脳内に電極を埋め込むことで身体にまひがある人が文字入力スピード「分速8ワード」の新記録を達成

脳の運動皮質と呼ばれる部分に小さな電極を貼り付けることで脳の電気信号を読み取り、腕や指を使わずにコンピューターを操作して文章を入力することにスタンフォード大学などの研究チームが成功しました。この技術を使うことで、怪我による四肢のまひがある人や、病気で思い通りに体を動かせない人が再び自由なコミュニケーションを取れるようになる可能性が秘められています。

New Record: Paralyzed Man Uses Brain Implant to Type Eight Words Per Minute - IEEE Spectrum
http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/new-record-for-typing-by-brain-paralyzed-man-uses-brain-implant-to-type-8-words-per-minute

スタンフォード大学の研究チームが開発しているのは、脳の「運動皮質」と呼ばれる部分の表面に小さなタブレット薬ぐらいの電極を装着して、脳の働きと共に発せられるニューロンの電気信号を検知してコンピューターで処理を行うというもの。電極には100本の長さ1mm程度のピンが取り付けられており、それぞれのピンごとに感知した電気信号をモニタリングするようになっています。

実際にこのシステムを使って、考えるだけでコンピューターを操作している様子は以下のムービーで見ることができます。

Stanford researchers develop brain-controlled typing for people with paralysis - YouTube


機器を使っているのは、全身の筋肉が動かせなくなる筋萎縮性側索硬化症(ALS)を発症した女性。この病気にかかると手を使うことはもちろん、言葉を話すこともままならない状態になるのですが、頭脳は以前どおりで記憶や思考にも全くといって良いほど影響がないというのが特長です。

画面に表示されるカーソルを自由に動かし、文字を選んで言葉を入力している様子。これは頭の中で「手を動かしている」と思うことで操作を行っています。

「私たちの研究のゴールは、病気などで体を動かす能力を失ってしまった人の機能を取り戻させることです」と語るのは、神経外科博士で研究チームの一員であるジェイミー・ヘンダーソン氏。

同じく研究チームの一員で、電気エンジニアリング分野の教授であるクリシュナ・シェノイ氏は「このシステムは、脳の電気信号に耳を傾けることで、カーソルを動かし、文字を選択することができます」と語ります。

研究に参加する女性の頭部には、ケーブルにつながれたボックス状の装置が接続されています。

このボックスを女性の頭の電極に装着して計測を行っている様子。

女性が乗る車いすの後ろには、処理用の装置が載せられています。

画面に表示された「グランドキャニオンに旅行に行った時に、一番楽しかったことは？」という質問に対し、女性はアルファベットを一つずつ選んで「景色の美しさを楽しみました」と回答。別の参加者が実施した、題材となる文章を入力するテストでは1分間に8ワード(8文字ではなく8単語)を入力することができたとのこと。これは、従来の目線で文字盤を追う方法に比べて飛躍的に速いスピードだったそうです。今後はさらに、入力する文字を先読み変換するDasher」

被験者の脳に取り付けられた電極からは、四隅の4本を省いた96チャンネルの電気信号がコンピューターに送られます。被験者はまずこの装置を使い、「右手を上下させる」「人さし指を動かす」などの動作を頭の中で思い浮かべます。もちろん、実際には体は動かないのですが、それでも脳の中では体を動かすためにニューロンが「発火」して電気信号を生みだします。その信号を96chのセンサーで読み取り、動作ごとのパターンを見いだすことで、思ったとおりの操作をコンピューター上で再現させるという仕組みになっています。

ヘンダーソン博士は、この研究がまだ全体の第1フェーズにあたるものであり、安全性などに注意深く配慮した上での研究であることに触れています。今後は、実際の生活にも取り入れられるようなワイヤレス方式の採用や小型化が目指されることになりそうですが、それはまだもう少し先の話である模様。

多くの患者に希望を与えそうな研究が進められているようですが、実際に被験者となっている人たちもかなり積極的に関わっている様子。ある時、参加していた女性が自分が思った行動に対してコンピューターが逆の結果を出したので、「何か変です。うまく動きません」と研究者に報告。プログラムをチェックした研究者は、なんと女性が言ったとおり、処理プログラムのコードの中にバグが存在していたことに気づいたそうです。