Keio University

[Feature: The Frontline of Brain Science Research] Roundtable Discussion: The Future of Integrated Knowledge Pioneering Human Potential

Participant Profile

  • Yasuyo Minagawa

    Faculty of Letters Professor

    Graduated from the Department of Languages, College of Liberal Arts, International Christian University in 1993. Completed the Doctoral Programs in Cognitive and Behavioral Neuroscience, Department of Neuroscience, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo in 2000. Ph.D. in Medicine [Ph.D. (Medicine)]. Specializes in psycholinguistics, developmental psychology, and cognitive neuroscience. Current position since 2017.

    Yasuyo Minagawa

    Faculty of Letters Professor

    Graduated from the Department of Languages, College of Liberal Arts, International Christian University in 1993. Completed the Doctoral Programs in Cognitive and Behavioral Neuroscience, Department of Neuroscience, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo in 2000. Ph.D. in Medicine [Ph.D. (Medicine)]. Specializes in psycholinguistics, developmental psychology, and cognitive neuroscience. Current position since 2017.

  • Michisuke Yuzaki

    School of Medicine Professor, Department of Physiology; Graduate School of Medicine Dean

    Graduated from Jichi Medical University School of Medicine in 1985. Completed the Doctoral Programs at the Graduate School of Medicine of the same university in 1993. Ph.D. in Medicine. Specializes in neuroscience, synapse formation, and synaptic plasticity. Current position since 2003. Graduate School of Medicine Dean since 2021. President of the Japan Neuroscience Society.

    Michisuke Yuzaki

    School of Medicine Professor, Department of Physiology; Graduate School of Medicine Dean

    Graduated from Jichi Medical University School of Medicine in 1985. Completed the Doctoral Programs at the Graduate School of Medicine of the same university in 1993. Ph.D. in Medicine. Specializes in neuroscience, synapse formation, and synaptic plasticity. Current position since 2003. Graduate School of Medicine Dean since 2021. President of the Japan Neuroscience Society.

  • Junichi Ushiba

    Faculty of Science and Technology Associate Professor, Department of Biosciences and InformaticsFaculty of Science and Technology GraduatedGraduate School of Science and Technology Graduated

    Keio University alumni (2001 Faculty of Science and Technology, 2004 Ph.D. Faculty of Science and Technology). Ph.D. (Engineering). Specializes in neuroscience, rehabilitation neuroscience, and Brain-Machine Interface (BMI). Founded Connect Inc. in 2018 to realize treatments for severe motor disabilities.

    Junichi Ushiba

    Faculty of Science and Technology Associate Professor, Department of Biosciences and InformaticsFaculty of Science and Technology GraduatedGraduate School of Science and Technology Graduated

    Keio University alumni (2001 Faculty of Science and Technology, 2004 Ph.D. Faculty of Science and Technology). Ph.D. (Engineering). Specializes in neuroscience, rehabilitation neuroscience, and Brain-Machine Interface (BMI). Founded Connect Inc. in 2018 to realize treatments for severe motor disabilities.

  • Kouta Minamizawa

    Graduate School of Media Design Professor

    Graduated from the Department of Mathematical Engineering and Information Physics, Faculty of Engineering, The University of Tokyo in 2005. Completed the Doctoral Programs at the Graduate School of Information Science and Technology of the same university in 2010. Ph.D. (Information Science and Technology). Current position since 2019. Specializes in haptics, embodied media, and cybernetics.

    Kouta Minamizawa

    Graduate School of Media Design Professor

    Graduated from the Department of Mathematical Engineering and Information Physics, Faculty of Engineering, The University of Tokyo in 2005. Completed the Doctoral Programs at the Graduate School of Information Science and Technology of the same university in 2010. Ph.D. (Information Science and Technology). Current position since 2019. Specializes in haptics, embodied media, and cybernetics.

  • Keigo Komamura (Moderator)

    Faculty of Law ProfessorFaculty of Law GraduatedGraduate School of Law Graduated

    Keio University alumni (1984 Faculty of Law, 1989 Ph.D. Faculty of Law). Ph.D in Law. Current position since 2005 after serving as an Associate Professor. Principal of Keio Senior High School from 2012 to 2013. Keio University Vice-President from 2013 to 2021. Specializes in constitutional law and basic human rights theory.

    Keigo Komamura (Moderator)

    Faculty of Law ProfessorFaculty of Law GraduatedGraduate School of Law Graduated

    Keio University alumni (1984 Faculty of Law, 1989 Ph.D. Faculty of Law). Ph.D in Law. Current position since 2005 after serving as an Associate Professor. Principal of Keio Senior High School from 2012 to 2013. Keio University Vice-President from 2013 to 2021. Specializes in constitutional law and basic human rights theory.

2022/03/07

Approaches to Exploring the Brain

Komamura

Recently, it seems that three major intellectual frontiers for humanity have been envisioned. First is "Space." As you know, Elon Musk of Tesla and Jeff Bezos of Amazon are investing massive amounts of money, accelerating development and commercialization.

The second is "Earth." The SDGs have been proposed, and the construction of a sustainable global society is being promoted. People like Bill Gates are focusing their attention on the global environment, suggesting that we should prioritize Earth over space.

And I believe the third is the "Brain." Elon Musk has launched "Neuralink" in this field as well, developing implantable brain chips to help improve neurological disorders. It appears they are currently in negotiations with the FDA (U.S. Food and Drug Administration) to begin human clinical trials.

