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脳とコンピューターを直結、考えるだけで車椅子を操れる新インターフェース
Lakshmi Sandhana
2003年7月30日 2:00am PT 思い浮かべるだけでチェスの駒を動かすなんて、かつてはSFの世界の話だったかもしれない。だが今は違う。
ロチェスター大学で『ブレイン・コンピューター・インターフェース』(BCI)を研究しているジェシカ・ベイリス助教授にとって、これは単に次に取り組むべき課題に過ぎない。
研究者たちは過去15年にわたり、外界とのコミュニケーションが不可能な人たちの脳波を活用するためにBCIの開発に取り組んできた。すべてのBCI研究の目標は、コンピューターと「ロックド・イン症候群」――全身が完全に麻痺した状態――の患者の脳内に流れる電気信号を直接結びつけることだ。それが実現すれば、患者たちは、車椅子を操ったり、簡単なワープロソフトを使って意志を表現したりできるようになる。
今のところBCIは商品化されていないが、研究は確実に進んでいる。現在、基本的な身の回りの環境に関わる要素(室温や照明器具のスイッチ)を制御したり、「はい」と「いいえ」で答えられるような質問に答えたり、ゆっくりとしたペース(1分間に1、2語程度)だがワープロを操作したりできるインターフェースが開発されつつある。
最新のBCIは、2通りの手法でユーザーの意図を読み取ろうとしている。1つは、帽子型の電極を使って頭の表面で脳波信号を読み取る手法、もう1つは、脳に電極を直接埋め込み、ニューロンの活動を信号として読み取る手法だ。読み取られた信号は、翻訳され、コンピューターのディスプレーなどの機器を操作する命令に変えられる。
ベイリス助教授が設計したバーチャル・アパートの中で、バーチャル・リアリティー端末を身につけたボランティアの被験者たちは、考えるだけで、照明器具をオン／オフする、模型の車を止める、テレビをつけるなどの行為をこなしている。これはまるで読心術のように聞こえるが、ベイリス助教授は、BCIはまだ人の心を読む域には達していないと強調している。
「個人のさまざまな思考を拾い上げることはできない。たとえば、サッカーの試合中に、そばに立っているあなたに名前を呼ばれれば、その声は聞こえる。でももし私が試合会場から3ブロックほど離れたところにいたら、あなたに名前を呼ばれても聞こえないだろう。頭皮に電極を付けるというのは、そんな状況なのだ。それくらい、脳で起きていることから遠い」とベイリス助教授。
脳波は脳の活動を表わすものなのだから、理論上は人の意思がわかってもよさそうなものだが、そうした「思考認識」的なことを実現させるには、そのまえに解決しなくてはならない難問が山積している。脳の活動のうちかなりの部分が、頭蓋骨によってさえぎられてしまううえ、人が考え、行動し、見聞きするものすべて――まばたきから筋肉の動きまで――は脳波信号に変換されているので、科学者が解析する必要がある変数は、かなりの数にのぼる。
フィンランドのヘルシンキ工科大学で、バーチャル・キーボードの開発に取り組むラウラ・ライティネン氏は、「難問は、観察された現象に関連するパターンを識別することだ」と語る。
とはいえ、科学者たちは、課題に関連する脳のパターンをかなり正確に特定できるのではないかと期待している。解析ができれば、コンピューターでそうしたパターンを命令へと変換することも可能だろう。
コロラド州立大学のチャールズ・アンダーソン準教授は、脳を用いる5種類の課題を検証している。手紙を書く、複雑なかけ算の問題を計算する、ボード上に書かれている数字を頭の中で視覚的に思い浮かべる、といった課題だ。
アンダーソン準教授は、脳波の分析により、被験者がどの課題を行なっているかを最高70％の精度で判別できた。しかし、この成果は、これらの課題をBCIを使って実際に遂行するために理解しなければならないことに比べれば、ほんの端緒にすぎない。ましてや、自動車の運転のようにもっと複雑な課題であればなおさらだ。
「最大の難題は、ちょっと左に方向を変えるといった命令と、その人が自然に発しているその他の脳波を、BCIに区別させることだ。人の左に曲がりたいという意志と、決断にあたって右か左かと考えているときの思考を、BCIシステムははたして区別できるだろうか？」とアンダーソン準教授。
サイバーキネティックス社(マサチューセッツ州)は、同社が開発した『ブレインゲート・ニューラル・インターフェース』について、2004年の臨床試験の認可を求め、今年、米食品医薬品局(FDA)に申請を行なう計画だ。
ブレインゲート・ニューラル・インターフェースは、ブラウン大学の神経科学者たちが数年かけて行なった前臨床開発に基づき、患者がコンピューターと情報をやりとりできるよう設計されている。ブラウン大学の研究者たちは、サルに脳の働きだけでコンピューター・ゲームをプレイさせる実験に成功している。臨床試験が認可されれば、重度の障害を持つ患者(最大で5人)に、この装置を永久的に埋め込むことになる。
BCIは将来有望な技術のように見えるが、安全だと判断されるようになるまで、今後も広範な研究を行なう必要がある。
ライティネン氏も「埋め込み型のBCIはまだ、人間に関しては十分に試験されていない。現時点では、電極を人の脳に埋め込むという行為自体の是非も疑わしい」と述べている。
BCIが脳波の信号を使って通信する速さは、普通の速さで話している人の半分にも満たないが、この技術は今後さまざまに応用される可能性を秘めている。
たとえば、障害を持つ人たちは、BCIを使って人工補装具[義手、義足など]を制御できるようになるかもしれない。また、人間の思考をカーソルの動きに変換するような、全く新しいタイプのゲームや「思考で入力するタイプライター」の開発につながる可能性もある。さらに、軍は戦闘機に乗るパイロットの反応を限界まで高速化するため、BCIの利用に興味を示している。
では、読心術は可能だろうか？ アンダーソン準教授は次のように述べている。「完全に人の考えが読めるところまでこの技術が進歩するとは、私には思えない。精神活動の種類を特定することはできるようになるだろう。たとえば、音楽の一節を思い出しているときと、映像を思い出しているときの脳の働きの違いを区別するといったことは可能になるはずだ」
[日本語版：長谷 睦／高森郁哉]
http://www.hotwired.co.jp/news/news/technology/story/20030801301.html
題名には必ず「阿修羅さんへ」と記述してください。