ビッグアイデア: ニューロチップが私たちの脳を修復する

私は世界初の脳チップを発明しました。 カナダに投資する用意があれば、てんかん、認知症、慢性疼痛、依存症を治療できる可能性があります。

（写真イラスト： マクリーンさん、背景イラスト（iStock経由）

パキスタンで過ごした子供時代の夏、私はよくビーチに行ってカニを観察しました。 彼らのほとんどはおとなしいものでしたが、ある日、ある種のカニが近隣のカニを攻撃し続けました。 私は疑問に思いました。何がそのカニをそんなに攻撃的にしたのでしょうか？ その疑問は私の中に好奇心の種を植えました。 それはすべて脳に関係していると知り、それが私を神経科学の分野に導きました。

その後、私はカラチ大学に行き、次にリーズ大学に行き、そこでカタツムリのような単純な生物の脳を研究しました。 （脳細胞の数は少ないですが、より大きくなっています。人間の脳細胞は 850 億個ですが、カタツムリには約 20,000 個あります。）1988 年に私はカルガリー大学の博士研究員になるためにカナダに移住し、それ以来ずっとそこにいます。 長年にわたり、私は神経科学の教授、細胞生物学および解剖学の部門長、そしてホチキス脳研究所とアルバータ小児病院の研究責任者など、複数の役割を果たしてきました。

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最近では、認知症、パーキンソン病、てんかんなどの神経疾患を研究しています。 747,000人以上のカナダ人 認知症のため、記憶の保持やコミュニケーションに困難を抱えています。 入院や早期退職の強制など、病気による経済的負担がカナダ社会にもたらしている 2020 年だけで 401 億ドル。 パーキンソン病とてんかん – 影響 100,000 そして 300,000 それぞれカナダ人も大きな犠牲を払っています。 今後 20 年間でこの国の高齢者人口が増加するにつれて、この数は増加するでしょう。 これらの症状を治す際の最大の障害は、これを改善する自然な方法がないことです。 脳が脳卒中、外傷、病気などの有害事象の影響を受けた場合、損傷した脳細胞は他の形態の細胞のように自動的に置き換わることはありません。 脳機能の低下を自然に回復する方法はありません。

これらの問題を解決するには、ニューロチップという革新的なアプローチが必要です。 通常、シリコンと金やチタンなどの金属でできており、サイズは爪よりも小さいこれらは、人間の脳をコンピュータに接続する電子デバイスです。 1月、イーロン・マスク氏のニューラリンクが人間の脳にニューロチップを埋め込み、見出しを飾った。 初めての人間。 Neuralink の発明は私自身の研究に基づいて構築されました。 結局のところ、私は 2004 年に世界初のニューロチップを作成しました。

当時、私は脳細胞の大規模ネットワークからのデータを記録するニューロチップを設計しました。 それがどのように機能したかは次のとおりです。私のチームは実験動物を解剖し、その脳細胞をニューロチップ上に配置しました。 次に、それを使って正電荷を送りニューロンを刺激し、接続されているニューロンを活性化するインパルスを発火させました。 その後、その反応を検出して記録することができました。 最終的に、私たちは生きた動物でこのプロセスを再現することに成功しました。

このニューロチップを使用して、カルガリー大学の私のチームはラットの脳活動を 8 か月間正確に監視しました。 その後、脳細胞から抽出した記憶を再構築しました。 基本的に、私たちは試験動物の呼吸神経インパルスを記録し、組織培養皿でそれらの呼吸パターンを再現しました。 さらに研究を進めると、このテクノロジーが脳の活動を記録できる可能性があり、それを使用して損傷した脳を修復し、失われた脳機能を回復できることがわかりました。 真のバイオニックハイブリッド、つまり自然の脳細胞と電子チップがシームレスに通信できるインターフェースが可能です。

過去 20 年間にわたり、私たちはてんかんの治療を約束してこのテクノロジーを磨き続けてきました。 てんかん患者が薬に反応しない場合、脳神経外科医は多くの場合、発作の原因となっている可能性のある脳組織の一部を切除します。 しかし、病院がこれらの欠陥部分を特定するためによく使用する技術は、十分な知識に基づいた推測しか生み出しません。そこで私たちは、発作の根底にある活動のスパイクを検出するために、外科的に脳表面に直接埋め込むことができるニューロチップと無線電極を設計しました。 当社のニューロチップを装備すれば、脳神経外科医は発作を引き起こす部位をより正確に特定できるようになります。 私たちはこの技術の商品化を目指しており、将来的には、迫り来る発作を検知して患者に警告し、救急隊員にその位置を通知できる人工内耳を開発することを目指しています。