In this way, the "brain" and "brain science" have become very hot topics. Mita-hyoron (official monthly journal published by Keio University Press) featured a special issue on brain science 12 years ago, but today, including the developments since then, I would like to talk with four representatives of Keio University who stand at the forefront of brain science.

First, I would like you to introduce yourselves and tell us about the research you are doing and why you became interested in brain science. Ms. Minagawa, shall we start with you?

Minagawa

I belong to the Psychology Major in the Faculty of Letters. Since psychology is about "understanding the human mind scientifically," I clarify the mind using brain science methods such as experimental psychology and cognitive neuroscience. In particular, I am interested in brain development in children's language and communication development.

Regarding my interest in brain science, my background was originally in linguistics, and I was particularly interested in second language acquisition. Within that, I was interested in and researching things like "Why can't Japanese people distinguish between the English R and L?"

When I conducted various psychological experiments, I found that the reason why R and L cannot be distinguished ultimately comes down to differences in the brain. Furthermore, while thinking about language acquisition, I wanted to see the brain functions and neural substrates of language, which led to my interest in brain science.

Komamura

You run something called the "Baby Laboratory" within Keio. What kind of activities do you do there?

Minagawa

Babies—that is, zero- and one-year-olds—are in a period of remarkable brain development. In this lab, we clarify brain functions associated with various cognitive acquisitions and conduct research that includes not only brain science but also behavioral studies.

Currently, I am primarily moving forward with two major research projects. One is research on how the brains of children with developmental disorders, such as autism, develop. By comparing them with typically developing children, we clarify communication skills and brain development, which helps in early diagnosis and early intervention.

The other is clarifying brain activity during communication between two people. In brain function research using MRI and the like, we generally look at brain activity when someone is doing something alone, but with near-infrared spectroscopy (NIRS) and EEG, we can see brain activity during dyadic interaction. When communication between two people goes well, their brain activity synchronizes.

I am conducting research to evaluate such brain synchronization and to visualize the dynamics of interaction at the brain level, such as how person B reacts when person A gives them a communication signal. This also serves as an application for autism research and helps in its elucidation.

Komamura

Next, Mr. Yuzaki, please.

Yuzaki

The trigger for my interest in brain science started when I was a sensitive high school student and was hospitalized for a long period. At that time, I noticed that quite a few people were discharged only to return with the same symptoms.

Even as a high schooler, I thought that even if a stomach ulcer is cured with medicine, it will recur unless the causes, such as irritation and accumulated stress, are properly addressed. In other words, I wanted to research the relationship between the so-called mind and body.

When I entered the School of Medicine and began studying the mind and brain, I learned that even the material basis of the brain, which should be the foundation of the mind, was not understood at all, and I wanted to understand that thoroughly first. That was my motivation for researching brain science.

The brain consists of tens of billions of neurons connected to each other, and the points where they connect are called synapses. These synapses form various neural circuits. The neural circuits work as a whole to produce various mental activities.

Whether it is developmental disorders like the autism spectrum disorder mentioned earlier, mental illnesses like schizophrenia, or neurological diseases like dementia, the original lesions of many diseases originate in the synapses. It is thought that causes include connections being too strong or, conversely, becoming detached, which has led to concepts like synaptopathy.

In our laboratory, we are continuing research to clarify how these synapses are formed and when they are lost, or what molecular mechanisms cause connections to become functionally stronger or weaker, in order to lead to new treatment strategies for synaptopathy.

Drawing Out Brain Plasticity

Komamura

Now, Mr. Ushiba, please.

Ushiba

I have been researching brain science at the Faculty of Science and Technology for about 20 years. My interest in brain research began when I was in elementary school. A very famous brain scientist named Dr. Gen Matsumoto was giving a class for children at a newspaper company's public lecture, and I went to listen with my backpack on, feeling very excited.

What I still vividly remember is a story Dr. Matsumoto told about a girl he had interacted with. Actually, that girl had half of her brain surgically removed. However, she had recovered so much that you wouldn't notice it at all, and she was living a human-like life. He said that when you looked at the MRI, almost half the brain was gone, but she was so intelligent that you couldn't tell just by looking at her. I was deeply shocked.

At that time, I learned that the brain has a great potential to dynamically reorganize its circuits within a single individual to restore lost functions, and I was very excited.

On the other hand, there was no technology yet to effectively draw out that flexibility of the brain, called "plasticity," from the outside. So, I wanted to create that and started researching technology at the Faculty of Science and Technology.

As soon as I entered the laboratory in Yagami, I asked my professor to create a spot for me in the department of rehabilitation at the School of Medicine. For 20 years, I have been traveling back and forth—observing the clinical site while sharing meals with medical professionals to find research topics, creating things at Yagami, and bringing them to the School of Medicine.

My specialty is research on "Brain-Machine Interface (BMI)," which is a technology to draw out such brain plasticity. We have people perform exercises while wearing a wearable EEG and a program that analyzes brain states with AI, and attaching robotics or neural electrical stimulation devices that operate based on the analysis results.

Even for people whose hands are paralyzed due to brain damage after a stroke, training with a BMI puts them in a so-called "Brain-in-the-loop" state. When that loop runs well, brain plasticity is induced, and we have become able to induce recovery to some extent in about 70% of people with severe motor disabilities that could not be cured with conventional standard treatments.

In other words, I am conducting research on how to integrate AI and the brain to draw out brain plasticity.

Komamura

Now, Mr. Minamizawa, please.

Minamizawa

I conduct research on what I call "Embodied Media," which connects the experiences people feel through their bodies with digital technology. Specifically, among the five senses, I focus on touch. I have been researching how people perceive the sensation of touching or being touched, how they act, and reproducing that through engineering.

