News Feature

植物状態の「意識」を探る

意思伝達が不可能とされてきた植物状態の患者と、脳スキャン技術を使ってコミュニケーションをとる方法が見つかった。これを発見した神経科学者Adrian Owenは今、この手法を臨床現場に導入しようと奮闘している。

拡大する

JOHN HRYNIUK

Nature ダイジェスト Vol. 9 No. 9 | doi : 10.1038/ndigest.2012.120914

原文:Nature (2012-06-14) | doi: 10.1038/486178a | THE MIND READER

David Cyranoski

「23号」と名付けられた男性患者について話すとき、神経科学者であるAdrian Owenは今でも生き生きとした表情になる。その患者は24歳のときに交通事故で重い障害を負った。命は助かったが無反応になり、神経科医に植物状態と診断され、その状態で5年が経過したところだった。当時ケンブリッジ大学(英国)にいたOwenは、リエージュ大学(ベルギー)の研究者たちとの研究で、その患者を機能的磁気共鳴画像化(fMRI)装置に寝かせて質問を始めた。

すると信じられないことが起こった。なんと、患者が質問に答えてきたのだ。正確に表現すると、質問に反応して、損傷した脳の特定部分への血流が変化した。そのためOwenは、この23号患者には意識があり、コミュニケーションがとれる状態にあることを確信したのだった。それは、植物状態にある人間と情報交換した初めての例となった。

植物状態の患者は、昏睡からは覚めており、意識があるとみられている。彼らの脳の一部領域は機能しており、歯ぎしりをしたり、顔をしかめたり、ランダムな眼球運動をしたりすることは可能と考えられている。また、こうした患者には睡眠と覚醒のサイクルも見られる。しかし、外界の状況をわかっているようすはなく、そのため医師たちは、認知、知覚、記憶、意思表示のために必要な脳部位が、根本的に損傷していると考えてきた。植物状態の患者たちは、半分死んだものとして扱われるのが普通である。

こうした背景もあって、2010年にOwenが報告した発見1は大ニュースとなった。医学倫理学者Joseph Finsと神経科医Nicholas Schiff(どちらも米国ニューヨーク州のコーネル大学ウエイル医学校)はこの発見を、「臨床診療に変革をもたらす可能性がある」と評した2。ウェスタン・オンタリオ大学(カナダ・ロンドン)はさっそく、2000万カナダドル(約1億6000万円)を提示し、Owenを ケンブリッジ大学から引き抜いた。この資金は、Owenらの手法の信頼度や精度をさらに高め、より安価で可搬式の装置を開発するためのものだ。世界に何十万人もいる植物状態の患者の一部でも助けようとするなら、これらの改善目標をすべて達成する必要があるとOwenは考えている。「患者とのコミュニケーションの糸口をつかむのは簡単ではないですし、患者と家族がこうしたツールで日常的にコミュニケーションできるまでには、時間もかかるのです」と彼は言う。

しかし、研究者の多くは、植物状態の患者に意識があるというOwenの主張に対して否定的である。それでもOwenは、この技術の臨床応用をめざして実用化研究を進めている。彼は、この技術によって、リハビリテーションに結びつきそうな軽症患者を見つけ出したり、鎮痛剤の投薬量を管理したり、さらに一部の患者では気持ちや欲求を探ったりすることも可能になると期待している。「最終的には、患者と家族の方たちに役立つものを提供できるでしょう」と彼は話す。

ただしOwenは、今のところ、患者に対して最も厳しい質問をすることには消極的だ。それは「延命治療を停止して欲しいかどうか」という質問のことで、それを考えるのは時期尚早だと言う。「こうした質問によって導かれる結果は、倫理的にも社会的にも非常に複雑です。なので、この質問を始める前に、結果に対してどう対処すべきなのか、明確にしておく必要があるのです」と釘を刺す。

