仮想現実は脳にどのように作用するのか：メカニズム、効果、注意点

仮想現実への没入は、3つの異なる神経学的プロセスを引き起こします。測定可能な脳波の変化、特定の脳領域の活性化、そして空間的な臨場感の発生です。

仮想環境における脳波の変化

VRヘッドセットを装着したとき、脳は受動的な状態ではありません。2019年、ティルブルフ大学の研究者らは、脳波検査を用いて、仮想環境に没入している参加者の脳活動を測定しました[1]。その結果、前頭部、中心部、頭頂部でアルファ波の顕著な減少が認められました。アルファ波は、リラックスしていて集中度が低い状態と関連しています。その減少は、集中力の高まりと、認知的に深く関与していることを示します。研究者らが観察したのは、注目すべき現象でした。VRでの脳活動は、現実世界で体験した状況で記録されたものと類似していたのです。

VR体験中に活性化する脳領域

神経科学者が特に注目しているのは、3つの領域です。前頭部は、臨場感、運動の制御、計画に関与します。中心部と頭頂部は、関与の度合い、空間知覚、空間内での運動の調整を担います。例えば、VRでクライミングをシミュレーションすると、前頭部は一つひとつの動作を計画するために極めて高い集中状態に入り、頭頂部は空間情報を処理するために活性化します。没入が深まるほど、脳は注意をそらすものを排除し、仮想環境に集中するようになります。

臨場感とエンボディメント

エンボディメントとは、仮想環境における身体的な一体化、つまり自分の身体がそのデジタル空間に属しているという感覚を指します。Tjonらの研究（2019年）は、この空間的な臨場感、すなわち仮想の場所に身体ごと存在しているという錯覚が、前頭部のアルファ波の有意な減少と直接相関することを示しました。没入が十分に深まると、現実世界への意識が薄れます。脳はシミュレーションと実際に体験する現実を区別しなくなります。

現在、情報習得の加速、創造性の刺激、記憶の向上という3つの認知面の効果が報告されています。

最大4倍の速さで情報を習得

数値は明確です。PricewaterhouseCoopersの研究（2024年）では、仮想現実を使用する学習者は、従来の方法を使用する学習者と比べて、最大4倍の速さで情報を習得することが明らかになりました。その理由は、没入そのものの性質にあります。VRでは現実的な状況を再現でき、学習者は、特に複雑な作業やストレスを伴う業務上の動作を、危険なく練習できます。医療研修、操縦訓練、産業分野の技術的な作業では、脳の関与が高まり、情報が記憶に残りやすくなります。脳が処理するのは、受動的なコンテンツではなく、実際に体験した出来事です。

創造性とイノベーションの刺激

21人の参加者を対象とした実験では、VRと通常の2D画面で行う創造的な課題を比較しました。VRに没入した参加者は、没入感、満足度、創造性のいずれも高い水準を示しました。脳活動では、アルファ波、ベータ波、ガンマ波の活動の増加が認められました。ベータ波は能動的な覚醒状態を反映し、ガンマ波は複雑な認知処理に関与します。これらが合わさることで、革新的なアイデアを生み出しやすい状態が促されます。

知っておきたいこと： 脳はVRと現実を常に区別できるわけではありません。仮想環境への没入中に測定される脳活動は、実際に体験した状況で観察されるものと類似しています。例えば、フランス語を学ぶためのパリのカフェや、スペイン語を練習するためのマドリードのバーです。この神経レベルでの混同が、仮想現実の教育効果を直接説明しています。

有害作用として、VR酔い、視覚障害、睡眠の乱れ、てんかん発作のリスクという4つのカテゴリーが報告されています。

VR酔い：仮想環境で生じる吐き気とめまい

VR酔いは、仮想環境で起こる乗り物酔いです。**利用者の30～50 %**に生じ、吐き気、めまい、発汗、顔面蒼白、平衡感覚の喪失といった症状が現れます。その仕組みは明確です。目が捉えるもの（仮想的な動き）と身体が感じるもの（実際には静止している状態）の間で矛盾する信号を脳が受け取ります。この感覚の不一致が症状を引き起こします。影響を受けやすい人では、使用開始からわずか数分で症状が現れることがあります。Ansesが2021年に公表した勧告[2]は明確で、何らかの症状が現れた時点で直ちに使用を中止するよう求めています。

