脳波検査の歴史

初期の電気実験から始まり、脳活動のリアルタイムな解明を可能にする現代神経科学の礎へと発展したEEG研究の歩みをご紹介します。ガルヴァーニやハンス・ベルガーといった先駆者たちから、今日のデジタル・マルチモーダルシステムに至るまで、EEGは認知、行動、脳機能に対する理解を深め続けています。そして、iMotionsのようなプラットフォームが、統合的で誰もが利用しやすい研究の未来を切り拓いています。

脳波研究の過去、現在、そして未来

脳波検査（EEG）は、現在の人間の脳に関する研究において中心的な役割を果たしており、80年以上にわたって用いられてきた。脳機能を記録する手法として、これは依然として神経細胞の活動と直接結びつく数少ない手法の一つである。

ニューロンが発火し、互いに信号を送り合う際、電流が発生します。これらの電流が一度に十分に発生すれば、電極でそれを検知することができ、脳がどのように機能しているのかを探り始めることができます。このツールが現代の研究にどのような影響を与えてきたかを理解するには、その歴史を振り返ることが役立ちます。 本記事では、EEGの基礎と発明、長年にわたるその活用の歴史、そして現在の用途について探っていきます。 

脳波検査（EEG）の歴史は、決して順風満帆な道のりではありませんでした。その過程では、不気味で奇妙なものから、単に誤解されていたものまで、いくつかの誤った方向へと逸れてしまったこともありました。今日行われている研究ははるかに進歩していますが、その起源に直接さかのぼることができるのです。

はじめに……

私たちの旅は、ルイジ・ガルヴァーニ（1737-1798）から始まるかもしれません。この著名な科学者は、数多くの業績や発見の中でも、電気刺激によってカエルの後肢をピクピクと動かせたり曲げたりできることを実証しました。電流が神経線維を刺激し、筋肉の収縮を引き起こすのです。もちろん、この発見はその後長年にわたり、理科の授業で不気味な実演が行われるきっかけとなりました。 しかし何よりも重要なのは、ガルヴァーニが、電気が私たちの体を制御しうる力であることを初めて示した人物であるという点だ。これは生物科学にとって画期的な瞬間であり、今日の神経科学に対する私たちの理解の基礎となっている。

科学的な精神は欠けていたものの、同じ原理に基づいて、ガルヴァーニの甥であるジョヴァンニ・アルディーニ（1762-1834）は、電気と死んだばかりの犯罪者の遺体を組み合わせ、不気味な街頭ショーを披露した。彼は、あの有名なカエルの実験を人間規模で再現したが、その結果は非人道的なものとなった。

これが人々の注目を集めると同時に苦情も招いたというのは、おそらく驚くべきことではないだろう。しかし幸いなことに、ガルヴァーニの教訓を活かし、まもなくより科学的な取り組みが始まることになった。それには、エミール・デュ・ボワ＝レイモン（1818-1896）の洞察力と、ヒトの細胞内の電気的性質に関する彼の知識が必要だった。 ブワ＝レイモンは、活動電位の根本的なメカニズム、すなわちニューロンがどのように発火し、あるいは他のニューロンに信号を送るのかという理解の先駆者となった。これが私たちの脳のコミュニケーションの仕組みである。したがって、ブワ＝レイモンは、私たちの身体が電気的であるだけでなく、脳もまた電気的であることを示したのである。

こうした先駆的な科学者たち（そして、ここでは言及されていない多くの人々――例えばボルタ、オーム、ファラデーなど）の研究によって、リチャード・キャットンが脳の電気的記録を開始するための土台が築かれた。これは、今日我々が知っている脳波（EEG）実験に類似したものである。 脳の半球（ウサギやサルの脳ではあるが）に電極を取り付けることで、彼は行動に応じて電流が変化し得ることを示した。この発見は『ブリティッシュ・メディカル・ジャーナル』に4分の1ページにも満たないスペースで掲載されただけで、ほとんど無視され、彼の訃報記事でも触れられることはなかった。科学の世界では、名声などほとんど得られないこともあるのだ。

脳波検査の父

この革新をさらに前進させたのは、神秘的な事柄を愛し、テレパシーを信じていたドイツの精神科医、ハンス・ベルガー（1873-1941）の知性であった。 1929年、彼は『人間の脳波について』を発表し、今日我々が知る技術とほぼ同じ形態の脳波（EEG）を実証した。この論文は44ページにわたり脳波の仕組みを詳述し、脳全体で生じる電気的活動の波形を綿密に記録していた。

これらの波――神経振動――は、何千ものニューロンが同期して発火する「オーケストラ」が、脳波（EEG）によって検出・測定可能な電場を生成し得ることを示していた。ベルガーの装置は粗末なものだったが、その発見は実に驚くべきものであった。この見解は科学界の多くの人々に共有されたが、彼らは最終的に、この途方もない発見の正当性に疑問を呈した。 その後9年間にわたり14本の論文を発表し、彼は批判を退け、EEGに関する考えを綿密な詳細とともに展開していった。