閉じ込められていた意識をすくい上げる

赤みがかった短い髪に顎ひげという風貌のOwenは、話し上手で、メディアに出ることもいとわない。彼のホームページには、テレビやラジオに彼が登場した際の動画や音声ファイルのリンクが一面に並んでいる。

Owenの記憶では、彼の実験のルーツは1990年代後半までさかのぼる。その頃、彼は、fMRIなどの技術の臨床応用についての概説を書くよう依頼された。その仕事をしている中で、「自信が揺らいだ」という。神経画像検査によって、脳内マッピング研究でわかったことの多くを確かめることはできたが、新しいことをしていた訳ではなかったからだ。「心理テストをマイナーチェンジし、それで何が起こるかを見ただけでした」とOwenは言う。実際の臨床応用に関して、「収穫が何もないことを痛感しました。我々全員がそれを実感したのです」。

Owenはぜひ新しいことを見つけたいと思った。そして1997年に、彼は同僚たちとチャンスをつかんだ。その「糸口となった」患者は、Kate Bainbridgeという26歳の女性患者で、ウイルス感染症のために昏睡状態に陥っていた。一般に、昏睡は2〜4週間続き、その後患者は死亡するか、完全に回復するか、まれに植物状態、もしくは「ごくわずかに意識がある状態」になる。ちなみに、この「ごくわずかに意識がある状態」は、最近、「意識的活動の気配が断続的に見られることを特徴とする」という明確な分類区分がなされるようになった。

Bainbridgeは、感染症が治って数か月後、植物状態にあると診断された。Owenはすでに、健康な人に陽電子放射断層撮影法(PET)を使って、見慣れ た顔を見たときに脳の紡錘状回顔領域(FFA)という部分が活性化されることを明らかにしていた。そこで、研究チームは、Bainbridgeに見慣れた人たちの顔を見せながら彼女の脳をスキャンした訳だ。すると、「特にFFAがクリスマスツリーのように浮かび上がったのです。それがすべての始まりでした」とOwenは思い出す。

その後、Bainbridgeの脳は少なからず機能していることがわかり、リハビリテーションもうまくいった3。2010年には、まだ車椅子に乗っていたものの、それ以外の点では活動的で、彼女はOwenに、自分の脳をスキャンしてくれたことに対して感謝の言葉を伝えてきた。「もし私が選ばれていなかったら今頃どうなっていただろうか、と考えるとゾッとします。まるで手品師のように私を見つけてくれて、本当に感謝しています」と彼女は書いてきた。

Owenは視覚テストから聴覚テストへ移行し、認知のはしごを上るように、基本的な音知覚から言語知覚へ、そして次は会話に関する理解へと研究を進めた。例えば「The dates and pears are in the bowl」(ナツメヤシの実と洋ナシがボウルに入っている)という文章には、同音異義語が2つ入っている。datesはナツメヤシとデート、pearsは洋ナシとペア(pairs)である。こうしたあいまいさがあると、健康な人では、それらの言葉を理解しようと活発に脳が働き、それがfMRIの特徴的なパターンとなって現れる。そこで、脳卒中で無能力状態になった30歳の男性に同じ文章を聞かせてみた。すると、健康な人と同じパターンを示したのだ4。ただし、これらのサインが「理解」という機能を示していることを誰もが確信していた訳ではなかった。「私が神経科医や麻酔医の所に行って、彼は言葉を理解していますと言っても、いつも『ところで彼は意識があるの?』と聞かれました」とOwenは打ち明ける。彼は、懐疑的な人たちを説得するためには違う実験をする必要があると考えた。

