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脳とコンピューターを直結するインターフェースが現実に
サンフランシスコ発――煩わしいキーボードやジョイスティックなんて放り出して、自分の脳を直接コンピューターにつなげられたらいいのに、と思っている人は多い――とくに、キーボードやジョイスティックが使えない人はそうだろう。
マサチューセッツ州フォックスバロにある株式未公開企業、 http://www.cyberkineticsinc.com/ サイバーキネティックス社が考案した「ブレイン＝コンピューター・インターフェース」(BCI)はこの夢を実現してくれるもので、数ヵ月後には四肢麻痺患者5人を対象に臨床試験が行なわれるかもしれない。
『ブレインゲート』(BrainGate)というこのシステムを使えば、四肢が全く動かない人でも、思考する際に生じる脳内信号だけを利用して、コンピューターやロボットを操作することはもちろん、将来的には、麻痺した筋肉に信号を送る経路を新たに確保して、自分の筋肉まで動かせるようになる可能性がある。臨床試験がうまくいけば、2007年までに製品化もあり得る。
サイバーキネティックス社はすでに、 http://www.wired.com/news/images/0,2334,61889-10400,00.html 訓練したサルに思考だけでカーソルを操作させることに成功しており(写真)、米食品医薬品局(FDA)に対して人間でこの装置をテストする許可を申請している。サイバーキネティックス社のティム・サージェナー社長兼最高経営責任者(CEO)は、2004年末までに5人をブレインゲートに接続できるのではないかと見ている。
「『 http://whatisthematrix.warnerbros.com/ マトリックス』によく似ている」とサージェナー社長は語った。この映画の登場人物たちは、後頭部にあるソケットにプラグを差し込んでマトリックスの世界にログインする。
ブレインゲートが実際に機能し、かつ安全性に問題がなければ、脳が伝達する情報量を増やしたいと考える健常者も顧客になるかもしれない。米国防総省の国防高等研究計画庁(DARPA)は、兵士たちが脳に大きな負担がかかる作業をこなす際の助けにする目的で、当初の研究にいくらかの資金を提供した。
サージェナー社長は、思考を動作につなげる方法を必死に探している患者たちにこの技術を提供することに興奮を覚えると話す。米国には手足の自由を失った人が16万人おり、その市場規模は約20億ドルに相当するとサージェナー社長は見ている。
ブレインゲートの開発は、ブラウン大学のジョン・ドノヒュー教授が10年にわたって取り組んできた脳の解釈についての研究を基にしている。ドノヒュー教授は、ブラウン大学で非常勤で働きながら、サイバーキネティックス社の最高科学責任者も務めている。サイバーキネティックス社はさらに、米バイオニック・テクノロジーズ社との合併を通じて、脳に直接電極をつなぐ技術の一部を使用する権利を手に入れた。
ブレインゲートの信号の流れは、1つのコンピューター・チップから始まる。このチップは、本質的には http://www.wired.com/news/images/0,2334,61889-10398,00.html 100個の電極がついた2ミリ四方のプラグ(写真)だ。外科的手術によって、右耳のすぐ上あたりの脳の中にある運動皮質のニューロン(神経細胞)にこのプラグを絡み合わせる。
100個の電極の突起を通じて、研究者は50〜150個のニューロンの声を一度に「聞く」ことができ、脳内の神経回路網の働きをしっかり読み取れる。ニューロンから出た信号は、プラグから光ファイバーケーブルを介してVHSのビデオテープほどの大きさの装置に送られ、そこでデジタル化される。このデジタル化装置からは別のケーブルが出ていて、信号を解釈するコンピューターにつながっている。サージェナー社長は、やがてはシステム全体をワイヤレスにするつもりだと語る。
サージェナー社長は、ブレインゲートの安全性を調べる最初の臨床試験はボストンのある診療所で行なわれる予定だと語り、安全性と性能の両方を調べるより大がかりな試験を2005年か2006年に始めたいとしている。サイバーキネティックス社にとっての当面の目標は、患者のコンピューター操作を助けることにある。
「コンピューターを操作できるようになれば、他のさまざまなことも実行できるようにする技術はすでにある」とサージェナー社長は言う。「1本のジョイスティックと数個のボタンで、信じられないような動作ができているのだから」
車椅子生活を送っているような身体障害者はしばしば、現在の技術を使って、目や頭、指、舌などのわずかな動きでコンピューターを操作している。こういった方法は患者の生活改善に役だっているものの、インターフェースを使いこなせるようになるにはかなりの練習が必要となり、場合によっては患者に残された唯一の運動能力を総動員しなければならないこともあると、サージェナー社長は語る。このような方法によるタイピングでは通常、1分当たり1〜5ワード程度しか入力できない。
