直結とは？/ アイフル
[ 540] 脳?コンピューター直結インターフェース、臨床試験へ | WIRED VISION
[引用サイト] http://wiredvision.jp/archives/200404/2004041401.html
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ボストン発――未来信者たちは長いあいだ、人間の心を読み取り、思考の命令をそのまま実行に移せるような機械を夢見てきた。そして今、脳とコンピューターを直結する埋め込み型インターフェースの臨床試験が始まろうとしている。 マサチューセッツ州フォックスバロに本社を置くサイバーキネティックス社は、『ブレーンゲート』というインターフェース機器の臨床試験の開始を、米食品医薬品局(FDA)から承認された。臨床試験では、4ミリメートル角のチップを麻痺患者の頭蓋骨の下に埋め込むことになる。 成功すれば、このチップを使って患者がコンピューターに行動を指令できるようになる。伝えたいと思う命令を考えるだけで、指示が出せるのだ。 これは、脳卒中や、脳性麻痺、ルー・ゲーリッグ病(筋萎縮性側索硬化症)といった身体機能を奪う病気で苦しむ患者たちのクオリティー・オブ・ライフ(生活の質、生命の質)を向上する使命を達成するための、小さな、はじめの一歩だ。生命維持技術の進歩により、このような患者の多くが長期にわたって生き延びられるようになったが、クオリティー・オブ・ライフは低い。 「コンピューターは、これらの患者が望むあらゆる行動の窓口の役割を果たす。電気的な刺激によって患者自身の筋肉の動きを誘発するというやり方も考えられる。今回の試験は、そのプロセスの中の1つのステップだ」と、サイバーキネティックス社のティム・サージェナー最高経営責任者(CEO)は述べる。 同社の他にも、この分野では多くのチームが研究を行なっている。ジョージア州アトランタの企業、ニューラル・シグナルズ社も、臨床試験の一環として同様の移植を6件実施しており、今後さらに試験を重ねようと考えている。しかし現在のところ、ニューラル・シグナルズ社の機器は比較的シンプルな電極しか搭載していない。専門家によると、より高度な機器を患者の脳内に埋め込んで長期間にわたる臨床試験に取り組むのは、サイバーキネティックス社がはじめてだという。サイバーキネティックス社では、3年から5年後の製品化を目指している。 ニューラル・シグナルズ社の研究チームは1998年、麻痺を起こした脳卒中患者の脳内に機器を埋め込んだところ、患者は、コンピューター画面上のカーソルを、「お話できて楽しかったです。またお会いましょう」といった語句の表示のところに移動できるようになったと発表した。1999年には他の科学者が、ルー・ゲーリッグ病患者の頭皮に電極を装着し、コンピューター画面にメッセージを綴らせることに成功したとの報告を行なっている。 サイバーキネティックス社の創立者でブラウン大学の神経科学者、ジョン・ドノヒュー博士は、2002年に『ネイチャー』誌に掲載されたサルを使った研究で注目を集めた(日本語版記事)。 この方法の基本的な考え方は、意識を刺激するのではなく、神経の活動を受動的にマッピングして、特定の動作を行ないたいという信号をいつ脳が発するかを識別できるようにする、というものだ。 「われわれは麻痺した患者に、『腕を6インチ右に動かすことを想像してみてください』と言うことになる」とサージェナーCEOは述べた。 次に、腕を動かしたいというこの欲求と関連する脳の活動を識別しようと試みる、とサージェナーCEOは説明する。識別されたその信号を関連機器、たとえば人工腕にインプットするようにしてやれば、患者はいずれ、自分の思い通りに動作できるようになる。 やはり同様の研究を行なっているニューヨーク州保健局のジョナサン・ウォルポー博士は、「このような技術を『人の心を読み取る』ものと呼ぶと、誤解が生じてしまう」と述べる。そうではなく、この技術は、人の心を、新しいパターンの因果関係を認識し、それに順応するよう訓練するものなのだ。 「実際にここで起こっているのは、新しい技能を発達させる機会を脳に与えているということなのだ」とウォルポー博士は言う。 サルから人間に試験対象を移すのは、容易なことではない。サイバーキネティックス社のブレーンゲート・システムには、埋め込んだ状態で、脳の表面から1ミリメートル内部に伸びる小さな針状の部分があり、少数のニューロン(神経細胞)の活動をモニターする。 