「はい」ならテニスをイメージ

そして2006年6月、ちょうどテニスのウィンブルドン大会開催期間中に、Owenは後に大ニュースとなる研究を実施した。健康で意識のある成人がテニスをしているところを思い浮かべた場合、大脳運動皮質の補足運動野と呼ばれる領域に一貫して活性化が見られる。また、家の中を歩き回ることをイメージした場合には、脳の中央部にある海馬傍回が活性化する。Owenは、交通事故に遭ってから5か月間、無反応だった植物状態の23歳の女性のfMRIスキャンを取りながら、テニスをしているところと、自宅の部屋から部屋へ歩いているところを思い浮かべるよう話しかけた。するとその女性患者は、健康な被験者ときわめてよく似た脳活動パターンを示したのだ。そのためOwenは、彼女が意識があることが実証されたと考えた。この結果はScienceに1ページの論文5という形で掲載され、それに対して戸惑いと疑いの声が上がった。「2通りのEメールが届きました。すばらしい成果だというものと、この女性に意識があると言えるのか、というものの、どちらかでした」とOwenは話す。

また、この場合の反応は意識があることを意味するのではなく、膝蓋腱反射 (脚気検査で膝を木槌でたたいたときの反応)のような不随意的なものだと強く主張する研究者もいた。カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)の心理学者Daniel Greenbergは、ScienceのTechnical Comment欄で、「その脳の活動は、問いかけた最後の単語によって無意識的に引き起こされたものであり、その単語がイメージさせる項目を単に参照しているにすぎない」と述べた6

しかしOwenは、自らの正当性を強化することに努めた。彼はリエージュ大学の神経科医で神経科学者でもあるSteven Laureysとともに、植物状態もしくはわずかに意識のある状態の患者54人のうち5人が、最初の1人の女性患者と同じように反応したと報告した1。うち4人は植物状態だった。その後、研究チームは手法を洗練させ、脳スキャンで明快にわかるイメージの想定によって、患者23人に質問に答えてもらった。つまり、「はい」ならテニスをしているところを、「いいえ」なら家の中を歩き回っているところをイメージしてもらうのだ。

「あなたの父親の名前はThomasですか」、「いいえ」。「兄弟はいますか」、「はい」。「姉妹はいますか」、「いいえ」・・・・・・。もちろん、この実験は患者にとって楽な仕事ではない。Owenの実験手順では、患者に30秒間集中してもらい、その後30秒間休んで、それを何度も繰り返すことにしている。

ある日、OwenはfMRIデータを表示するコンピューター画面の前で、補足運動野の活動を意味する青色の線を追っていた。その線が「回答」時間中に上昇すれば「はい」である。休息時間中には、この線が急降下する。一方、海馬傍回の活動を意味する赤色の線の上昇は「いいえ」だ。これら2つの線はくっきりと鮮明であるため、駄洒落好きのOwenは、これを「脳なし作業(no-brainer)」と呼んでいる。「この人が何を言おうとしているのか、理解するのに専門家である必要はないんですよ」と彼は言う。その患者は6問のうち5問に正しく答えた1

神経画像検査の専門家であるテキサス大学オースチン校(米国)のRussell Poldrackは、Owenの手法は着眼点が優れていると話す。「以前だとわからなかったことをfMRIが教えてくれる例を誰かに見せたいと思ったら、私もこの手法を使いますよ」と彼は言う。

しかし、インペリアル・カレッジ・ロンドン(英国)の臨床神経科学者Parashkev Nachevは、この研究を、「意識が二元的現象だとする前提に立っている」と批判する。確かに、ある種のてんかん発作を起こす人たちのように、意識がない状態でも限られた反応は見られる。では、植物状態の人々は、認知という一連の機能に関して、どの程度の能力が残っているのだろうか。それを明らかにするには、もっとデータが必要だとNachevは言う。

Owenも、意識が「オン状態かオフ状態のどちらかにあるもの」ではないという意見には賛成する。彼は意識を、脳内で共同して働く多くの「モジュール」が作り上げた「創発特性」(モジュールの性質の単純な総和を超えた全体的特性)だと考えている。彼の行う訓練で、反応があって意識があると見なせる患者は、これらのモジュールがそれなりに機能している状態だと考えられる。テニスが何かを理解するためには長期記憶が必要であり、質問や指示を覚えておくには短期記憶が必要で、答えを出すには集中力が必要である。

