新たな電脳化技術は血管を介したアプローチ / Pixabay

　脳をコンピューターに接続する電脳化技術――それは人類の次なる進化を予感させる未来的なテクノロジーだが、いざ自分の脳に電極を移植しなければならないとなったら、躊躇することなくできるだろうか？

　電脳化に興味はあっても、頭蓋骨に穴を開けて、剣山のようなデバイスを脳に挿入するなどという恐ろしい手術は避けたいところだ。

　研究者もそうした人体にかかる負担のことを承知しているようで、この度新しいアプローチが発表された。それは血管を通じて、脳とコンピューターを接続するというやり方だ。

・血管を介して脳とコンピューターを接続

　脳とコンピューターを接続するための装置を「ブレイン・コンピュータ・インタフェース（BCI）」という。

　『Journal of NeuroInterventional Surgery』（10月28日付）に掲載された研究で紹介されているのは、頭蓋骨に穴を開ける代わりに、血管を経由するBCIだ。

　新開発の「ステントロード」は、血管などの人体の環状の部分を内側から広げられる「ステント」という医療器具の先端に、脳のシグナルを読み取る「電極」（エレクトロード）が取り付けられた構造をしている。

　これを首の血管から挿入し、脳の一次運動野の血管にまで押し進め、そこでステントを展開。すると電極が血管の壁にピタッと押しつけられて、血管壁に越しに脳のシグナルを感知できるようになる。

　これと併せて、胸に赤外線式の送信機を移植。これを経由して電極で読み取ったシグナルを無線で外部のコンピューターへ伝える。


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・思考でカーソルを操作

　この技術を開発する米企業「Synchron（シンクロン）」は、筋萎縮性側索硬化症（ALS）によって体が動かなくなった患者2名に、実際にステントロードを試し、思考でコンピューターを操作させることに成功している。

　患者は移植手術を受けて2、3日で退院。しかしこれだけでは脳によるコントロールはできず、患者の脳で生じるシグナルの意味をAIに学習させねばならない。

　移植手術を受けた2名の患者は、どちらも数週間のトレーニングの後、アイトラッカーで画面のカーソルを動かし、考えるだけでクリックできるようになったという。

　現時点で、ステントロードが検出できる情報は1ビットの情報だけで、マウスクリックの有無を区別することぐらいしかできない。だが、たったこれだけの操作でも、メッセージの送信からオンラインでのショッピングまで、さまざまなデジタルライフを楽しむことができる。


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・様々なアプローチで開発されているBCI

　一方、現時点でより一般的なBCIは、「ユタアレイ（Utah array）」という電極の針が剣山のように突き出したものだろう。これを脳に差し込んで、脳の電気シグナルを読み取り、それを外部のコンピューターに送信する。

　個々の神経細胞の活動を検出できるユタアレイは精度という点では優れているが、やはり電極を移植するからにはリスクがあるし、長期的に利用するうえで問題点もある。

　まず電極の針がどれだけ細く柔軟であっても、傷を付けられる以上、脳はそれから身を守ろうとする。そのために電極は「グリア細胞」におおわれてしまい、うまく脳波を検出できなくなる。

　また柔らかい脳は微妙に揺れるものなので、その衝撃で電極が少しずつ劣化していく。そもそも脳のシグナルが意味する内容の解明も、まだまだ発展途上の技術である。


Faculty profile: Richard Normann and the Utah electrode array

　こうした問題点を克服するためにさまざまなアプローチが試みれられている。

　たとえば「皮質脳波記録法（ECoG）」というものがある。これは脳に電極を差し込むのではなく、脳の表面に網（メッシュ）のような電極を貼り付ける。

　これによって「硬膜下皮質表面電位」という電気活動を検出する。運動野の唇・あご・舌を制御する領域を読み取って、メッセージやスピーチを作れるだけの精度があるという。

　精度の点では、侵襲型BCIには敵わないかもしれないが、手術をしないでより安全に利用できるBCIもある。

　電極が埋め込まれたヘッドギアのようなものをかぶって、脳波を検出するやり方（EEG）は以前から使われてきた。

　より最近では、2019年にフェイスブックが10億ドル（約1000億円）で「CTRL-labs」というスタートアップを買収。同社の技術は、手首につけたリストバンドで神経細胞の運動シグナルを読み取ることができる。


This Wearable Allows You To Control Machines With Your Mind

・BCIの未来

　今回のステントロードは、こうした侵襲型BCIと非侵襲型BCIの中間、どちらかというと前者寄りという位置づけになる。

　考えられる問題点としては、電気パルスを伝える脳組織ではなく、血管細胞を通じてそれを検出するタイプであるために、電極を直接移植するものに比べれば精度が劣る可能性があることだ。

　そのために神経科学の研究用にはあまり向かないかもしれない。それでも頭蓋骨に穴を開けるような大手術に抵抗のある患者にとっては、1つの選択肢になることだろう。

　またウェアラブルなBCIのように、決死の覚悟で手術を受けなくても手軽に使えるものが登場すれば、脳波コントロールが爆発的に普及することだってあるかもしれない。

References:via-veins/" target="_blank" title=""arstechnica/ written by hiroching / edited by parumo