博士課程を卒業するクリス・ブスウィンカにとって、音楽と耳への興味が思いがけないキャリアへと導いた。
ステファニー・M・マクファーソン 2025年5月7日 教育
クリス・ブスウィンカ。写真：グレッチェン・エルトル
クリストファー・ブスウィンカは、父親と一緒にハイファイサウンドシステムでレコードを聴いたり、自宅でピアノを弾いたり、学校のバンドでトランペットを演奏したりするなど、常に音楽を愛してきました。
ミシガン大学の学部生として、人工内耳の生体適合性など、難聴に対するバイオエンジニアリングの応用を研究したことで、彼は自分の興味と技術的願望を組み合わせる道を見つけました。
「聴覚システムについて学ぶにつれて、その生物学的な仕組みや複雑さを理解できるようになります」と彼は語った。「自分が聞きたい音を、生物学的な仕組みがどのように解釈するのかを知るのは本当に興味深いことです。」
ブスウィンカ氏は、2018年にハーバード大学ケネス・C・グリフィン大学院文理学部の音声聴覚生物科学技術（SHBT）プログラムの博士課程学生として受け入れられました。そこで彼は、電子顕微鏡法を蝸牛研究に応用することに特化する予定で、ハーバード大学医学部のアルトゥール・インジクリアン研究室に加わりました。
そのため、彼が現在人工知能に重点を置いているというのは、ある意味驚きでした。
彼は授業の早い段階でAIと統計学の授業を受講していましたが、それが転機になったわけではありませんでした。むしろ、COVID-19パンデミックによる混乱が彼の計画を変えてしまいました。彼は実家に戻り、他の多くの人々と同じように途方に暮れていました。
「みんな閉め出されちゃったんだ」と彼は言った。「実家の地下室にいたら、高価な顕微鏡で凝った写真を撮るなんてできないからね」
しかし、彼はすぐに、実験台に立っていなくても貢献できることに気づきました。
「私たちの研究室でも現場でも、膨大な量のデータが収集されています。そのほとんどは画像化データですが、適切に分析できないため、ほとんど活用できていません」と彼は語った。「『よし、試してみよう』と思ったんです」
マサチューセッツ眼科耳鼻咽喉科頭頸部外科のHMS助教授であるインディクリアン氏がコンピューター部品を購入してブスウィンカ氏に送ったところ、ブスウィンカ氏はそれを自宅で組み立て、AIベースの技術を使用して研究室に蓄積された未整理データの処理を開始した。
この取り組みにより、彼は聴覚科学における技術的ニーズを満たす道を歩み始め、より深いデータ分析を可能にして、難聴に対する新たな治療法の発見につながる可能性が生まれました。
「内耳の研究に使えるAIシステムはこれまであまりありませんでした」と彼は語った。「私が開発したツールは、生物学分野における新たな進歩の基盤を築くのに役立っています。」
彼はさらにこう付け加えた。「大学院に入ったときにはこんなことをするつもりはなかったのですが、幸運な偶然が重なり、今ではもう生物学者ではないとはいえ、この研究に取り組むのは本当に楽しいです。」
AIと内耳
2024年9月に審査を受けたブスウィンカ氏の学位論文は、機械学習の内耳研究への応用に焦点を当てていました。彼は特に誇りに思っている2つのツールを開発しました。
一つは、蝸牛の有毛細胞を画像化する際に得られる膨大なデータを研究者が最大限に活用できるようにするためのプログラムです。有毛細胞の数は、動物によって異なりますが、2,500個から4,000個に及びます。研究者は、個々の細胞を手作業で数えるのではなく、推定値を用いることがよくありますが、そうすると興味深い情報が記録されない可能性があります。
Buswinka 氏は、Indzhykulian 研究室やこの分野の同僚から得た完全に分析されラベル付けされた画像に基づいて、アルゴリズムを利用したソフトウェアを構築することで、このニーズに対処しました。
「これまで成長してきた採用がさらに拡大するにつれ、私が作成したモデルを使用して収集したすべてのデータを活用し、より優れた科学研究を行うことがこの分野の新たな標準となることを期待しています」と彼は述べた。
よりニッチなプロジェクトでは、蝸牛有毛細胞のミトコンドリアの健康状態を分析するツールを開発しました。これらの細胞は再生しないため、生まれ持ったものしか自然から与えられないとブスウィンカ氏は言います。彼と研究室のメンバーは、「大きな音がミトコンドリアにダメージを与え、これらの細胞を破壊するのだろうか？」という疑問を抱きました。
当時、ミトコンドリア画像を解析するためのディープラーニングモデルのほとんどは神経組織に最適化されており、ブスウィンカ氏の疑問にうまく答えることができませんでした。そこで彼は、ミトコンドリアが密集した有毛細胞の大規模で高解像度の3次元電子顕微鏡画像を扱うためのアルゴリズムを特別に開発しました。
「本当にうまくいきました」と彼は言った。「これにより、これらの細胞におけるノイズや様々な薬剤の生物学的効果の一部を調べることができました。」
他の学生や感覚器官への研究の拡大
AI が今や公共の場で議論される主要な話題となっていることを受けて、Buswinka 氏は、ChatGPT などのツールを動かす最近の生成 AI プログラムとは別に、特定の状況で研究者を長年支援してきた機械学習の世界があると指摘しています。
「私が開発したAIツールは、すべての人の問題を同時に解決するのではなく、他の方法では解決が非常に困難だった特定の問題に取り組んできました」と彼は語った。
ブスウィンカ氏は、HMSで受けたメンターシップとAI教育を社会に還元し始めました。彼は高校生や大学生のインターン生に協力を依頼し、モデルの学習に使用したデータにアノテーションを付与し、AIの仕組みと彼らの仕事の重要性を時間をかけて説明しました。論文やプロジェクトへの貢献が彼ら全員に認められるように配慮しました。
バスウィンカ氏は現在、AIと感覚への関心をボストン・ノースショアにあるコンピュータービジョンのスタートアップ企業に移し、そこで恋人と愛猫のシドニーと暮らしている（そして、バスウィンカ氏の弁護とほぼ同時期に亡くなった愛猫のダーウィンを懐かしく思い出している）。彼は自身の成功の多くをダーウィンのおかげだと考えている。
「コンピュータービジョンと機械学習は、より優れた科学を可能にする大きな可能性を秘めていると信じています」と彼は語った。
ブスウィンカ氏が次に起業、学術的地位、あるいは別のキャリアパスを追求するにせよ、自分の研究は役に立つと信じている。
「科学は崇高な目標であり、特に我々の研究成果が多くの人々に利益をもたらす場合には追求されるべきである」と彼は述べた。
「結局のところ、ハーバードは自分がやりたい研究をするのに最高の場所だったと思います。SHBTは素晴らしかったです」と彼は付け加えた。「みんな本当に素敵な人たちばかりでした。非常に賢く、サポートもしっかりしてくれました。もし可能なら、もう一度やりたいと思っています。」
リンク先はHARVARD MEDICAL SCHOOLというサイトの記事になります。（原文：英語）
↓↓↓記事原文はこちら↓↓↓
https://hms.harvard.edu/news/using-ai-power-study-treatment-hearing-loss?utm_source=hearingtracker.com&utm_medium=newsletter