信号をモニターするコードが頭蓋骨の外に通じているため、感染の危険性がいくらかある。サイバーキネティックス社では、ワイヤレス・バージョンの開発に取り組んでいる。 しかし、カリフォルニア工科大学で同様の研究を行なっているリチャード・アンダーソン博士によると、この研究分野はじゅうぶん高度な段階に発達しているため、こうした新しい段階に進む準備ができているのだという。 ウォルポー博士は、このような機器を脳内に埋め込む必要性があるかどうかはそれほど明確ではないと言う――頭蓋骨の外側から神経活動をモニターする他の技術も同程度に効果的だと証明されるかもしれないのだ。それでも、脳への埋め込みというアイディアのほうが大きな注目を集めるようだと、博士は述べた。「脳に何かを入れてコントロールできるようにするというアイディアには、何か本質的な魅力があるようだ」 いっぽうアンダーソン博士は、現時点では、脳の中に入れた機器が提供する情報が、最も優れていると述べる。 「将来、侵襲性のない方法で脳からの情報を記録できるような技術が登場してくれば素晴らしいと思う。MRIはそういう方法を取っている。しかし不幸なことに、MRIは非常に高価なうえ扱いづらく、信号はまったく間接的でスピードが遅い」とアンダーソン博士は語った。 |
[ 541] 進化する「脳?コンピューター直結インターフェース」 | WIRED VISION
[引用サイト] http://wiredvision.jp/archives/200501/2005011801.html
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サンフランシスコ発――煩わしいキーボードやマウスを使わずに、自分の脳を直接コンピューターに接続してみたいと、コンピューター・オタクの人なら誰でも夢見たことがあるはずだ。こうしたことが実現すれば、四肢が麻痺している人たちにとっては、人生が一変するはずだ。 体が不自由な人が頭で考えるだけでコンピューターを制御できれば、電灯のスイッチやテレビ、さらには人工腕も操作できるだろう――全米に約16万人いる手足の自由を失った人たちが、こうした技術を歓迎することは間違いない。 この「ブレイン＝コンピューター・インターフェース」(BCI)と呼ばれる技術の研究に関しては、ここ5年間でかなりの進展が見られた。この分野に関する学術論文のうち半数以上は、わずか過去2年の間に発表されたものだ。そして、脳を直接コンピューターに接続することで患者がカーソルを制御する能力も向上してきている。 民間部門でこの分野の研究をリードするのは、米サイバーキネティックス社だ。同社は昨年、マシュー・ネイグル氏を初の被験者とし、『ブレインゲート』システム(イメージ)の臨床試験を開始した。今ではネイグル氏は、車イスに座ったまま考えるだけで、電子メールを開いたり、テレビのチャンネルを変えたり、電灯をつけたり、テトリスのようなビデオゲームで遊んだり、さらには人工腕を動かしたりすることもできるようになった。 ネイグル氏は、ビデオ映像の中でブレインゲートを使って人工腕(日本語版記事)を使いながら「悪くないね、うん、けっこういける」と話している。マサチューセッツ州ウェイマスのウェサガセット海岸でケンカの最中に首を刺されて以来、同氏が手を動かしたのはこれが初めてだ。刺し傷によって脊椎の機能を遮断されたネイグル氏は、麻痺状態になり、人工呼吸器を必要としている。 電極は、光ファイバーケーブルを通じて50?150個のニューロン(神経細胞)からの情報を、信号をデジタル化する機器に伝達する。この機器はVHSビデオテープほどの大きさだ。 一方、より簡単で非侵襲性の(組織を傷つけたり体を痛めたりしない)BCIの研究に取り組む研究者もいる。ニューヨークのウォズワースセンターに在籍するジョナサン・ウォルポー教授は2004年12月、自ら開発した非侵襲性の帽子型脳波図(EEG)読み取り機に関する論文を『米国科学アカデミー紀要』(PNAS)に発表した。論文によると、この帽子型読み取り機(写真)は、サイバーキネティックス社の侵襲性の技術と少なくとも同程度の脳の信号読み取り能力を持つという。 患者も医師も、できることなら手術で頭蓋骨を開けることなくBCIを機能させたいと考える。だが頭の外側に取り付けられたBCIが、埋め込み型の装置と同じレベルで脳波を読み取れるのかどうかは、まだ定かではない。ウォルポー教授が研究成果を発表するまでは、埋め込み型には及ばないというのが、専門家の一般的な見解だった。 