エレマインドウェアラブルはアルファ波を抑制して睡眠を誘発する

マサチューセッツ州ケンブリッジに拠点を置く創業5年のスタートアップ企業エレマインドは本日、同社初の製品となる神経調節用ウェアラブルを349ドルで発表した。共同創業者兼CEOのメレディス・ペリー氏によると、この技術は脳波の振動を脳波計（EEG）センサーで追跡し、脳の電気活動を検知して、骨伝導で送られる音のバーストでその振動に影響を与えるという。

エレマインドがこのウェアラブルに初めて応用したのは、アルファ波を抑制して睡眠を誘発するのを目的としたものだ。市場には、脳波をモニターし、バイオフィードバックを通じてユーザーがアルファ波のパターンを積極的に修正するよう促すウェアラブルが他にもある。エレマインドのヘッドバンドは、受動的なユーザーの脳波に音を使って直接影響を与える初のデバイスのようだ。

臨床試験では、ペリーは言う [no relation to author]被験者の76％がより早く眠りについた。違いが感じられた被験者は、目覚めから眠りにつくまでの時間が平均48％短縮された。この結果は、医薬品による睡眠補助剤の類似試験の結果と類似しているとペリー氏は指摘した。

「私にとっては、それは反芻思考を遮断し、思考を静めてくれます。脳のノイズキャンセリングのようなものです」とペリーは語った。

5月にエレマインドのヘッドバンドを簡単に試してみた。額にフィットする厚手のクッションバンドが伸縮性のあるループにつながっていて、ずれにくく快適だ。このバンドには複数のEEG電極、プロセッサ、3軸加速度計、充電式リチウムポリマー電池、脳の電気信号を収集して位相を推定し、骨伝導スピーカーからピンクノイズを生成するカスタム電子機器が内蔵されている。全体の重さは約60グラムで、小さなキウイフルーツほどの重さだ。

私のテスト環境は睡眠に最適とは程遠いものでした。午後の早い時間、会議室はかなり明るく、ベッドはビーズクッションの椅子、換気扇は風が吹いていました。テストはたった 4 分間でした。ピンク ノイズ (高周波のないホワイト ノイズ) の短いバーストは不快ではありませんでした。アイ マスクをよく着用するため、顔に布地が触れても気になりませんでした。ぐっすり眠れる時間や場所ではありませんでしたが、2 分後には私がひどくあくびをしていたことに、私もその部屋にいた他の人たちも気づきました。

エレマインドが脳波を調整する方法

私の脳では何が起こっていたのでしょうか? 簡単に言うと、脳の状態によって波の周波数が異なります。目を閉じてリラックスしているが眠っていない人は、約 10 ヘルツのアルファ波を生成します。眠りに落ちると、アルファ波は 5 ヘルツのシータ波に取って代わられます。最終的に、深い眠りのデルタ波が約 1 ヘルツに現れます。

エレマインドの科学研究担当副社長ライアン・ニーリー氏は次のように説明しています。「ヘッドバンドを装着するとすぐに、EEG システムが作動を開始します。バンドパス フィルタリングによる簡単な信号処理を使用して、8 ～ 12 Hz の周波数範囲 (アルファ バンド) の活動を分離します。」

「その後、私たちのアルゴリズムはフィルタリングされた信号を見て各振動の位相を識別し、ピンクノイズのバーストを生成するタイミングを決定します」とニーリー氏は続けます。

ユーザーがより早く眠りにつくのを助ける [top]ピンクノイズのバーストは、アルファ波と位相がずれた脳の反応を生じさせ、アルファ波を抑制するようにタイミングが調整されています。深い睡眠を促進するために [bottom]ピンクノイズは、デルタ波と同位相の脳反応を生成するようにタイミングが調整されています。出典: エレマインド

これらの聴覚刺激は、脳から発せられる波にさざ波を生み出す、と同氏は説明する。エレマインド社のシステムは、これらのさざ波を波の特定の位相に合わせようとする。刺激と誘発反応の間にはギャップがあるため、エレマインド社は 21 人の被験者にシステムをテストし、平均遅延を計算し、音を発するタイミングを決定する際にそれを考慮に入れた。

エレマインドのヘッドバンドは、睡眠を誘発するために、脳が最も興奮するアルファ波の谷間を狙っているとニーリー氏は言う。

「アルファ波は脳の異なる領域間のコミュニケーションの入り口と考えることができます」と彼は言う。「そのコミュニケーション、つまり脳の異なる領域間の調整を妨害することで、眠気を誘う反芻などのパターンを乱すことができます。」

ニーリー氏によると、これらのアルファ波が抑制されると、浅い睡眠のシータ波のようなより遅い振動が優位になるという。

エレマインドは、そこで止まるつもりはない。同社は、深い睡眠の特徴である 0.5 ～ 2 Hz の低周波であるデルタ波に対応するアルゴリズムを追加する予定だ。ここで、エレマインドの技術は、睡眠の質を改善する目的でこのパターンを増幅しようとする。

これは安全でしょうか？ニーリー氏は、聴覚刺激は自己制限的であるため、安全だと言います。「脳波には、それが占めることができる自然な空間があります」と彼は説明します。「そして、この刺激は、脳活動を自然なパラメータの外に移動させる深部脳刺激とは異なり、脳波をその自然な空間内に動かしただけです。」

睡眠を超えて鎮静、記憶、精神的健康へ

最終的には、睡眠の誘発や促進を超える応用が期待される。ワシントン大学とマギル大学の研究者らは、エレマインド社の技術が鎮静剤を投与されている被験者の痛みの閾値を高めるのに使用できるかどうかを調べる臨床研究を完了した。研究結果は査読に向けて準備中である。

エレマインドは、マギル大学やルーヴェン脳研究所の研究者を含むチームとも協力し、この技術が深い睡眠中の記憶の定着を促進し、軽度の認知障害やその他の記憶障害を持つ人々に何らかの有用性があるかどうかを調査している。

ニーリー氏は、将来さらに多くのアプリケーションが調査されることを望んでいます。

「逆アルファ刺激 [enhancing instead of suppressing the signal] 「覚醒を高める可能性がある」と彼は言う。「それはぜひ研究したいことだ。また、精神衛生治療の研究も興味深い。なぜなら、異なる脳領域間の位相結合は、うつ病や不安障害の重要な要因であると思われるからだ」

ワイヤレス電力スタートアップUBeamを以前設立したペリー氏は、神経科学、光遺伝学、生体工学、人工知能の専門知識を持つ4人の大学教授とともにエレマインドを共同設立した。同社はこれまでに1,200万ドルの資金を調達しており、現在従業員は13人いる。

ベータ版の予約注文は本日から 349 ドルで開始され、エレマインドは今年後半に一般販売を開始する予定だ。同社は顧客に月額 7 ドルから 13 ドルのオプションのメンバーシップを提供し、睡眠データをクラウドに保存したり、リリースされた新しいアプリにアクセスしたりできるようになる。