結局のところ、Owenの関心は、意識の閾値を見極めることや、そのための包括的な定義を提供することにある訳ではない。彼は、見ればわかる手法を大事にしたいのだ。彼の見方によれば、指示や質問に反応すること、すなわちコミュニケーションをとることは、間違いなく意識的活動である。「その患者に意識があると考えるべき根拠はないと言われれば、私はこう答えますね。『でも、あなた方に意識があるのかないのか、それを確信する根拠は私にもないんですよ』と」。

臨床への道

現在、植物状態の人は米国だけでも数万人いる。そのうちの20%以上はコミュニケーションがとれるのではないか、とOwenはみる。ただ彼らには、その術がないだけなのだ。「我々が今取り組もうとしている対象は、完全な閉じ込め状態(意識は清明だが、眼球運動も含めた運動系すべてが麻痺してコミュニケーションが完全に障害された状態)の患者さんたちです」とOwenは言う。

Owenは現在、自分の手法を臨床医や患者家族が使えるようにしたいと考えている。これまでのところ、この技術で成し得たことはごくわずかだ。テニスをイメージする研究実験に参加した最初の女性は昨年死亡し、23号患者は搬送および資金上の理由のために1度しか評価実験が実施できなかった。たとえ植物状態の患者が1人「見つかった」としても、訓練をして普通の生活に戻れる保証などまるでない。それでもOwenは、患者の意識状態を「明らかにする」ことが、悲惨な状況に対処している家族を助けることになると主張する。「患者の家族は、気持ちに整理をつけ、現実と向き合っていくためにも、意識状態の診断内容を知りたいと考えています。不安や不確かさは悪い影響しか及ぼしません」。

OwenはCanada Excellence Research Chairs(カナダ政府の研究プログラム機構)およびウェスタン・オンタリオ大学からそれぞれ1000万カナダドル(約8億円)の助成金を獲得し、3人の新しい教職員や大勢のポスドク研究員および大学院生の協力を得て研究を推し進めているところだ。

彼の計画の早期達成目標の1つは、fMRIでの知見を、脳波図(EEG)を使って再現することだ7。EEGにはfMRIほどの正確さはなく、脳内深部を見ることもできない。そのため、テニスのイメージ実験で活性化する脳領域は「メニューにはありません」とOwenは説明する。しかし、手の指やつま先を小刻みに動かすといった課題でも、シグナルは生じる。これを繰り返し訓練すれば、シグナルははっきり現れるようになる。

EEGは費用があまりかからず、比較的持ち運びしやすく、検査時間も短い(ラグはfMRIが8秒なのに対し、EEGは数ミリ秒である)ことから、30分あれば最大200回もの質問ができる。「1回の試験だけでは、その人が『はい』と言っているとまでは言えないでしょうが、190回のうち175回の答えが正しければ、事は明白です」。

現在Owenは、EEGを使って毎年25人の植物状態の患者を調べる計画を立てている。そのために、実験機材を搭載した「EEGeep」という新型改造ジープの助けを借りるつもりだ。これを使えば、ウェスタン・オンタリオ大学まで搬送できない患者の元へ研究チームが出向いて、調べることができる。

もう1つの目標は、障害がなくコミュニケーションに使えそうな、嗅覚や味覚といった、ほかの脳機能系を見つけ出すことである。例えば、レモンをかじって果汁を吸うことをイメージすると、口内のpH値が変化したり、認識可能な脳信号が生じたりする場合がある8。Owenは、健康な人に印象的なジョークを聞かせると、ある特徴的な反応が引き起こされることをすでに明らかにしており9、植物状態の患者にも試してみようと思っている。これらの検査法を使うことで、脳の障害度合いがひどいためにテニスや歩き回りのイメージによる脳活動パターンを生み出せない患者からも、ある程度の反応を引き出したいと彼は考えている。