「非侵襲性の手法が、多くの人が考えている以上に機能するのは明らかだ。ただしこの手法、そして侵襲性の手法による機能が今後どれほど向上するかは、現時点ではわからない」とウォルポー教授。 患者側は、身体能力を大幅に向上させる可能性と、感染症や脳に損傷すら被りかねないリスクをはかりにかけるだけに、これは非常に重要な問題だ。 1998年に自動車事故に遭ったことが原因で四肢が麻痺したスティーブン・エドワーズ氏は「非侵襲性であることは、私にとってとても重要だ」と電子メールに記している。「(バーチャル・リアリティーのように)著しく自分の体験を高めてくれるとか、(あたかも頭の中でほぼ瞬時に大量の立体画像を生成できる3Dカードのように)非常に効率が上がるということがない限り、脳に何かを埋め込むことは望まない」 体外に装着するBCIには、独自のメリットも考えられる。脳の特定の部位だけではなく、より多くの個所の信号を得られるためだ。 コロラド州立大学の研究者、チャールズ・アンダーソン準教授はこう語る。「埋め込み型の電極は非常に限定的で、対象となる筋肉や身体の動きに関係する脳の活動のみを記録する。これはこれで、使い道がある。ただしわれわれが識別したいと考えているのは、さまざまな観念など、より高度な認知活動だ。そのためには、埋め込み型電極はいくつあっても足りないだろう」 少なくとも当面は、サイバーキネティックス社の装置はエドワーズ氏を満足させられないかもしれない。だがサンフランシスコで開催された米JPモルガン・チェース社主催の『ヘルスケア会議』の期間中、インタビューに答えたティム・サージェナー最高経営責任者(CEO)の話によると、同社は、他にも次世代技術の開発を計画しているという。 同社の臨床試験の被験者となったネイグル氏は、ブレインゲートを使って既に人工腕を制御できるが、サージェナーCEOによると、技術者たちが動きをより正確に調整できるようになれば、さらなる可能性も開けてくるという――カップにコーヒーを注いだり、テニスラケットを振ったり、手紙を書くといったことも可能になるだろう。ゆくゆくは電極を直接筋肉に埋め込み、システムを使って患者が自分の手足を動かせるようにしたいと研究者たちは考えている。 こうした技術が可能になるのは数十年先のことだろう。当面のところサイバーキネティックス社は、脳で制御するワイヤレス携帯端末の開発に取り組むつもりだとサージェナーCEOは話した。こうした機器は、もっぱら左右・上下といったコマンドによって操作するため、同社の技術の応用分野として適しているという。 米食品医薬品局(FDA)が認めるブレインゲートの臨床試験の要件を満たすために、サイバーキネティックス社にとっては、さらに4人の被験者が必要だ。また同社は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)あるいはルー・ゲーリッグ病と呼ばれる神経疾患の患者でブレインゲートをテストする研究に関しても、FDAの承認を求めており、今年末までにまずは1人の患者に対して試験を実施したいとしている。 民間企業ではほかにも、米ニューラル・シグナルズ社が、頭蓋骨の2ミリ内側に挿入する小さなネジ型の器具を使ったBCIを開発済みだ。5万ドル(3万ドルの手術費用を含む)のこの装置は、既にFDAの認可を得ている。この装置の使用に最も適しているのは、「ロックド・イン症候群」と呼ばれる、ALS患者のように全身が完全に麻痺した状態の人たちだという。このBCIを使うことで、患者は、コンピューターのカーソルの移動やスイッチのオン／オフを行なえるようになる。 サージェナーCEOによると、使いやすく信頼性の高いBCIの市場規模は約20億ドルに達するという。だが企業がこうした市場に進出するためには、まず研究レベルで、現在のかさばる装置をより小さくて正確なものにし、より自動化を進める必要がある。そうすれば患者が自分自身で装置を動作させ、調整することができる。サイバーキネティックス社は既に、耳の後ろに埋め込み可能な試作品を作る計画を打ち出している。これは人工内耳によく似ており、体外機器との接続には磁石が使われるため、患者の皮膚から器具が突き出ることもない。 サイバーキネティックス社は、自社のBCIに関して価格を明らかにしていない。一方でウォルポー教授は、自ら開発した非侵襲性のシステムの価格が約1万ドルほどになるだろうと述べている。 |
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