アレン研究所のオープンスコープチームは、心の謎を研究するためにブレインストーミングを起こそうとしている。
アレン研究所の OpenScope プログラムでは、科学者が脳の不思議な働きを研究することができます。たとえば、マジックマッシュルームが個々のニューロンに幻覚作用を及ぼす仕組み、過去の記憶が現在の認識に影響を与える仕組み、脳の視覚システムが動きや質感を解釈する仕組みなどです。
しかし、このプログラムのリーダーの一人である神経科学者ジェローム・ルコック氏は、まだ完全には解明されていない実験に非常に興奮していると述べています。この研究は、感覚データが私たちの意識に送られるメカニズム、つまり世界観、そしておそらく行動も変化させるメカニズムに関する理論を裏付ける可能性があるのです。
この実験は、シアトルに拠点を置くアレン研究所が「ブレインストーミング」と呼ぶオープンソースのプロセスを通じて、国際的な研究者コミュニティによってオンラインで微調整されている。
何世紀にもわたり、科学者たちは脳の働きを解明しようと試みてきました。そして何十年にもわたり、作家や映画監督たちは、オルダス・ハクスリーの『知覚の扉』や映画『オルタード・ステーツ』といった作品を通して、意識の謎を探求してきました。最近Apple TV+で配信開始されたSFスリラー『ダークマター』では、精神活性薬が架空の役割を果たし、使用者が異次元間を行き来する奇妙な感覚に対処するのを助けます。
しかし、アレン研究所のブレイン・オブザーバトリーで行われている実験には、何ら不思議な点はない。研究所の故創設者であり、テクノロジー起業家で慈善家でもあるポール・アレンは、ハッブル宇宙望遠鏡が天文学で、あるいは大型ハドロン衝突型加速器が物理学で果たしているのと同じ役割を、神経科学において果たすためにブレイン・オブザーバトリーを創設したのだ。
アレン・ブレイン・オブザーバトリーは、マウスの脳全体に広がる何千ものニューロンが刺激にどのように反応するかを研究しています。特に視覚系に関わる研究です。同研究所の最も有名な（そしておそらく最もクレイジーな）実験の一つは、マウスにオーソン・ウェルズのフィルム・ノワールの名作『悪魔の住む場所』の最初の3分間を見せ、脳細胞がどのように動画を処理するかを調べるというものでした。
アレン研究所は毎年、ブレイン・オブザーバトリーのツールを活用できる研究について、外部からの提案を募集しています。OpenScopeのプロセスは、LHCやハッブル宇宙望遠鏡（そしてジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡も同様）の研究時間を確保するために使用されているモデルに準拠しています。
「今後、コミュニティ全体の科学者がプロジェクトを提案できれば、非常に大きなインパクトが生まれると考えました。つまり、世界中の神経科学者がアイデアを提案できるような、アイデアのマーケットプレイスを作るということです」とルコック氏は語る。「そして、彼らと実験を行い、データセットを同様に幅広いコミュニティに公開します。」
この実験は国立衛生研究所からの助成金によって支えられている。
今年のブレインストーミング・プロジェクトは、通常のプロセスにクラウドソーシングの要素を加えています。計画されている実験の焦点は、予測符号化と呼ばれる脳機能理論にあります。
この理論は、脳が常に環境のメンタルモデルを生成・更新しており、感覚入力はそのモデルの誤りを特定・修正することを目的として処理されていることを示唆している。「おそらく、予測符号化こそが意識に栄養を与えていると言えるでしょう」とルコック氏は言う。
しかし、エラー訂正プロセスはどのように機能するのでしょうか？今のところ、それは謎です。「この理論における疑問は、脳のどこでエラーが計算されるのか、そしてどのニューロンがこの計算を行っているのかということです」とルコック氏は言います。
研究者たちは、この疑問を解決するための実験の可能性を概説した約40ページの文書にオンラインで寄稿しています。「すでに6つの実験が計画されています」とルコック氏は言います。「それがどのような結果をもたらすかを見ていきます。最終的には、コミュニティ全体で投票を行い、どの実験が最も影響力があるかを判断し、それを実行します。」
今年のOpenScopeの議題は予測符号化実験だけではありません。アレン脳観測所のデータ収集パイプラインを活用するために、他に4つの研究プロジェクトが選定されました。
