサイエンスという使命に合致し、人類にとって最大かつ最も長年にわたる知的課題の一つである心身問題に貢献するものです」とコッホ氏はニュースリリースで述べた。「この謎を解明することは、私の人生における情熱です。」

本日ネイチャー誌に掲載された研究の歴史は、2018年にアレン研究所で開催されたワークショップに遡ります。議論は意識の本質に関する2つの異なる仮説に焦点を当てていました。

統合情報理論（IIT）として知られる仮説の一つは、情報が処理される際に脳のさまざまな部分の相互作用と協力を通じて意識が生じるというものです。

「IITは、システム（脳など）内の情報が高度に繋がり、統合された時に意識が出現することを示唆しています。そして、情報が統合された状態を維持する限り、意識的に知覚されるのです」と、IITの提唱者であるコッホ氏はGeekWireへのメールで述べた。「IITは意識から出発し、脳のようなあらゆるメカニズムが意識を持つために従わなければならない因果関係を推論します。」

もう一つの有力な仮説は、グローバル・ニューロン・ワークスペース理論（GNWT）と呼ばれています。「GNWTは、脳領域のネットワークが脳内の重要な情報をスポットライトで照らし出し、それを意識に入った瞬間に広く発信し、 意識 体験を生み出すと示唆しています」とコッホ氏は述べています。「GNWTは心理学と神経科学を基盤とし、そこから意識を抽出しようと試みています。」

どちらの仮説を支持する証拠を見つけることは可能だったのだろうか？2019年、コッホ氏と他の研究者たちは、この問題に対処できると考えられる一連のテストを考案した。コジテート・コンソーシアムは、12の研究所から256人の被験者を募集し、彼らの脳活動を記録した。

研究チームは、被験者が画面上の顔、物体、文字、記号などの一連の画像に反応している間、脳の血流、電気活動、磁気共鳴信号をモニタリングしました。これらのデータポイントはすべて分析され、脳の領域間でインパルスがどのように伝達されるかを追跡しました。

意識の神経的つながりが前頭前皮質にまで遡ることができれば、GNWT仮説を支持することになる。しかし、意識に関連する脳活動が脳の後部、後部皮質に集中しているのであれば、GNWT仮説に反論し、IIT仮説を支持することになる。

「ここでは、後部皮質が決定的に有利な証拠が示されています」とコッホ氏は述べた。「意識的な経験に関する情報は前部では得られなかったか、あるいは後部よりもはるかに弱かったかのどちらかです。これは、前部葉が知性、判断力、推論力などに不可欠である一方で、視覚、つまり意識的な視覚知覚にはそれほど深く関わっていないという考えを裏付けています。」

実験結果は、意識と相関する脳活動が、意識体験が持続する限り継続することを示唆しました。これは、GNWT（脳波理論）の予測に反するものでした。GNWTは、そのような活動は体験の始まりと終わりにピークに達し、途中で低下するはずだと予測していました。

しかし、3 回目の実験では、GNWT が優勢でした。研究者らは、脳の初期の視覚皮質領域と脳の前部の間に高周波振動があることを発見しましたが、IIT 仮説で予測されたように、それらの初期の視覚領域と脳の後部の間には高周波振動は見られませんでした。

コジテート・コンソーシアムは2023年に実験の進捗状況報告書を提出し、明確な勝者は出ていないことを認めつつも、研究を継続することを約束した。明確な結果が得られなかったため、コッホは哲学者との数十年にわたる賭けに敗れ、高級ワイン1ケースでその賭けを支払った。

今週のネイチャー誌に掲載された研究論文の中で、コンソーシアムの科学者たちは、まだ勝者を決定していないことを認めた。しかし、意識と関連していると思われる脳の領域に関する有用な情報も得られた。

「視覚皮質、腹側頭葉、下前頭葉に意識内容に関する情報が見つかり、刺激の持続時間を反映する後頭葉と外側側頭葉の持続反応、前頭葉と初期視覚野の内容特有の同期が見られた」と研究者らは報告した。

コッホ氏は、人生の最も深い謎の一つを探求し続ける理由はたくさんあると語った。

「意識の基質、そして誰がそれを持っているのか（大人、言語を習得する前の子ども、妊娠中期の胎児、イヌ、ネズミ、イカ、カラス、ハエなど）を理解したいのであれば、概念的な理由（なぜこれらなのか、他の理由ではないのか）と臨床的な理由の両方から、脳の根本的なメカニズムを特定する必要があります」と彼は電子メールで述べた。

無反応患者の精神状態を判断できることは、延命治療を中止するかどうかの判断において決定的な違いを生む可能性がある。集中治療における死亡の半数以上が治療中止後に発生していると示唆する研究もある。しかし、コッホ氏は、無反応患者の約4分の1は実際には意識があるものの「ベッドサイドでそのことを伝えることができていない」という研究結果を引用した。

コッホ氏は、反応のない患者のための「意識メーター」として機能する医療機器の開発に取り組むベンチャー企業、イントリンシック・パワーズの創業者の一人です。この機器は経頭蓋磁気刺激法を用いて脳を刺激し、その反応を確認します。「IITが意識の正しい理論であるかどうかはさておき、この機器は意図通りに機能します」とコッホ氏は述べました。

長年にわたる敵対的協力実験の結果は決定的なものではないと判明したが、コッホ氏はIITの研究を諦めていない。「課題は、3つ目の予測における無結果を説明する方法を見つけることです」と彼は述べた。「私たちは現在、その研究に取り組んでいます。」

コッホ氏は、ネイチャー誌に掲載されたコジテート・コンソーシアムの研究論文「グローバル・ニューロン・ワークスペースと意識の統合情報理論の敵対的検証」の40名を超える著者の一人です。本研究の責任著者は、ニューヨーク大学グロスマン医学部のルシア・メローニ氏です。