Through touch, we experience various things and build relationships with others. As I continued my research, my interest gradually shifted to the mechanisms of human embodiment and sociality themselves. Currently, I view the body as an interface that connects people with the outside world, such as the environment and others, and I am exploring how the relationship between people and the outside world changes by using technology to expand or support that body.

Based on that background, I am currently serving as the Project Manager for Goal 1 of the "Moonshot Research and Development Program," an innovation creation program by the Cabinet Office and JST (Japan Science and Technology Agency), which aims to "realize a society in which human beings can be free from limitations of body, brain, space, and time by 2050."

In my project, we use the term "Cybernetic Being," and a world where one can have a body other than the one they were born with is now approaching. For example, it is becoming technically possible to act remotely by connecting and operating a body called an avatar in a virtual world, or a robot in another location, with one's own brain or consciousness.

When using such virtual worlds or robot avatars, I am exploring how our experiences, communication, ways of working, and lifestyles will change, while co-creating with people from various fields using various technologies.

Diverse Brain Science Research

Komamura

Just from what I've heard now, I can see that the approaches and disciplines toward brain science are truly diverse.

By the way, let me explain, as part of my self-introduction, why I, who teach constitutional law and human rights theory at the Faculty of Law and Law School, am acting as the moderator. In legal studies, "will" and "personality" are very important basic concepts, and we have discussed them based on the premise that they are "autonomous" or "should be autonomous." However, I had always felt something suspicious about that, and then I encountered brain science, which shakes the autonomy of will and personality.

Goal 1 of the JST Moonshot program that Mr. Minamizawa mentioned is a brain science-related project, and I have also been serving as the person in charge of ELSI (Ethical, Legal, and Social Issues) there since last October. Also, in the same project, Mr. Ushiba serves as the Sub-Project Manager.

However, regarding the promotion of public research on brain research, I think there are many more projects involving researchers from Keio University. Mr. Yuzaki, could you supplement that breadth a bit?

Yuzaki

As for large-scale public research related to brain science involving Keio's School of Medicine, in the clinical field, for example, in AMED's (Japan Agency for Medical Research and Development) "Strategic Research Program for Brain Sciences," Professor Masaru Mimura of the Department of Neuropsychiatry and others are tracking mood disorders (depression) longitudinally with MRI for international comparison.

Alternatively, Professor Hideyuki Okano of Physiology is conducting research to lead to treatments for spinal cord injury and cerebral infarction using iPS cells in AMED's project for the realization of regenerative medicine. Another AMED project is the "Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies (Brain/MINDS)," which aims to elucidate pathological models of neuropsychiatric and developmental disorders using marmosets, which are experimental animals as close to humans as possible, and faculty members from the School of Medicine are participating here as well.

In areas closer to basic science, there is the JST ERATO Neuromolecular Project, where our classroom serves as the Keio base along with Professor Itaru Hamachi's Kyoto University base. Also, in our classroom, a project to manipulate brain activity with light is underway in JST CREST "Optobio," and research on synapse formation mechanisms is also in progress in the Grant-in-Aid for Specially Promoted Research. In this way, quite large research funds are in motion.

Komamura

Ms. Minagawa, do you have anything to add?

Minagawa

There aren't many large-scale brain science research projects in the Faculty of Letters, but my research on brain development in autism mentioned earlier is a Grant-in-Aid for Scientific Research (S) from the Japan Society for the Promotion of Science. Also, brain science research on communication is part of JST CREST, which Mr. Ushiba is also involved in. In CREST, we are also attempting to support communication behavior by applying brain science knowledge of interaction to AI and engineering technology devices.

In the Psychology Major, seven out of nine full-time faculty members specialize in cognitive neuroscience or neuroscience, so they are involved in several of the projects Mr. Yuzaki mentioned, and some professors are participating in the Moonshot research on the co-evolution of AI and robots (Goal 3).

Active Entry by Companies

Komamura

There are very diverse approaches and projects, including public funds and government-related ones. On the other hand, I think corporate interest is also high.

Ushiba

Lately, we often hear the term "Braintech." Large companies have long had a need for kansei engineering—that is, wanting to utilize what consumers feel is good in marketing and product development.

For example, Toppan Printing and Dentsu ScienceJam have been involved in this field for a long time, and other companies like NTT Data Institute of Management Consulting and the semiconductor manufacturer Macnica have launched businesses. Besides those, startups are increasing not only overseas but also domestically.

I myself have started a company to commercialize wearable BMI for treating motor disabilities after a stroke as a medical device, and I am aiming to obtain medical device approval/certification and start sales within this year.

In this way, Braintech has progressed quite a bit in fields like marketing, medical devices, and healthcare. I've started hearing it quite a lot in the last three years or so.

Komamura

How about you, Mr. Minamizawa?

Minamizawa

In my circles, it's more about the body than the brain itself, but since everyone started remote working due to COVID-19, there is a high demand for technology to act regardless of distance, or technology to convey the sensations and experiences of others who are different from oneself to another person.

For example, companies like Toyota and ANA, whose business has been "mobility," are entering the field of avatar robots with an eye toward a future where people can be active without physically moving by car or plane. At telecommunications companies as well, creating new forms of human activity areas utilizing cyber space by using 5G high-speed communication has begun to become a very large industry in the last three or four years, and research, development, and commercialization are accelerating.

We also launched a company called Telexistence Inc. as a startup from the University of Tokyo and Keio University, and we are trying to create new ways of working through avatar robots.

The Brain Seen from Synapses

Komamura

Brain science research and commercialization are expanding their horizons significantly.

