親戚と話したり、コンピューター ゲームをしたり、義足を制御したりすることはすべて、たとえ
麻痺した人はどのようにして通常の生活に戻りますか？
ジェームス・ジョンソンはいつか座れることを望んでいる再びハンドルを握ります。もし彼がこれを行うなら、それは彼の思考の力を使うだけです。 2017年3月、ジョンソンさんは事故で首を骨折し、肩から下がほぼ完全に麻痺してしまいました。
ジョンソンさんのリハビリ専門家は彼に次のように紹介した。パサデナのカリフォルニア工科大学（Caltech）の研究者らによる。彼は、ブレイン・コンピューター・インターフェース (BCI または BCI) の臨床試験に参加するよう招待されました。
まず脳神経外科手術を受け、2つのグリッドの電極を大脳皮質に埋め込んだ。これらの電極は、脳内のニューロンの発火を記録します。次に、研究者はアルゴリズムを使用して彼の考えや意図を解読します。次に、システムはジョンソンの脳の活動を利用して、コンピュータ アプリケーションを操作したり、ジョンソンが特定の方向に動くのを助けたりします。
ジョンソン氏が2018年11月に埋め込まれたブレイン・コンピューター・インターフェースを初めて使用したとき、画面上でカーソルを動かすことができた。これを行うには、ただ考えるだけで済みます。
それ以来、ジョンソン氏はBCIを利用して制御を行っている。ビデオ ゲームをプレイしたり、仮想現実でシミュレートされた車を運転したりするためのロボット アーム。ジョンソン氏は、脳に長期にわたってBCIを移植された35人のうちの1人である。このような研究を行っている研究室はわずか 12 程度ですが、その数は増え続けています。
デバイスは思考をどれだけうまく読み、あなたがやりたいことをするのを助けますか？
過去 5 年間で、さまざまなスキルが向上しました。BCI を使用して復元できる機能が大幅に拡張されました。ちょうど 2021 年に、科学者たちは、患者が感覚フィードバックを脳に直接送信するロボット アームを使用した症例について報告しました。脳卒中により話す能力を失った人のための音声補聴器でもあります。そして、手書きで書いていることを想像しながら記録的な速さでコミュニケーションをとることができた男。
スピーチを復元できますか？
「脳損傷の最も深刻な結果の1つは、コミュニケーション能力の喪失です」とカリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経外科医兼神経科学者のエドワード・チャンは言う。
BCIでの作業の開始時に、参加者は移動できますコンピューター画面上にカーソルを置き、手の動きとキーの押し方を想像します。このようなカーソルベースの通信により、1分あたり約40文字の転送が可能になりました。これは、カリフォルニアのスタンフォード大学の神経科学者であるクリシュナシェナが率いるチームによって2017年に記録が樹立されました。
その後、2021 年に同じグループが、メンバーのデニス・デグラレが 2 倍の文字を伝えることができるという新しいアプローチを報告しました。
シェノイの同僚であるフランク・ウィレットがデグレイに提案した研究者が彼の運動皮質からのデータを研究している間、彼が手で言葉を書いていると想像してください。システムは、文字に視覚的に類似した文字（r、n、h）に関係する信号の解析が困難な場合がありましたが、一般に、すべての文字を簡単に識別できました。
デコードアルゴリズムは95％の精度を示しましたが、通常のスマートフォンと同様に自動修正を使用すると、精度は99％に向上しました。
しかし、情報を伝える別の方法があります。カリフォルニア大学サンフランシスコ校の脳神経外科医兼神経科学者であるエドワード・チャンは、書くことよりも話すことに焦点を当てたアプローチを考え出しました。テキストが個々の文字で構成されているように、スピーチは音素と呼ばれる個々の単位で構成されています。英語には約50の音素があり、それぞれが声道、舌、唇の特定の動きで得られます。
チャン氏のグループは最初に部分の研究に取り組んだ音素、つまり音声を生成する脳は、喉頭背皮質と呼ばれる、あまり理解されていない領域です。研究者らは、ユーザーのデコードされた信号を画面上にテキストとして表示する音声デコード システムを開発しました。 2021年に同グループは、このデバイスにより人はあらかじめ決められた50語のセットを使ってコミュニケーションできるようになったと報告した。速度は1分あたり15ワードでした。
この場合、科学者はからのデータを記録しませんでした個々のニューロン。代わりに、彼らは大脳皮質の表面に配置された電極を使用しました。これは、すべてのニューロンの平均的な活動を検出します。信号は大脳皮質に埋め込まれた電極からの信号ほど正確ではありませんが、アプローチはより侵襲的ではありません。
パブリックドメインにそのようなデバイスはありますか？
現在、ほとんどのインプラントは、個々のニューロンの活動を記録する機能は、Blackrock Neurotech によって作成されました。彼らはソルトレイクシティに拠点を置く医療機器開発者です。しかし、過去 7 年間で、BCI に対する商業的な関心が劇的に高まりました。たとえば、2016 年に起業家のイーロン・マスク氏は、同様のデバイスを開発するためにサンフランシスコで NeuraLynx を立ち上げました。同社は3億6,300万ドルを調達した。
ブラックロック・ニューロテック取締役会会長Florian Solzbacher 氏は、BCI システムを 1 年以内に市場に投入したいと述べました。医療機器を規制する米食品医薬品局（FDA）は2021年11月、同社製品の市場投入を容易にするための迅速審査プロセスを開始した。おそらく、彼らのインターフェースは、この分野における最初の量産製品となるでしょう。
次は何ですか？
専門家は、開発者が次のことを強調しています。市販の BCI デバイスは、数か月、場合によっては数年間、専門家の監督なしで動作しなければなりません。インターフェイスが各ユーザーにとって同等に適切に機能することを確認することも重要です。
彼らはまた、機械学習の進歩が最初の問題の解決に役立つと述べました。しかし、ユーザーに関係なく普遍的な効率を達成することは、より困難な作業です。
さらに、倫理学者はそれを強調しますユーザーはデバイスデータを完全に制御できるようにする必要があります。現代のテクノロジーは人々の個人的な考えを解読することはできませんが、開発者はすべてのユーザーの対話に関するデータと、脳の健康に関する重要なデータを持っています。 IMCは新しいタイプのサイバーセキュリティリスクであることに注意してください。
続きを読む：
それは何世紀にもわたって狩られてきました：太陽の隣の惑星バルカンについて私たちは何を知っていますか
物理学者は、液体の新しい基本法則を実験的に確認しました
天文学者は、宇宙から来る不思議な電波バーストの発生源を発見しました