サージェナー社長によると、ブレインゲートの最終版はワイヤレスで目立たないものになり、介助者が電源を入れてくれるのを待たなくても、患者が思考を使い自分で始動できるようになるという。
サージェナー社長は、ブレインゲートを使ってコンピューターを操作できれば、おそらく患者はロボットも操作できると語る。ロボットは、コーヒーをカップに注いだり電話に出たりと、さまざまな仕事をしてくれるだろう。やがては、プローブを直接筋肉に埋め込み、このシステムを使って患者が自分の意志で手足を動かせるようになれば、と研究者たちは期待している。
サイバーキネティックス社は約30名の従業員を擁し、これまでにベンチャーキャピタルと米国立衛生研究所(NIH)からの助成金、あわせて1600万ドルを調達している。サージェナー社長によると、そのうち1000万ドル程度はまだ残っているという。社長は、サイバーキネティックス社への関心を高めるべく、12日(米国時間)に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『 http://www.mapdigital.com/jpmorgan/healthcare04/welcome.html 第22回ヘルスケア会議』に臨んだ。
サイバーキネティックス社はBCIシステムの商品化第1号を目指しているが、 http://www.neuralsignals.com/ 米ニューラル・シグナルズ社――BCI分野のベテラン研究者、フィリップ・ケネディー博士が率いる会社――の研究者たちはすでに、5人を対象に製品テストを終えている。テストの結果は素晴らしく、患者はコンピューターのカーソルを操作でき、装置の安全性にも問題はなさそうだった。
ニューラル・シグナルズ社は資金調達に苦労しており、従業員もわずか6人しかいないため、マーケティングに充分な時間を割けないでいる。だが同社の製品はすでにFDAの認可を得ていて、5万ドル(そのうち約3万ドルは外科手術の費用)を出せれば、患者は製品を購入できる。
ニューラル・シグナルズ社のシステムは、サイバーキネティックス社のものとは違い、ニューロンに直接電極をつながず、小さなネジを頭蓋骨の内側2ミリまで埋め込んで信号をとらえる。ケネディー博士によると、荒っぽいやり方ではあるが、全く体を動かせない患者――たとえば筋萎縮性側索硬化症(ALS、いわゆるルー・ゲーリッグ病)の患者など――はこれでカーソルを動かしたり、電源を入れたり切ったりできるようになるという。
ケネディー博士は、技術を何にも束縛されず自由に設計するためには、ベンチャーキャピタルは入れない方がいいと考えている。その代わりに、助成金を申請したり、アイルランドのアンツリー・システムズ社、米フォスター・ミラー社、米インナーシー・テクノロジー社といった企業との提携を通じて、システムをより強力なものにしようとしている。
ほかにも、電極がついた帽子をかぶり頭蓋骨の外側で脳波を読み取るなど、体を傷つけないで障害者を助けようとしている研究者が大勢いる。フィンランドのヘルシンキ工科大学では http://www.lce.hut.fi/research/bci/ ラウラ・ライティネン氏がバーチャル・キーボードの開発に取り組んでいるし、ニューヨークにあるロチェスター工科大学の http://www.cs.rit.edu/~jdb/ ジェシカ・ベイリス氏もBCIを研究している。
体を傷つけないBCI装置の開発に取り組んでいる別の研究者によると、BCIで難しい部分は、患者の思考を翻訳して意図した通りの動作に変換することだろうという。
コロラド州フォートコリンズにあるコロラド州立大学の http://www.cs.colostate.edu/~anderson/ チャールズ・アンダーソン準教授は、次のように述べている。「問題は、仮に1つの電極からの信号を記録したとして、さらにその信号が脳の中で腕の動きを制御する部分から出ているものだと確認できたとしても、サルや人間がどちらの方向に腕を動かしたいのかを確実に示す手掛かりが得られないかもしれないという点だ」
アンダーソン教授は、脳波図(EEG)を使って、手紙を書く、かけ算の計算をする、書いてある数字を頭で思い浮かべるなどさまざまな知的作業で脳がどのように働くかを解明しようとしている。これまでに、約7割の確率で、その人がどの作業で頭を働かせているかがわかるようになった。アンダーソン教授は、研究グループでは近いうちに脳とコンピューターをつなぎ、単純なカーソル移動動作でその精度をテストする段階にまで来ていると語った。
[日本語版：藤原聡美／高森郁哉]日本語版関連記事
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（WIRED）[1月16日17時20分更新]
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