Next, based on your current efforts, I would like to ask how the near future will unfold. From your current sites and technological progress, is there anything you can tell us about possibilities for brain science, or any dramatic points in recent years?

Yuzaki

One major direction of brain science research is the approach that if we understand the complete wiring diagram of the brain, we might understand how the brain works. If you want to know how an electrical circuit works, you can't understand it without a wiring diagram. However, there are tens of billions of neurons, and furthermore, each neuron forms about a thousand synapses, so the total number of synapses reaches the scale of 100 trillion. Can such a complex wiring diagram actually be determined?

This was considered impossible 10 years ago, but now there is something called connectomics. For example, even with an electron microscope, where it used to take several years to determine a 1 cubic millimeter circuit with one electron gun, an electron microscope was developed that uses 61 electron guns to make it 61 times faster. Even using dozens of such electron microscopes, I think it will take decades to determine the complete wiring diagram of the human brain, but the complete wiring diagrams of small animal brains will gradually be determined.

However, just because the wiring diagram is determined doesn't mean we know how the neural circuits are moving. Therefore, technology development is progressing to record activity from more neurons with higher precision in temporal and spatial resolution. Ultimately, we aim to be able to simultaneously record the activity of individual neurons from tens of billions of neurons while they are acting or thinking.

Functional MRI (which images which parts of the brain's functional activity occurred) increases resolution as the magnetic field is strengthened, and the average value of the activity of tens of thousands of neurons in each part of the entire brain becomes visible. Looking with near-infrared light called NIRS, the average activity of about 100,000 neurons near the brain surface can be measured. EEG has higher temporal resolution than NIRS, but it is still the average value of neural activity near the brain surface. It is difficult to record neural activity throughout the entire human brain with high temporal resolution.

It can only be done in experimental animals, but it has become possible to record the activity of individual neurons in units of hundreds of thousands to millions by pre-installing something in the neurons that changes fluorescence intensity when each neuron is active. By analyzing these results, it is increasingly being revealed which neural circuits perform what calculations and, as a result, what actions the animal takes. I think that will continue to be one of the major trends in future research.

Komamura

Does that mean if we accurately read out the entire structure of neural circuits and upload it to a machine, we will be able to perform the functions that the brain fulfills?

Yuzaki

That is the approach. Ultimately, we will reconstruct it on a supercomputer so that we can simulate how the brain works during illness. It's the world of "whole-brain simulation." To perform whole-brain simulation, higher precision spatial and temporal information about neural activity is required.

However, it is probably impossible to record all the activity of neurons deep in the human brain, decode the results in real-time, and have them perfectly expressed by an avatar. But I think technology development will progress to estimate neural activity, including deep parts, from information obtained from the surface of the brain—for example, to "move the hand" of a paralyzed patient.

Komamura

If this progresses, will there be a prospect of solving things like dementia, which is one of the synaptopathies?

Yuzaki

I think there will be progress, but there are also biological aspects. Once you connect an electrical circuit, that's it, but our cranial nerves get thicker if we use them, and if we don't use them, they get weaker and are eventually lost, and they are also lost when we get sick.

Whether that state can be completely reproduced through information engineering simulations—I think that is impossible. To elucidate the soft brain, the plasticity that Mr. Ushiba mentioned earlier, a biological approach is necessary. That is why we are researching synapses, which are the substance of that softness.

The Dimension of Seeing as a System

Ushiba

The constituent elements of the brain include various indispensable elements such as cells and blood vessels, but from my standpoint, I would like to mention that there is another macro dimension: the computational dimension of "what kind of processing does the brain perform on what inputs to produce outputs?" It's like a computer program, a view of the brain as an information processing machine, focusing on what purpose the brain is calculating for. In other words, if you think with system thinking, a slightly different perspective comes into view.

I believe that the process of having a brain, having a body, and forming oneself while interacting with the outside world, moving the body skillfully, and learning things can be better understood by grasping the whole from a macro perspective.

Then, when a part of the brain is damaged and functions can no longer be maintained, it becomes possible to design how to process and compensate for the missing parts with AI, how to make a robot respond well, and how to create a brain-in-the-loop. When such design becomes possible, the brain changes dynamically in the process of interaction between the brain and the machine, so it becomes possible to induce recovery of brain function or to integrate will into the machine for smooth communication. I believe there are aspects where we will be able to do things that were not possible with conventional medical care or welfare.

In the world of science and technology, quantum mechanics and quantum computing are very popular right now, and a world is expanding where, if we base ourselves on the physical characteristics and principles that become visible at the level of a single small quantum particle, we will be able to perform calculations that cannot be solved with conventional methods.

On the other hand, at the size of centimeters or meters, quantum properties become hard to see, and Newtonian mechanics takes over. Both are very important, but the physical principles that govern the world are completely different depending on which world you cut out. Similarly, within the brain, there are stories at the level of genes, molecules, and neural circuits, but there is also a world of understanding and mastering it as a system or computation in a macro world.

That's why the world of the brain is truly vast, and I think the very interesting point is that there are various discoveries from diverse standpoints and that technology is being created from them.

Komamura

To put it crudely, something like human-machine theory has existed for a long time, but on the other hand, humans are living organisms. How to handle this relationship is a major challenge even from a humanities perspective.

Furthermore, which layer should we focus on: information → synapses → cells → body → humans and society? Or should we take a perspective of integrating them as a system? I found this very interesting.

Minagawa

In terms of what was just said, I feel like I'm roughly somewhere between Mr. Yuzaki and Mr. Ushiba (laughs). I think I'm looking at the layer of the brain region level, which is a bit larger than the cell or molecular level of the brain function mechanism.