長時間の使用に伴う視覚障害

VRの画面は、目からわずか数センチメートルの位置にありながら、距離の錯覚を生み出します。知覚される距離と実際の距離の矛盾により、眼の筋肉には通常とは異なる負荷がかかります。長時間の使用は、眼精疲労や一時的な視覚障害を引き起こすことがあります。また、ヘッドセットのLED画面にはブルーライトが多く含まれています。Ansesが2019年に実施した調査によると、1回の利用時間は平均で1時間を超えており、大多数の利用者が、注意して経過を見る必要のある長時間使用の範囲に入っています。現時点で、明確な閾値は定められていません。

概日リズムと睡眠の乱れ

VRヘッドセットのLED画面から出るブルーライトを夕方や夜間に浴びると、生体リズムが乱れます。入眠の遅れや睡眠の質の低下が報告されています。Ansesは、特にブルーライトの影響を受けやすい子どもや青少年について、就寝前の2時間は画面の光を一切浴びないよう推奨しています。1回の利用時間が平均で1時間を超えることを考えると、この勧告は一層重要です。

光過敏性てんかん発作のリスク

VRヘッドセットのLED画面が発する光には時間的な変調があり、肉眼では知覚できないこともあるちらつきが生じます。この現象は、素因のある人にてんかん発作を引き起こすことがあります。光の点滅に反応して発作を起こす人の割合は、4 000人に1人です。Ansesは、てんかんのある人に加え、影響を受けやすいとされる他の集団、すなわち妊娠中の女性、乗り物酔いをする人、平衡機能障害のある人、片頭痛を起こしやすい人にも、VRの使用を避けるよう推奨しています。

知っておきたいこと： Ansesは、VRの利用後、車の運転など高い集中力を必要とする活動を行う前に、1～2時間の休息を取るよう推奨しています。身体は仮想世界に適応するために大きな労力を費やし、それによって実際の疲労が生じます。この注意事項は、利用者に見過ごされがちです。

バーチャルリアリティ、とりわけバーチャル療法の有効性が示されている医療分野は、脳卒中後の運動機能リハビリテーション、疼痛管理、不安症と恐怖症の治療の3つです。

脳卒中後の運動機能リハビリテーション

数値から、この課題の規模がわかります。フランスでは、毎年約140 000人が脳卒中を発症し、150 000人が頭部外傷を負い、新たに25 000例のパーキンソン病が診断され、1 500例の脳性麻痺が記録されています。バーチャルリアリティは、損傷後に脳が自らを再編成する能力である脳の可塑性を刺激することで、運動機能の回復を促します。

Haute Autorité de Santéが2022年に公表した勧告[3]では、中等度のエビデンスに基づき、脳卒中後の運動機能を改善するため、従来の療法にVRを併用することを推奨しています。具体的な利点として、従来のリハビリテーションは単調になり意欲が低下することがある一方、VRの訓練は遊びの要素があり、意欲を高めます。セッションでは、日常の動作（物をつかむ、ドアを開ける）を再び行えるようにしたり、バランスや歩行を改善したり、道路を渡る、階段を上るといった現実の状況を模擬体験したりできます。

C2Careは運動機能リハビリテーション向けのVRソリューションを開発しており、医療チームへの支援とともに、フランスの350の医療施設に導入されています。

重度熱傷患者の疼痛管理と慢性疼痛の管理

重度熱傷患者における結果は、特に多くの報告があるものの一つです。強い痛みを伴うことの多い処置中にバーチャルリアリティに没入することで、知覚される痛みが有意に軽減することがあり、一部の研究では最大60 %の軽減が報告されています。この仕組みには注意が関わっています。仮想環境への没入によって脳の認知資源の大部分が使われ、患者が痛みの信号に向ける注意が少なくなります。脳活動の測定でも、痛みの知覚に関連する領域でこの低下が確認されています。

このアプローチは、慢性的な背部痛、頸部痛、術後痛にも広がっています。主な利点は非薬物的であることで、副作用や依存のリスクを抑えられます。

不安症と恐怖症の治療

バーチャルリアリティ曝露療法（VRET）は、安全で管理された環境で患者をストレス要因に段階的に曝露するという、シンプルな原理に基づいています。この馴化の過程により、脳は不安を引き起こす刺激への反応を変えることができます。飛行機恐怖症（保安検査の通過から乱気流まで）、広場恐怖症、クモ、高所、注射器などへの特定の恐怖症など、それぞれの状況を再現し、曝露の程度を精密に調整できます。