こうした研究によって、植物状態の患者がもっと深い知的レベルの能力まで残しているかどうかも探れるだろう。おそらく一部の植物状態患者は、最終的に、フランスの雑誌編集長Jean-Dominique Baubyのように希望や要望を表現できるようになるだろうとOwenは考えている。Baubyは、片目を繰り返しウインクして意思伝達する方法で回顧録を書き上げた。「患者たちがBaubyと同程度に十分な思考ができない理由はないと思います。ただし、一部の患者は間違いなくそうした思考はできないでしょうが」とOwenは話す。

彼の手法は治療も大きく変革させる可能性がある。Owenはすでに、痛みを感じるかどうかを患者に尋ねている。得られた回答は鎮痛剤を投与するうえで役立つだろうし、集中治療室でのリハビリテーション資源の使用指針のためにも同様の検査が使えるかもしれないと、この目的の研究に参加している大学院生のLoretta Nortonは話す。しかし、この手法が議論を巻き起こすであろうことは彼女も認めている。

決断のとき

Owenの手法は、さらに難しいジレンマを生み出す。その1つは、この検査の結果を、患者の延命治療を止めるという家族や医師の決断に反映させるべきかどうか、ということだ。もし、患者が質問に答え、ある種の意識の存在を示した場合、その患者は「延命治療を止めても許される可能性が高いカテゴリー」から、「延命治療を止めることが一般に許されないカテゴリー」へ移行することになる、と Owenは言う。Nachevは、こうした患者に意識があると言うことで、患者の家族が困った立場に追い込まれてしまうと話す。なかには、患者がまだ「持ちこたえている」ことに希望と慰めを感じる家族もいるだろう。しかし、あいまいなコミュニケーションに基づいて延命治療を続けることに、負担や苦悩を感じる家族もいるだろう。

倫理的にもっと悩ましいのは、延命治療に関するこの質問を患者自身に尋ねるべきかどうかという問題だ。FinsやSchiffは、例えばインフォームドコンセントを受ける患者で通常問われるようなやり方で、この質問の包含する複雑さを患者が理解したうえで意思表示ができるかどうかは疑わしい、と考えている。

Owenは、この最も聞きにくい質問を、いずれは患者自身に尋ねたいと思っている。しかしそれには、倫理や法規の新しい枠組みが必要になるだろうと話す。また、「込み入った決断を下すのに必要な認知能力や情動機能を患者が保持していることを確認できるようになる」までには、まだ何年もかかるだろうとも言っている。これまで彼は、この延命治療の問題から距離を置いてきた。「答えが『いいえ』だったら少しほっとできるかもしれませんが、答えをあらかじめ想定することはできません」。答えが「はい」であれば、動揺と困惑と議論が渦巻くことになるだろう。

Owenは、差し当たり、この技術を使ってKate Bainbridgeのような反応を示す患者をほかに見つけたいと考えている。Owenは今では彼女のことを「やる気を起こさせる力」だと表現し、「だって、そうとしか言えないでしょう」と言い切った。

(翻訳:船田晶子、要約:編集部)

David Cyranoskiは、Natureのアジア太平洋地域の特派員。

参考文献

  1. Monti, M. M. et al. N. Engl. J. Med. 362, 579-589 (2010).
  2. Fins, J. J. & Schiff, N. D. Hastings Center Report 40, 21-23 (2010).
  3. Menon, D. K. et al. Lancet 352, 200 (1998).
  4. Owen, A. M. et al. Neuropsychol. Rehabil. 15, 290-30 (2005).
  5. Owen, A. M. et al. Science 313, 1402 (2006).
  6. Greenberg, D. L. Science 315, 1221 (2007).
  7. Cruse, D. et al. Lancet 378, 2088-2094 (2011).
  8. Wilhelm, B., Jordan, M. & Birbaumer, N. Neurology 67, 534-535 (2006).
  9. Bekinschtein, T. A., Davis, M. H., Rodd, J. M. & Owen, A. M. J. Neurosci. 31, 9665-9671 (2011).

キーワード

Nature ダイジェスト Online edition: ISSN 2424-0702 Print edition: ISSN 2189-7778

プライバシーマーク制度