For example, until a little while ago, we only knew which region was active in a certain cognitive task, but recently, due to deep learning and computational progress, we have been able to clarify even the level of fine stages and states in brain connections and how they are repeated.

In terms of my specialty, development, the brain connection state of preterm infants at birth, which also involves synapses, initially only connects over a short range. However, when they receive stimuli from the outside world, long-distance connections are gradually formed. I think it's a big deal that we can now see such characteristics in more detail.

From a humanities perspective, this leads to the question of how brain development forms systems based not only on the external environment but also on factors of interaction with people, and further, how those individual brains create society and culture. Such brain science findings in psychology can also be useful in engineering and are currently frequently cited in behavioral economics.

How Much Potential Does the Brain Have?

南澤

僕の立場は、牛場さんよりもう1つマクロのレイヤーになるかなと思います。つまり、個々の人間の中で起きていることにも着目しつつ、人間同士のネットワークとして社会やコミュニティのレベルでどのようなことが起きているかに興味があるのです。

僕らのムーンショットでやろうとしていることは、今までの脳科学が前提としていた、脳が肉体の中に収まっている状態ではない境界条件の時に、脳の可塑性はどこまで発揮できるのかということです。

例えば人が自身の肉体とは別の体をもっていて、それが異なるジェンダーだった場合、認知行動システムそのものが変化したりアップデートされることが起きうるのか。あるいは、人がバーチャルな鳥の体をもった時、新しい体に脳がアダプトして飛べるようになるのを支援できるのか。先ほど脳が半分になっても機能が回復するという話がありましたが、逆に、脳というのは現在の1つの体に収まらないポテンシャルをもっている気がしています。まったく新しい境界条件をわれわれの脳に提示した時、脳がそこに対してどうアダプトしていくのか。

例えば遠く離れた別の人の意識や経験が流入してきたり、アバターによって本来の自分とは全然違う形状の体をもって、まったく異なる空間で活動するという可能性を考えると、実は人間の脳はそういうことも捉えられるポテンシャルをもっているのではないか。そこを探っていきたい。

それはSF的な話だけではなく、例えば、僕らのプロジェクトでは今、身体障害やALSにより寝たきりの状態にある患者さんがアバターを使って働いたり、学校に行ったり、社会活動をすることを支援しているのですが、生まれて初めて追いかけっこをしたとか、生まれて初めて手を振ったら振り返してくれたとか、彼らにとって全く新しいフロンティアがそこにあるのです。

そのように人間の脳はどこまでのポテンシャルがあるか。そこをどう理解していくかが、僕の立場での研究になるのかと思います。

柚﨑

それは目茶苦茶面白いですね。自分と他者との境界があやふやになるのはまさに統合失調症の病態であり、自分の声なのか思考なのか、外からの声なのかわからないという状態です。

ヒトだけではなくて、魚は側線で水の流れや音を感知しますが、自分が泳いだことによって発生するノイズを聞いていたら、もううるさくて泳いでいられない。だから、自分の体動に由来する成分は抑制する神経回路があるんですが、アバターなどで身体が拡張していくと、たぶんそういう神経回路も変わっていくんだろうなと思います。それはぜひ見てみたい。

南澤

触覚はもともと、魚の側線から発達したと言われていますね。触覚というのは自他境界の認知機能をもっているわけですが、認識を広げていく方向にももっていけると思っています。

柚﨑

究極的には、これもシナプスですね(笑)。

「人間」はどこに行くか

駒村

今のお話は非常に面白いですね。先ほど触れたムーンショットの目標1のテーマが、「2050年までに人間を脳、身体、時間、空間から解放する」ことを目指すというものなんですね。しかし、人間が脳、身体、時間、空間から解放されたら、実は人間が残らないのではないか(笑)。

逆に言うと、脳と身体と時間と空間に拘束されているのが人間なのではないか。解放されたら人間はどこに行ってしまうのか。人間原理自体が消失して宇宙の捉え方が変わってしまう可能性もあると思うんです。

そういった方向性に対する茫漠とした不安と、あるいはそっちへ跳躍してみたいという期待の両方あると思うのですが、このあたりについてはどうお考えですか。

南澤

僕のプロジェクトの1つのポリシーとして、自己主体性の担保というものを強く掲げているのです。今、アバターという概念の中には2つの流派がありそうで、1つは自分とまったく切り離された分身をつくって、自分の意識の外側でどんどん社会活動をし、働いてほしいという方向の研究。一方、僕らはそうではなく、あくまでも自分の意識の拡張をしていきたい。そして、その経験がフィードバックされてその人自身の成長に取り込めることを前提として、新しい身体をデザインしていきたいと考えています。

生産性の高い工場をイメージするなら、分身させてしまったほうが効率がいいんですね。自分の知らないところでアバターが100人分働いて、勝手に稼いでくる。これも1つの考え方ですが、そうすると、いずれ人間が不要になってしまうのではないかという危惧を感じます。

脳科学やアバターの技術によってよりよい人生経験を積み重ねて自分自身を広げていけるのか。ここをきちんと押さえておかないと、人間のコアが消失してしまう懸念があるので、自己の主体性や行為の主体感といったものを僕らは常に重視しています。

駒村

なるほど。今日お集まりいただいた方に、これはぜひ聞きたいと思っていることが1つあります。「人間を脳、身体、時間、空間から解放する」と申しましたが、その解放の契機を提供してきたものは、科学ではなく、やはり「死」だと思うんですね。死んでしまえば、これらから解放される。すると、今、行われている脳科学研究は「死」に代替する何かを提供する可能性があるような気がするんです。

