研究グループが、サルが脳インプラントを用いて車椅子を操作できるようにする方法を発見した。脳インプラントを用いたこの成果は、近い将来、重度の麻痺を持つ人でも車椅子を操作できるようになり、以前よりもはるかに自由な移動が可能になる可能性がある。
研究者たちは、将来的にはこの手法が車椅子だけでなく他の義肢の制御にも応用できる可能性があると考えている。この研究は本日、 Scientific Reports誌に掲載された。
これまで、他の研究グループが非侵襲性のデバイスを使用してこのタスクを達成しようとしてきましたが、埋め込み型脳マシンインターフェース (BMI) ではより微妙な制御が可能になります。
「私たちはこれをすぐに人間で試し始めたいと思っています。」
デューク大学神経工学センターのミゲル・ニコレリス氏が率いる研究グループは、ヒトに最も類似した脳を持つアカゲザルの脳にこの装置を移植した。この装置は、運動と感覚に関わる2つの脳領域のニューロンからの信号を記録することで機能する。
研究者たちは、移動の動機付けとして、部屋の中央にブドウの入ったボウルを置きました。サルがブドウのボウルに向かって移動しようと考えると、BMIは脳からの信号を車椅子の動作に変換し、車椅子をブドウのボウルに向かって移動させました。
「サルが慣れるまでに何度か試す必要があり、慣れるサルもいれば慣れないサルもいます」とニコレリス氏は言う。しかし、ほとんどのサルは最終的にはコツをつかんだ。人間に使えばもっと簡単に使えるだろうと彼は言う。「時間が経つにつれて、この装置は動物の体の延長のようになるのです。」
興味深いことに、サルたちがこの装置を使い続けると、装置が脳活動を捉え始め、サルたちがブドウの入ったボウルまでの距離を測ろうとしている様子が分かり始めた。「これは訓練開始当初には見られなかった兆候で、サルたちがこの課題に習熟していく中で現れたものです」とニコレリス氏はプレスリリースで述べている。「これは驚きでした。脳が装置（この場合は車椅子）と、その装置と周囲の世界との空間的関係を同化させるという、並外れた柔軟性を持っていることを示しています。」
この研究は車椅子での使用にのみ焦点を当てていますが、研究者らは、その基本的なコンセプトは義肢など他の種類の補助器具にも応用できる可能性があると指摘しています。研究者らは次に、車椅子を使用する麻痺のある人を対象にこのデバイスを試験し、そこから発展させたいと考えています。
「時間が経つにつれて、この装置は動物の体の延長になります。」
現在存在する同様の非侵襲性デバイスは、ウェアラブル脳波（EEG）を用いて動作しますが、機能には限界があり、これらの新しい埋め込み型デバイスのような微細な制御は不可能です。これらのデバイスは外科手術で脳内に埋め込む必要がありますが、ニコレリス氏は、手術の侵襲性は最小限であり、デバイスがもたらす大きな利点と生活の質の向上を考えると、多くの人が受け入れるだろうと指摘しています。これらのインプラントの一部は7年間サルの脳内に留置されており、ニコレリス氏はさらに長期間留置できると考えています。
「準備はできていると思います。近いうちにヒトでの実験を始めたいと思っています」とニコレリス氏は言う。
ニコレリス氏とチームは、この装置でより多くのニューロンを記録することで、脳インプラントの精度と精密度の向上を目指します。今回の試験では300個のニューロンを記録しましたが、彼のチームはこれまで一度に最大2,000個のニューロンを記録することに成功しています。記録するニューロンの数が増えれば増えるほど、動きの精度は向上します。