1939年までに、科学者たちはすでに神経活動の周波数を表すために「アルファ」や「ベータ」という言葉を用い、てんかん研究における応用について議論していた。 覚醒状態の人間の神経活動において最も一般的な波形であるアルファ波は、当初「ベルガー・リズム」として知られていた。これはふさわしい呼称ではあったが、結局長くは定着しなかった。1939年当時、世界は当然ながら戦争の勃発に大きく揺さぶられていた。これは必然的に科学の多くの分野に打撃を与え、脳波（EEG）研究も例外ではなかった。

しかし、1945年までに、ウォルターとドーソンは脳波検査の利用が今後も拡大し続けると予測していた。「平和な状況が戻れば、脳波計の導入を希望する施設の数も増えるだろう……」。未来を予言することは難しいが、この予測は的中した。

今後数十年

1950年代になると、議論は主に2つのトピックに集中していた。1つはハードウェアに関するもので、自動化と現地化への取り組みが熱く議論されていた。もう1つのトピックは薬物に関するものであった。当時の「薬典」には、錯化剤、軽度の催眠薬、抗真菌薬などが整然と列挙されていた。 セム＝ヤコブセン博士は、メスカリンやリゼルグ酸ジエチルアミド（通称LSD）の投与を通じて、薬物研究と脳波記録の限界を押し広げたことで特に知られていた。これは、今日とはかなり異なる科学の時代であった。

1966年に『ブリティッシュ・メディカル・ジャーナル』（当初、リチャード・キャットンによる脳波実験の成功に関する簡潔な報告を掲載した雑誌）が発表した報告書では、英国における脳波検査サービスの数が少なすぎると指摘されていた。当時、装置の使用には「記録係」と「医師」の両方の協力が必要であったことを踏まえると、現在ではその状況が一変し、脳波研究がかつてないほど容易になったことを、少なくとも喜ばしく思うことができる。

その後数十年にわたり、脳波検査（EEG）の利用は様々な用途で継続的に拡大していった。研究者たちは、脳波記録の簡便さと得られる知見のおかげで、脳の病理、機能、および行動に関する研究において進展を遂げた。こうした進展は、特に睡眠研究やてんかんの診断において
顕著であり、また、その高い時間分解能は、MRI／fMRIの高い空間分解能を補完する適切な手段となっている。

意識や自由意志から、人類初の脳間インターフェースに至るまで、より専門的な分野の研究も行われてきた。後者は、脳波検査（EEG）の父であるハンス・ベルガーにふさわしい発明と言える。なぜなら、彼が信じていたテレパシーは、技術的には（もちろん神秘的な要素は一切排除された形ではあるが）真実であることが証明されたからである。

今日の進捗はどうなっていますか？

近年、脳波検査（EEG）の利用は、その固有の利点を最大限に活かしています。画像診断法として、比較的安価で携帯性にも優れるようになったため、幼児や乳児を対象とした研究で広く活用されるようになりました。子供たちが科学研究の対象として扱いにくい存在であることは周知の事実ですが、こうした柔軟性こそが、発達初期の脳に関する理解を深める上で不可欠な要素となっています。 また、他の生体計測や画像診断ツールとの組み合わせが容易になったことで、以前は単独で得られていた知見が強化され、研究者が脳や心の奥深くをこれまで以上に深く観察できるようになった。

脳波（EEG）研究における最も画期的かつシンプルな革新の一つは、記録方式がアナログからデジタルへと移行したことでしょう。電気信号がインクによって紙に書き出されていた時代は、もはや過去のものとなりました。文字通りの「データの巻物」は存在せず、代わりに研究者自身がデータをスクロールして確認できるようになりました。自動化・統合化されたコンピュータ脳波システムの台頭により、研究に活用しやすい柔軟なシステムが提供される一方、新しく革新的な解析手法によって、その出力が最大限に活用されています。

iMotionsは、EEG実験の実施プロセスを簡素化すると同時に、他の生体計測データとの柔軟な連携と互換性を提供することで、EEGを用いた研究の向上を牽引しています。このソフトウェアソリューションは、刺激の提示と被験者データの記録を同時に行うことができるオールインワン環境を提供します。 科学の進歩はかつてないほど急速であり、その速度はますます加速しています。iMotionsは、その最前線に立ち、EEG研究をはじめとする分野において、今後も先導し続けるよう設計されています。

ガルヴァーニの時代から長い道のりを歩んできました。多くの疑問には答えが出ましたが、人間の脳を理解しようとする探求には、まだ時間がかかるでしょう。iMotionsは、そうした疑問の解明に貢献し、今後もずっと、脳波（EEG）の歴史の一翼を担い続けていきたいと考えています。