これは、ロマンチックでは済まないリアリティもすでにもっていると思うのですが、医療現場にいる柚﨑さん、そのあたりはどのように捉えていらっしゃいますか。

柚﨑

面白いですね。けれど、あまり考えていないです(笑)。死というのは確かに身体条件からの解放だけれども、意識がなくなれば解放かどうかはもうわからない。身体・時間・空間から解放されるのならば、むしろ宗教体験に近いものなのかなとか思いました。お釈迦様の「宇宙即我」のように、自分と相手との境界がすべてなくなってしまうようなことでしょうか。

こういう領域になってくると、まさに倫理的な分野であり、それをやっていいのかという感じもします。死の直前には幽体離脱体験があるという話もある。今は一定の場所を刺激すれば、体から抜け出して自分を俯瞰して見るような体験ができるとも言われていて、個人的にはやってみたいなとも思うんですが(笑)。

皆川

まさに自己/他者の境界や自己主体感というのは、心理学の大きなトピックの1つです。人間が進化してきた1つの理由は、いろいろな人と協力しながら集団として助け合ってきたことです。常に人間は相手の心の状態を推しはかりながらコミュニケーションをとっていたお蔭で、いわゆる社会脳というものが発達してきたわけですね。

そこで、脳に対する技術で相手の感情がわかったり、相手の心を推測しなくて済むみたいな状態、本当に自己と他者の境界がなくなってしまうということがあるのなら、そういった社会脳がだんだんと劣化していくのではないかという気がします。

実際、子どもは自己主体感みたいなものが初めはないんですね。1歳半ぐらいまでに、だんだんと自己というレベルが完成してくる。それは外界とのコミュニケーションを通して獲得されるし、それにつれて脳も活動する場所があるんです。そう考えると、自己の分身であるアバターにしても、やはり南澤さん流の自己主体感をもっているもののほうがいいなと思いました。

人間らしさに寄り添う技術

牛場

南澤さんが先ほど話された2つの流派の話ですが、サイバネティック・ビーイングと掲げられている、「ビーイング」というところに、言われたような意味が込められているということですね。

南澤

そうですね。僕としてはそのつもりです。

牛場

僕もすごく同感です。僕もBMIで脳と機械を連携させているので、それはどこまで人間なのかみたいなことをよく聞かれるんですが、僕自身の研究は南澤さんの視点に近く、身体等が不自由な方が、自分らしい生き方ができる日々を支えたいというのが、自分の研究の原点なんですよね。

自分の祖父がある日、脳卒中になってしゃべれなくなった。言葉を発しようとすると、神経がミスワイヤリングして、全然違う言葉が出て失語になってしまう。それにイラついて怒ってしまうんです。だから本人も苦しいし、周りも大変です。

脳の半分がなくなっても、劇的に機能が回復するような人がいることを考えると、本来、人間にはそういう生物学的なポテンシャルがあるはずだし、そのことによって人間の尊厳を本来取り戻すことができるはずなのに、脳のことがわかっていなかったり、能力を上手く引き出してあげるテクノロジーがなかったりしてそれができない。

そういう状態のほうが、何か不当で不完全なのではないかと思うのです。もっと人間らしさに寄り添って、本来あるべき当たり前の状態の社会をつくるような形のテクノロジーを生み出せたらと思うのです。BMIも人間本位の生き方というものが中心にあってほしいと思います。

駒村

ELSI課題として、この問題はとても重要だと思いますね。

法学に限らず人文社会系の新しい技術に対する知的反応は、大体初めは警戒的です。何かまずいことが起きるんじゃないか、のっぴきならない事態になるんじゃないか、というある種の拒否反応が自動的に出てくるわけですね。

ただ、法学者を含めた社会科学者は、次に、この違和感とか警戒感は果たして正当化できるのかを考え出します。そうすると、意外に思い込みに過ぎなかったなとか、冷静にいい面を伸ばして、悪い面だけ排除すればいいじゃないか、という理路を立てることができる。

一方、技術の社会実装に対して、社会がそれにどう反応するのかと言えば、未知のものに対して過剰な警戒感が示されるのと同時に、それとは真逆に、過剰な期待感が増幅されることもある。法学者はおそらく両方を上手く制御し、過剰な警戒感も過剰な期待も上手い具合に着地させることが必要なのかなと思っています。

総合知としての脳科学

駒村

脳科学は、脱領域、学際的、総合的な学問研究であると思いますが、それについてお話しいただきたいと思います。慶應義塾の内外で、分野を超えた交流、連携を推進するとしたら、脳科学は、そのためのプラットフォームになりますでしょうか。

柚﨑

脳の研究の一番の特徴は、やはり階層がマクロレベルから分子レベルまで多岐にわたっていることです。もちろん、どの臓器もそうなんですが、脳は最も多階層です。個体レベルで集団としての神経活動を記録してアプローチしていく方法もあれば、シナプスをつくっている分子レベルを研究する方法もあります。それぞれの階層ごとの研究をつないでいくことは必須になってきますね。

今、情報科学が大変発達して簡便にシミュレーションできるようになり、さまざまなアルゴリズムを使って計算できる。多階層をつないでいく方法としてはこれが1つあるかと思います。

先ほど牛場さんが言ったように、インプットとアウトプットで脳のどこの場所でどんな計算をしているのかがわかってくれば、その場所の神経回路を分子レベルでわれわれが調べることができるわけです。