一部の適応では、VRETの有効性は従来の認知行動療法（CBT）を上回ります。精神科医Éric Malbosは、たばこ依存の患者をVRETで治療しました。治療後、72 %に再発がみられず、CBTでは50 %でした。パリのPitié-Salpêtrière、マルセイユのhôpital de la Conception、CHU de La Réunionなどの施設が、このアプローチを利用しています。

C2Careは、250を超える曝露状況を利用できる包括的な恐怖症と不安症向けのVR治療ソフトウェアを提供しており、治療者が単一のプラットフォームから操作します。700人を超える臨床家が、このアプローチの研修を受けています。

身体を一切動かさず、思考だけで装置を制御する。これが、ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）の原理です。これらのシステムは、EEGを介して脳の電気信号を捉え、コマンドに変換します。

BCIの訓練環境にバーチャルリアリティを加えることで、脳信号の認識が有意に向上し、脳と機械の相互作用がより円滑になります。近年の研究（Gougeh et al., 2023）では、切断者がVR内の運動イメージを用いることで、義肢をより正確に制御できることが示されています。脳は、実際の義肢に信号を送る前に、没入型環境で適切な信号を生成する訓練を行います。

バーチャルリアリティによるニューロフィードバックは、この原理をさらに進めたものです。利用者の脳活動が、仮想環境で見たり体験したりする内容に直接影響する閉ループ型のシステムです。脳が目標とする集中状態に達すると、環境が明るくなったり、好ましい方向に変化したりします。バーチャルリアリティによるニューロフィードバックの研究[4]では、不安の管理、ADHD、認知パフォーマンスの最適化における有望な用途が示されています。大規模なエビデンスはまだ蓄積の途上にありますが、初期の結果は期待の持てるものです。

Ansesの推奨事項と医療機関での実践から得られた知見は、同じ注意事項を示しています。有害な影響を抑えるために、以下のルールを守る必要があります。

• 吐き気、めまい、発汗、顔面蒼白などの症状が現れたら、直ちに使用を中止する。症状が悪化するまで待たないでください。
• 各セッション後は、自動車の運転など、高い集中力を必要とする活動を行う前に、1〜2時間休息する。仮想世界に適応するために、身体には実際に負荷がかかります。
• 就寝前の2時間は画面を見ないようにする。特に子どもや青少年は、LED画面のブルーライトに対する感受性が高いため注意が必要です。
• てんかんがある場合、または影響を受けやすいとされる集団に該当する場合は、VRを使用しない。これには、妊娠中の方、乗り物酔いをしやすい方、平衡障害がある方、片頭痛を起こしやすい方が含まれます。
• 業務での利用、一般向けの利用のいずれにおいても、専用の資料を通じて、起こり得る影響を利用者に知らせる。

2019年のAnsesの調査では、1回のセッションの平均時間は1時間を超えています。このデータは、こうした注意事項の重要性をさらに裏付けています。仮想現実が脳に及ぼす長期的な影響は、神経学的な影響も発達に関わる影響も、依然として十分に明らかにされておらず、さらなる研究が必要です。

仮想現実が脳に及ぼす作用について押さえておきたいこと

仮想現実の脳への作用は、研究によって示されており、測定可能で、多面的です。

脳内のメカニズム： VRは前頭部、中心部、頭頂部のアルファ波を減少させ、計画や空間知覚に関わる領域を活性化し、脳波検査（EEG）で測定可能な臨場感を生み出します。脳は、現実の状況に直面したときと同じように反応します。

認知面の利点： 最大4倍の学習速度、創造性の促進、運動機能のリハビリテーションや不安症の治療において有効性が検証された治療的応用。

知っておくべきリスク： 利用者の30〜50 %に生じるVR酔い、視覚障害、ブルーライトに関連する睡眠障害、4 000人に1人のてんかん発作のリスク。

重要な注意事項： セッション後に休息する、就寝前に画面を見ることを避ける、リスクのある集団を特定する。長期的な影響については、今後の解明が必要です。