「痛み」は生存に欠かせないツールである。

足で釘を踏んだときのチクチクした痛みは、深く不潔な傷や破傷風からあなたを守るための警告だ。鉄のフライパンに触れたときの焼ける熱さは、第Ⅲ度熱傷のような激しいやけどを防いでくれる。奇妙なことに、痛みは不快であると同時に、われわれの体を守っているのだ。

これは義肢にはない贅沢である。ところがある研究者たちは、鋭い痛みを感知し、その痛みを装着者に伝え、とがった物体を自動的に手放す義肢を開発したとする論文を『ScienceRobotics』に掲載した。

理論上の話をすると、この研究はいつの日か詳細に痛みを感知するバイオ四肢につながる可能性がある。四肢を切断した患者も、義肢をより気遣えるようになるだろう。

しかし、それは患者がいまでも不快な義肢に望んでいることなのだろうか？ この問いは、痛みという概念と同様に非常に複雑なものである。

圧力センサーで痛みをつくり出す

今回研究者たちがつくった義肢は、すでに販売されている筋電義手「ビーバイオニックハンド」を改変したものだ。この義手が物を感じる仕組みは、人間のそれと似ている。

わたしたちの皮膚には、とがっていない物体などを感じられる機械受容器と、痛みを感じる侵害受容器がある。それと同様に、件の義手の指先は「e-dermis（e真皮）」と呼ばれる圧力センサーのレイヤーで覆われている。上のレイヤーにあるのは主に「侵害受容器」、下のレイヤーあるのは主に「機械受容器」だ。

義手に湾曲した物体をつまませると、指先中で両方のセンサーが反応する。つまり、この物体はとがっていない。

「これによって義手は、その物体が無害あるいは持っても痛くないものだと判断します」と、ジョンズ・ホプキンズ大学のバイオメディカルエンジニアであるルーク・オズボーンは言う。オズボーンは、本論文の筆頭著者だ。「鋭利な物体を持つと、圧力が局所に集中します。義手の観点からすると、それは不快なものとして判断されるのです」

その圧力の配分を感知することで義手は何かがおかしいことに気がつき、自動的に鋭利な物体を落とすというわけだ。その後、装着者にもその情報が伝わる。センサーから感知した圧力は電気信号に変換され、それが電極を伝わって装着部位である上腕の神経を刺激する。

「これが機能するのは、身体中に末梢神経があるからです」と、オズボーンは言う。「末梢神経を通じて感覚情報が脳に伝わります。四肢が切断され神経の末端がなくなっている人でも、末梢神経は脳に情報を伝える脊髄に繋がったままなのです」

それゆえ、被験者は実際にはない四肢の痛みを感じることができるのだ。

「痛み」の意味

義手を通じて感じる痛みは、鋭利な物体を触ったときの痛みとは異なる。「局所的な圧力を感じるまでだんだんと不快感が増していく感覚です。多少はチクチクとした痛みもあります」とオズボーンは言う。「もちろん、自然な痛みの感覚になるまで改善していくつもりです」

これがなぜ「もちろん」なのかわからない人もいるだろう。

「面白いですね。痛みは、われわれが切断患者に与えないようにしてきた感覚です」と、クリーブランド・クリニックの神経学者であるポール・マラスコは言う。マラスコは補装具技術の研究を行っているが、今回の研究には関わっていない。

四肢を切断した患者が耐えなければならないのは、負傷そのものの痛みだけではない。彼らは義肢を装着する大変さにも耐えなくてはならないのだ。そして、それはただ不快なだけではなくなるかもしれない。

「だからこそ、これは興味深い考えなのです。日々感じるさまざまな感覚が、何によってもたらされるのか考えさせられました。それはまるで辛い食べ物みたいなものです。痛い。でも、美味しい」

主観的な体験

しかし、ここには問題もある。例えば、医師たちは痛みをやみくもに与えるべきではない。

「痛みを感じさせないことに最善をつくすと、計画書に加えなくてはなりません」とマラスコは言う。「では倫理的に考えたときに、問題ありとなしの線引きはどこですればよいのでしょう？」

オズボーンの研究は、実験開始前にきちんと審査を受けている。「われわれは実験を非常に慎重に始めました。計画書は倫理委員会によって審査を受けています。ボランティアを傷つけないことを明確にしたのです」と彼は言う。ボランティアはいつでも実験を中止することができ、加えられる刺激にも明確な上限があった。

そして、これがふたつめの問題につながる。痛みが主観的な体験であることだ。

義手は痛みという「感覚」を受け取り、不快と判断し、電気信号に変換する。しかし、オズボーンが開発したようなシステム下で義手を使っている人間は、それぞれ異なる体験をすることになるのだ。もし痛みを感じられる義肢を商業用に開発しようと思えば、それぞれの装着者の痛みへの耐久をみながら慎重に義肢を仕立てなければならない。

もちろん、それも装着者がそもそも痛みを感じたがっていればの話だ。

「義肢がダメージを受けているという通知を何らかのかたちで知りたいという考えはわかります」と、話すのは、バイオニック・アクトレスとしても知られるエンジェル・ジェフリアだ。彼女はサウスイースタン・ルイジアナ大学で四肢切断患者に対する偏見を研究していた。

「でも、本当に痛みがある必要があるでしょうか？ そんなことはありません」と彼女は付け加える。

ただし研究者たちは非侵襲的に、商業向け義肢で痛みを生成した。これが義肢のより自然な感覚につながる可能性はある。

装着者がうっかり義肢にダメージを与えていることを知らせる方法は、光やほかの刺激などでもよいかもしれない。しかし、それが痛みであることのメリットのひとつはその即時性だ。例えば熱いやかんを触ると、ショックで反射的に手を放す。痛みはかなり不快なものでないと、きちんと機能しないのかもしれない。

初めて感じる感覚が不安を生むことも

ロボット義手は長い道のりを歩いてきた。ジェフリアは筋電義手を装着して人と握手だってできる。しかし、彼女は自分が握手しているのを感じることはできない。商用の義肢のなかに、装着者にフィードバックを与えるものはないのだ（研究開発中のものはいくつもある。しかし、残念ながら販売されているものはない）。

「いまのところ、何のフィードバックもありません」とジェフリアは言う。「どのくらい強く握っているかがわかるのは、わたしが自分をつねったり卵を持ったりして練習したからです」

筋電義肢が装着者にしっかりしたフィードバックをできるようになるまでには、時間がかかるだろう。痛みなんてなおさらだ。そして、こうした感覚は個人のニーズに合わせて仕立てられなければならない。

「血管の病気で片足を失い、もう片方の脚は血液の循環に問題があるとしましょう。その場合、表面の質感や熱を知らせる何かは間違いなく役に立つでしょう」と、ペギー・チェノウェスは言う。チェノウェスは自身も膝下の切断者であり、四肢切断者のための情報源「Amp’d」の創設者である。

ただし、感覚をつくりだすことが混乱をきたす場合もある。「先天的に四肢がない人は、突然自分が感じたことのない感覚を得ることで大きな不安を感じるかもしれません」とチェノウェスは話す。

研究者たちは、機械に感覚を与える研究を始めたばかりだ。その探求の旅は、感覚を複製するためのものであると同時に、特定の感覚を無視することでもある。

未来の筋電義肢は、痛みを感じるようになるだろうか？ それは本当に使用者が何を欲するかによるだろう。結局のところ、痛みや苦労なくして、得るものはないのだ。