日本では神経科学への情報系の人の参入がまだまだ遅いですね。でも、今年の日本神経科学大会は、日本神経科学学会、日本神経化学会に加えて、情報工学系の人が中心の日本神経回路学会との合同大会として行われます。

人工知能の分野との融合は必須です。人工知能にも2つ流派があって、別に実際に脳がどうやって計算していようが、上手くいけばいいじゃないか、という方向もある一方、「ネクストAI」として、脳が使っている計算原理を理解することで、次世代の人工知能をつくっていこうという流れがある。そういったところとのインタラクションも必要と思っています。

このように多階層をつなぐための努力に加えて、脳科学は周辺領域が広いので、社会実装をしようと思うと、法学や教育学などと学際的に関係してきますね。

駒村

皆川さんは、もともとの学統が比較文化とか言語学でしたね。文理融合といった観点からいかがですか。

皆川

私は大学院は医学系なんです。しかも、指導教員が工学系の先生だったので、大学院の研究の時に、すでに領域を超えているところがあり、医学系、工学系、心理系、言語系と学際的に研究してきました。

慶應という総合大学は、そういう意味で私にとっては非常によい環境で、矢上、信濃町、三田を1日で回る時もありますし、私の研究は常に理工学部の先生との共同研究で、医学部小児科や耳鼻科とも共同研究してきました。

自閉症の研究も、例えば社会行動などを画像解析して、いろいろな行動をラベリングするといった技術を理工学部の先生にお願いしています。一方、早産児にも発達障害が多いのですが、在胎30週前で生まれると、脳神経の結合が悪くなることが多く、それはやはり脳の細胞レベルの発達のことがわからないといけないので、胎児の脳のレベルの研究が必要になってきます。

柚﨑さんがおっしゃったように、分子、細胞のレベルから大きなレベルまでつなげないと、いろいろなことが解決しませんし、発達障害の療育になると、社会システムの問題になってくるので教育の問題にも関係します。当然、社会学や法学的なものとのつながりも出てきますね。

問題解決のためのアプローチ

南澤

結局、人や社会が抱える課題を直視して、未来をこうしたいという共通の目標をもち、あらゆる領域の人が、「それなら自分はこうやる」と、それぞれの専門性をもってその課題を解決することに向かう体制をつくれればよいと思うのです。それが、融合やコラボレーションの一番大事なところかなと思っています。

学問としてどうするかという視点もある一方、われわれがやっていることが実際にどう人類の未来に貢献するのか、困難を抱えている人たちの10年後や数十年後にどう貢献するのかだと思うのです。皆川さんは、自閉症の子どもたちの10年後にどう貢献するのかを考えているから、いろいろな連携が動いていると思いますし、僕ら自身もいろいろな課題を抱えています。身体や脳や空間の制約が、社会で様々な不便や障害を生み出していて、それを皆で解決してより良い未来をつくろうというスタンスです。

企業や個人で活動している方ともよく一緒に協業するんですが、企業の方もデザイナーの方も、法律家の方も、ここを解決しようという共通認識ができると、上手くいきます。

そういうドライビングフォースとなるようなもの、課題や未来像を具体的に描いて、社会の現場で共創的に研究するという方法論を、大学という組織全体でも行っていくことが重要ですね。慶應はそもそも実学という理念を掲げているので、社会とのつながりの中での科学の探究がダイナミックに動くようになると面白くなると思います。

牛場

私は理工学、それから医学を核にしてやってきましたが、脳科学は人文社会分野にも延伸する可能性が大きい分野で、とても面白いと思います。

私の父(牛場暁夫名誉教授)は文学部でプルーストという作家の分析をしていました。父の話では、プルーストの執筆当時のハイテクノロジーとして、自分の意思がはるか彼方にいる人に一瞬で伝送できる電話が発明されました。プルーストの作品の中にも、電話で祖母と会話をするというシーンがあるそうですが、そこはギリシャ神話の黄泉の国に落ちた妻を必死に連れ戻そうとするオルフェウスになぞらえて、電話というハイテクなものが使われているそうです。

そのように今、古典として扱われている文学作品も、それが生まれた当時はいろいろな世の中や生活を変えていく新しい技術の登場とともにあったのかなと思います。そこに何かいろいろな人の思いや感情、あるいは想像力が積み重なり、死期が近づく祖母との対話や、遠方で会えない彼女と心を重ねる瞬間といったロマンチックな話として、テクノロジーの上にストーリーが編み出されていく形があったと思うのです。そしてそこに、古代からの普遍的な美的感覚との共通点を見出すこともあったのでしょう。

だから法学などの社会科学に加えて、文学の世界でも、われわれの文化や文明をつくっていく1つの要素としてハイテクノロジーをどう捉えるかという視点があると思います。そういう視点で文学や美学などをやられている方とテクノロジーについて対話できたらいいなと思ってもいます。

駒村

クリスチャン・サイエンスの創始者のお墓がケンブリッジ郊外にあるんですが、そのお墓の下には、電話が埋められているという都市伝説があるそうです。やがて脳科学技術が発達すれば、受話器をとると、あの世と通信ができるかもしれません(笑)。こういう発想は、やはり昔からあったということですね。

広範な人材育成のプラットフォームに

牛場

僕のもう1つの興味は、やはり一貫教育校から大学、大学院に至る教育です。慶應のように縦の線と横の線が伝統的に豊富にある学校は本当に少ない。私自身、幼稚舎から学んでいますが、理工学部の中西正和先生のコンピューター教室が矢上で幼稚舎生を集めて、大学院生が教えてくれるという機会があり、そこでAIに触れたことから今の私があるんです。