ニューロチップには他にも多くの潜在的な用途があります。 慢性的な痛みに対処している人々のために、痛みの情報を伝える神経の周波数を特定し、それらが脊髄や脳に到達するのを防ぐようにチップをプログラムすることができます。 これにより、これらの人々が経験する痛みの多くが取り除かれるでしょう。 薬物中毒に関しては、渇望行動を引き起こす脳ニューロンのパターンをブロックする表面電極を埋め込むことができます。 渇望が消えると、依存症も消えます。

現在のてんかん患者用のニューロチップは脳細胞の最上層に埋め込まれるように設計されているが、マスク氏のニューロチップは脳のより深くまで浸透するため、より効果的だがリスクも高い。 たとえば、ニューロチップからの熱伝達により、近くの脳細胞が損傷を受ける可能性があります。 脳内の血流によってニューロチップが移動し、損傷が生じる可能性があります。 移植手術の傷跡により、ニューロチップが取り外される可能性があります。 そして、何か問題が発生した場合、問題を解決するための手術は最初の手術と同じくらい侵襲的になります。 私たちのニューロチップにも同様のリスクが伴いますが、インプラントが深くなるほど危険は大きくなります。

私たちカルガリー大学は、可能な限り安全に技術を開発することを目指しています。 しかし、私は心が引き裂かれています。なぜなら、この分野はハイリスク、ハイリターンだからです。私たちは犠牲を払わなければ大きな進歩を遂げることはできません。 損傷した脳を理解し、修復する他の方法はありません。 だからこそ、将来を見据えて、イノベーションと倫理的責任のバランスをとることが重要です。

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今月初め、マスク氏はニューロチップを埋め込まれた患者は今では次のことができると主張し、再び見出しを飾った。 自分の考えでコンピュータのマウスを制御する。 彼は突飛な主張をすることで有名かもしれないが、今日でもこの取り組みは十分に可能だ。 脳チップはもはや SF の領域に限定されません。 マインドコントロールされたインターフェイスが間もなく私たちの日常生活に浸透し、人々が自分の考えで車を運転したり、ドローンを操作したりできるようになるかもしれません。 このような半自律型デバイスは病院でも標準になる可能性があります。 たとえば、外科医は自分の脳に接続されたロボットを利用して複雑な手術をより安全かつ効率的に実行でき、人的ミスや疲労による悪影響を軽減できます。 今後数十年のうちに、対麻痺患者の脊髄にチップが埋め込まれ、機能が回復し、一部の患者は再び歩けるようになるとしても、私は驚かないだろう。 いつか、アルツハイマー病患者の一部の記憶を取り戻したり、パーキンソン病患者の機能を部分的に回復したり、視力を失った患者の視力を回復したりできるかもしれない。

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Neuralink のほかに、世界中でこの分野の研究を行っている研究所が 40 か所あります。 私たちは、自分たちが「天然サイボーグ」、つまり携帯電話であれハンマーであれ、自動的に物とつながることができる存在であるという現実を利用しようとしています。 私たちのニューロチップは、それらの接続をどのように促進できるかがすべてです。

しかしその前に、これらの魅力的な将来予測を現実にするために、何年にもわたる大規模な、そして高価な研究に取り組む必要があります。 カナダは神経科学の分野で最も優れた頭脳を持っているにもかかわらず、神経技術に関しては世界の他の国々に遅れをとっています。 私たちは何百万年もの進化を理解しようとしているので、その作業には必然的に多くの試行錯誤が生じるでしょう。 カナダの利害関係者にハイリスクベンチャーへの投資を説得するには、これらのテクノロジーが人類にもたらす長期的な利益を優先する考え方のパラダイムシフトが必要です。 私たちの取り組みは、何百万もの人生を変え、医療制度を変革し、社会に何十億ドルものお金を節約することができます。 私の取り組みに必要なサポートを見つけるのは必ずしも簡単ではありませんが、このテクノロジーの無限の可能性が私に前進を続ける動機を与えてくれます。

――アリ・アマドに言われたとおり