科学技術と共に歩む

本書は日本バーチャルリアリティ学会編のバーチャルリアリティ学ライブラリの第2巻として，同学会研究委員会の1つである，神経刺激インタフェース研究委員会にて企画した書籍である。この書籍では，VRの中でも先端的な内容である神経刺激インタフェースという分野を取り扱っている。

お読みいただくにあたり，できるだけ本書のみで神経刺激に関する基礎研究から実応用までおおよそ理解できるように構成した。一方で，バーチャルリアリティ（VR, virtual reality）という近年では耳なじみとなってきた技術・学術分野において，神経刺激がどのように研究されて発展してきたのか，現在の神経刺激技術はVR分野においてどのように考えられているのかといった，神経刺激以外の技術との対比の関係はVR技術に精通しなければ理解することが難しいだろう。神経刺激には刺激するための目的があり，その目的を達成するためには神経刺激を利用する利点と欠点が存在する。読者諸氏の神経刺激への理解を深め，今後神経刺激の研究や利活用を検討する際には是非とも『バーチャルリアリティ学』をご一読いただきたい。

昨今ではヘッドマウンテッドディスプレイ（HMD, head mounted display）が安価で販売されるようになり，さまざまなコンテンツも充実してきていることから，VRという用語からは頭にかぶって使う装置を思い浮かべる方が多いのではないだろうか。一方で，VRを題材にしたアニメや小説，漫画などのコンテンツも数多く見受けられるようになってきている。そうしたコンテンツの中には，神経刺激を利用して高度なVR体験を実現しているという「背景設定」がなされており，神経刺激が未来のVRやAR（拡張現実，augmented reality）技術と目されているといってもよいだろう。このような背景設定をもつコンテンツとして有名なアニメーション作品としては，『攻殻機動隊』が挙げられる。比較的新しい作品としては『ソードアート・オンライン』や『アクセル・ワールド』が明示的に神経刺激を使っている設定であるといえる。どの作品も非常に素晴らしい作品であるので，本書読者には是非ともご覧いただくことをお勧めする。

このようにSF（science fiction）作品の世界でも取り上げられてきている神経刺激手法がこれまでどのようにVR分野にて発展し，どのように利活用されてきたのかを，本書では詳しく解説している。本書読者には神経刺激のこれまでを本書で学び，神経刺激インタフェースの未来を考える一助としていただきたい。

VRにおいて，感覚提示や感覚変容の技術が非常に重要であることは，本書読者は既にご理解いただいていることと思う。神経刺激インタフェース研究においては，感覚提示ディスプレイ技術として利用されている例が多く見受けられる。最もポピュラーなものとしては指や手などの皮膚上に電極を設置して電流を印加することで触覚を生起させるものだろう。経皮電気刺激のもつ能力は感覚の提示だけではない。近年では製品としてもよく見かけるようになってきたが，筋電気刺激は筋肉を電気刺激によって収縮させることで，運動を誘発する技術や，脳を電気刺激や磁気刺激によって刺激することで脳機能を高める刺激手法などが存在する。さらに，唾液腺などの漿液腺分泌に介入する電気刺激の研究なども存在する。

これらの多数の神経刺激はVR分野以外に利活用先があり，各分野で利用される刺激手法に関する知見が集約され，書籍やレビュー論文としてまとめられている。一方で，VR分野においては神経刺激による感覚提示手法や運動誘発手法に関してまとめられた書籍などはない。これは，利用される神経刺激が多種多様で，応用先も刺激の特性に合わせて多様だからと考えられる。このため神経刺激を広範に扱う研究に取り組むハードルは高いといえるだろう。本書が神経刺激インタフェースの研究を志す学生・研究者諸氏の手助けになる書籍となればよいと考えている。

また，神経刺激インタフェースの研究や開発を行う際に問題となりえるのが，その安全性である。安全性に関する知見は実施されたこれまでの研究によって日々更新されている。一方で，神経刺激インタフェース研究をこれから始めようと考えている学生・研究者諸氏には，ある程度専門の知識がなければ理解しにくいところもあるだろう。本書では神経刺激において世界的に受け入れられつつある安全性のガイドラインについても詳しく解説している。ご注意いただきたいのは，神経刺激はそのメカニズムが完全には解明されていないことや，手法によっては侵襲性が高いと考えられるものがあること，長期的な影響がわからないことから，本書で取りあげる既存のガイドラインが必ずしも安全性を保障するものではないということである。

神経刺激と一口に言っても，さまざまな神経刺激手法がある。最もわかりやすいものは電気刺激だろう。電気刺激はその名のとおり，身体に電圧や電流を印加して神経系に働きかける方法である。電気刺激以外にも，磁気刺激や超音波，ひいては薬剤を使った刺激も神経刺激ということができるだろう。本来であれば神経刺激はこれらすべてを網羅した技術領域であるが，本書はVRに関連した神経刺激を扱うものとする。VRにおいてよく使われる神経刺激としては，やはり電気刺激が他の刺激手法と比較してはるかに多いだろう。これは，電気刺激がコストの面でも扱いやすさの面でも，刺激装置のサイズの面でも他の手法より優れているためである。このため，本書では一部電気刺激以外の手法も解説するが，多くは電気刺激を対象としている。また，電気刺激もさらに細かく分類することができる。針などを電極として利用するために身体に挿入して刺激する侵襲的な手法と皮膚上にゲルや皿電極を設置して電流を印加する非（低）侵襲な手法である。非侵襲な手法を経皮電気刺激と呼ぶ。非侵襲な手法で神経を刺激することが可能であることから，VRやHCIの分野では非侵襲な経皮電気刺激が主として利用される。よって，本書でも経皮電気刺激による神経刺激インタフェースについて解説している。なお，経皮電気刺激は非侵襲とされる場合と低侵襲とされる場合があるが，本書では非侵襲として扱うものとする。

本書を通して，神経刺激インタフェースへの興味をもち，読者諸氏の勉学や研究開発の推進に寄与できればと願っている。

末筆となったが，本書を執筆するにあたり，多くの協力をしてくださった日本バーチャルリアリティ学会の関係者の皆様に深く感謝を申し上げる。また，本書内の図を作成してくださった，大阪芸術大学芸術学部アートサイエンス学科の井上七海氏，仁田脇珠惟氏の両氏にもここで深く感謝申し上げる。

2024年1月
著者を代表して　青山一真