今は伊藤塾長がつくられた全塾組織のAIC(AI・高度プログラミングコンソーシアム)でAIを学ぶことができます。ここには医学部の学生も経済学部の学生も来ている。本当に素晴らしい取り組みにリニューアルされて活動していると思います。

また、医学と理工学の連携でいうと、バイオデザインといって、新しい医療を工学が支援したり発明したりしながら、つくっていく仕組みもブームです。産学連携の取り組みも、今はスタートアップという創業の形で事業を育てていく仕組みができてきて、その中で社会と大学の連携が進んできています。

そういう取り組みが慶應のいろいろなところで起きているので、もっと全塾的に応援できるような取り組みがあれば、これからの社会で求められる人材をたくさん育てられるんじゃないかと思います。

自分が学生の頃は、まだそこまでの連携がなく、医学部の単位1つを理工学部の単位に認定してもらうのもとても大変でした。「ダブルメジャー、僕は日本でやりたいんです」と訴えながらやっていました。そういうことがもっと普通になれば、若い人たちの可能性をたくさん引き出せる学塾になるのではないか。脳科学は、それがいい形でできるプラットフォームの1つだと思います。

駒村

私も日吉の高等学校長をやっていたこともあり、やはり高大連携、高院連携を強化していく必要を感じています。私は法学部にいますが、一貫教育校の子たちは早熟だから、中学の頃から司法試験の準備を始めるのです。そして、高校3年で予備試験には受かったりする。すると、大学の学部では何をするんだという話になる。

義塾が提供する教育は、法曹資格を持った後、法律家として自分をどう差別化するのかというところに照準するようになるでしょう。その時、科学技術でも留学・語学でも、所属学部の領域を超えて関心を開かせるということが必要になってくると思います。

今の若い学生は頼りないと感じる面もありますが、彼ら彼女らはそれなりに自分たちの将来をとても心配していて、実は、新しいアイデアや学術的志向性をかなりちゃんともっている。むしろ、それに対応できるものを大人のほうが提供できていないことが問題ではないかといつも思います。研究科相互のダブル・ディグリーも、一貫教育校との連携もますます重要ですし、領域横断・文理融合をにらんだ人材育成のプラットフォームを義塾の中にぜひとも打ち立てていかないといけない時期だと思います。

柚﨑

現在「世界脳週間」に連動して、医学部の脳科学関係の5つの研究室が「脳学問のすゝめ」という動画を高校生を対象にオンデマンド配信しています(慶應義塾大学医学部世界脳週間 - 世界脳週間2021)。これを他のキャンパスの脳科学関連教室と一緒に広げられたらいいですね。

また、私は今、日本神経科学学会の会長をしており、アウトリーチ活動として文科省の後援で「脳科学オリンピック」というものを3年前から行っています。これは中高生にチューターをつけて脳科学の勉強をしてもらい、試験をして選抜して優勝者1名を世界大会に送る、という試みです。慶應の一貫教育校ももちろん大事ですが、地域の他の中高生も巻き込んで、慶應一丸でできたらなと思います。

脳科学研究はあるプログラムを決めて、それに対して、各分野からいろいろな人が集まっていくのが理想だと思うのですが、塾内でどんな脳科学研究が行われているのかがまだ十分に見えていないので、まずはお互いにそこを把握したい。ぜひ皆が集まって、「こんなことをやっているんだ、じゃあ、一緒にやりましょう」とできたらいいなと思います。

南澤

僕らのプロジェクトでも、実際に障がいをもっている方がアバターで働いた瞬間にいろいろな問題が起きるのです。まず介護保険が使えなくなる。海外でその仕事を行った瞬間、これは入国なのかどうか、最低賃金はどちらの国のものなのかとか、法的なことだけでもいろいろな課題が現場でどんどん生まれてきている。

やはりAIやロボット、脳科学やBMIもそうですが、こういう新しいテクノロジーはいろいろなポテンシャルをもつ一方、様々な課題をはらんでいる。でも、そこから生まれてくるダイナミクスがすごく面白い。学生にもそのダイナミクスを感じてもらえると、それぞれの学問分野から見た時に、どう自分とかかわるのかを実感してもらえるかなと思っています。

駒村

もう10年以上前になりますが、ハーバード・ロースクールに行った時に、当時のディーンが一年生の必修科目としてプロブレム・ソルビング(課題解決)という科目を導入すると言っていました。要するに、これから法律家になろうという人たちに、法学以外のいろいろなディシプリンを総合して問題を解決する試みを見せる。その上で法学はこんな役割があるということを意識させるわけですね。

それにならうと、各学部で固有のディシプリンを叩き込む前に、解決しなければいけない課題や現実そのものを知り、共有する必要があるのだと思います。問題や課題の共有こそが学部や領域を超えて普遍的な意味をもつ。大学はそういう地平をもたなければいけないと思いますね。

私もIoB-S(インターネット・オブ・ブレインズ・ソサエティ)という小さい研究会を立ち上げ、活動を開始しました。主に法学者、弁護士、政治学者が脳科学について勉強しているんですが、この小さなユニットを含めて、塾内外のいろいろなプロジェクトが共鳴すればシナジー効果がきっと生まれると思います。脳科学こそはそれを可能にする最適なトピックになる。

今日のこの座談会はその手始めということで、引き続き対話を続けてぜひ一緒にオール慶應で頑張りましょう。

本日は大変お忙しい中、有り難うございました。

(2022年1月19日、三田キャンパス内にて収録)

※所属・職名等は本誌発刊当時のものです。