研究者はブレインマシンインターフェイスを使用してラットに第六感を作り出す

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ジャン=ジャック・ブジョ/Flickr

医療分野ではほとんどが ブレインマシンインターフェース 研究は、脊髄損傷者の触覚を回復するなど、失われた感覚情報を置き換えることに焦点を当てています。 しかし、最近の研究では、ブレインマシンインターフェイスを使用して既存の感覚システムを強化し、ラットに「第六感」を作り出すという別のアプローチがとられています。

「これは、コンピュータと生命体を融合させる『サイバーフィジカル』システムの方向性における重要な一歩となる」 」と主著者であるペンシルバニア大学脳神経外科助教授ティム・ルーカス博士はDigitalに語った。 トレンド。 同氏は、この技術は将来、麻痺に苦しむ人々の感覚体験を回復するために開発される可能性があると述べた。

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ブレイン コンピューター インターフェイスを使用して、あらゆるものを制御できます。 ドローンからバイオニックアームへ、そしてそれらは新興テクノロジーのホットな話題になっています。 イーロン・マスク氏が取り組んでいるのは、 ニューラリンクプロジェクト サイバネティックインプラントを使用して人々がガジェットやソフトウェアとインターフェースできるようにすること、そして フェイスブック 独自に取り組んでいます 脳を読み取るコンピュータシステム. ただし、これらのプロジェクトは、使用可能なプロトタイプを作成するには程遠いです。 人間がコンピュータと神経を介して接続できるようになる前に、研究者はコンピュータから入ってくる情報を脳に統合する方法を見つける必要があります。

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ペン・メディシンによる新しい研究は、ラットの脳に小さな電極を埋め込み、感覚フィードバックの形で情報を与えることで、まさにそれを実現した。 研究者らはまず、ラットの脳に電極を外科的に埋め込むことから始めた。 次に、内側が黒く塗られた水迷路に動物を入れ、水の下に隠れた台があり、そこに動物が到達する必要がありました。

ラットにはプラットフォームが見えないため、迷路の移動方法について視覚的な情報が得られませんでした。 しかし、彼らはインターフェースからの情報を持っていました。 電極はラットの脳を刺激して、プラットフォームがラットの位置に対してどこにあるかをラットに知らせました。 現在の位置がわかり、ラットはこの情報を使用して、たとえ状態が悪くてもプラットフォームに到達することができました。 暗闇。

研究者らは、皮質内微小刺激と呼ばれる技術を使用しました。これは、他の種類の脳刺激(脳刺激など)よりもはるかに正確です。 経皮直流刺激). これらの他の方法では、数千または数百万のニューロンやその他の神経要素が活性化されますが、皮質内微小刺激では約 10 要素のみが活性化されます。 これは、脳に加えられる刺激を正確に標的にできることを意味し、研究者は脳領域全体を活性化するのではなく、単一の個別の知覚を生み出すことができます。

このより正確な刺激により、研究者らは非常に特定の脳領域をターゲットにして情報を伝達することができます。 ただし、課題もあります。 単に脳領域を刺激して、動物がその情報を理解できると考えるだけでは十分ではありません。 研究チームが成し遂げた画期的な進歩の 1 つは、「ラットロボット」が情報を同化できることを示したことです。 外部で生成された信号を、自然に生まれた信号を使用しているかのように正常に処理します。 感覚。

これまでにも、 視覚障害者を助ける振動ベルト 環境内を移動します。 ただし、これらの外部ツールを使用できる人には制限があります。たとえば、感覚フィードバックを体験できない麻痺のある人は使用できません。

「この脳内コンピューター装置の最終的な用途の 1 つは、脊髄損傷を負った人々の感覚を回復することです」とルーカス氏は述べています。 「クリストファー・リーブのような患者は、指を上げることも、指に針が刺さっている感覚も感じられません。 クリストファー・リーブには振動ベルトはほとんど役に立たないでしょう。」

研究者らが脳刺激装置を人間に埋め込むことを検討する前に、この技術が安全であることを確認するために動物でさらに多くの試験を実施する必要がある。 しかし最終的には、ブレイン・コンピューター・デバイスを使用してコンピューターを人間の脳に統合できると彼らは信じている。

これにより、脳内のデバイスを体の他の場所のデバイスに接続するアプリケーションへの扉が開かれます。 「私たちの長期的なビジョンは、このシステムを麻痺した手足の埋め込み型センサーとリンクさせ、麻痺した患者に完全な感覚体験を提供することです」とルーカス氏は語った。

そして、この研究は障害のある人々を支援するという点で興味深いだけではありません。 それは、捜索や救助活動を実行できるバイオロボットなど、ブレインコンピューターデバイスの全く新しい分野を切り開く可能性がある。

研究結果は雑誌に掲載される PNAS.

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