細胞はなぜ幻覚状態になるのか？ ベルリン・フンボルト大学の研究者が主導するプロジェクトは、マジックマッシュルームに含まれる精神活性化合物シロシビンが、生きたマウスのニューロンの活動にどのような変化をもたらすかに焦点を当てている。プロジェクトリーダーの一人、ロベルト・デ・フィリッポ氏はニュースリリースで、この実験は「知覚、認知、そして意識そのものを支配するプロセスに関する根本的な洞察」をもたらす可能性があると述べた。
シロシビンが薬物治療に抵抗性のあるうつ病や不安症に効果があることは既に研究で示されており、ルコック氏は、OpenScopeの研究は、臨床応用に向けて幻覚剤を微調整する方法を示唆する可能性があると述べています。「どの細胞タイプが影響を受けるかを特定し、この薬の作用機序をより深く理解することで、将来的にはより標的を絞った治療薬を設計できるようになることを期待しています」と彼は述べています。
過去は私たちの現在の世界観をどのように形作っているのでしょうか？ イスラエルのワイツマン科学研究所の研究者たちは、マウスの脳活動を分析することで、脳の視覚系が時間経過による変化にどのように反応するかを解明しようとしています。ルコック氏によると、研究者たちは映画鑑賞マウスを対象としたアレン・ブレイン・オブザーバトリーの研究に着想を得たとのことです。
「私たちの動物たちは、ループ再生される映画を観ていました。そして、映画が最初に戻ることを実際に学習していることがわかりました」とルコック氏は言います。「彼らは基本的に、映画を最初から最後まで再生し、途中でゆっくりと変化する文脈があるという実験を設計することで、この効果を確認するように私たちに求めているのです。」
脳はどのようにして動く物体を追跡するのでしょうか？ フライブルク大学とベルリン工科大学の研究者たちは、マウスの脳が視覚データをどのように処理して動きを知覚するかを追跡する予定です。「彼らは、脳回路が矛盾する動きにどのように対処するかに興味を持っています」とルコック氏は言います。「何かが非常に速くこちらに向かってきたら、おそらくすぐに気づくでしょう。なぜなら、それはあなたの視界の他の部分とは異なる速度で動いているからです。そして、これは、例えば視界の隅で虎が飛びかかってきたときなど、避けたいときに非常に重要なのです。」
私たちは視覚だけでどのように質感を認識するのでしょうか？ ブリティッシュコロンビア大学とカルガリー大学の研究者たちは、アレン脳観測所を用いて、視覚野が様々な質感の見た目を解釈する際に果たす役割を研究します。この実験は、私たちが視覚的な手がかりをどのように用いて、物体のサブカテゴリー（例えば、リンゴの品種や犬の品種など）を区別するのかを解明する手がかりとなる可能性があります。「それがこのプロジェクトの目的です」とルコック氏は言います。「私たちが学習する際に、脳はどのようにして物体の表象を解きほぐすのでしょうか？」
OpenScope が事業を開始してから 6 年が経ち、Lecoq 氏は、このプログラムは神経科学の新しいモデルを反映していると述べています。「当社のプラットフォームは、データの取得とグローバルな共有を強化すると同時に、個々の研究室が独自の科学的研究のためにそれを活用できるようにします」と彼は言います。
OpenScopeは、このようにして、ポール・アレンが10年以上前に提唱したオープンサイエンスのアプローチを体現している。「これが私たちの神経科学の未来へのビジョンです」とルコックは語る。
ジェローム・ルコックは、アレン研究所の神経科学者であるクリストフ・コッホと共に、OpenScopeプログラムの共同リーダーを務めています。コッホは2021年にFiction Scienceポッドキャストにゲスト出演し、自身のサイケデリック体験と、そのような体験が意識の本質について私たちに何を教えてくれるかについて語りました。まだこのポッドキャストを聴いていない方は、ぜひ聴いてみてください。
ジェローム・ルコックによるボーナス読書推薦については、Cosmic Logに掲載されているこの記事のオリジナル版をご覧ください。また、Apple、Spotify、Player.fm、Pocket Casts、Podchaserで配信されるFiction Scienceポッドキャストの今後のエピソードにもご期待ください。Fiction Scienceが気に入ったら、ぜひポッドキャストに評価を付けて、今後のエピソードの通知を受け取るためにご登録ください。
