脳に接続された電極により、麻痺のある 2 人が頭でタイピングできる |テクノロジー

科学は、できない人ができる夢の実現に少しずつ近づいています。神経科学は人工知能、機械語、アルゴリズム、その他多くのテクノロジーと連携して、次のような日を近づけています。 脊髄損傷者は歩くことができます;それは パーキンソン病の人 お互いをブロックするのをやめてください。感受性を失った人は 彼らはまた遊べるよ;あるいは視力を失った人たち、 もう一度光を感じてください。現在、アメリカの神経科学者は、頭だけでキーボードをタイプすることでコミュニケーションを可能にするブレイン・マシン・インターフェース (BCI) を設計しました。科学雑誌に詳しく掲載されているとおり 自然神経科学麻痺のある 2 人の患者によるテストが成功し、高速でほとんどエラーなく入力することができました。たった 2 つしかなく、このシステムはまだ初期段階にありますが、その夢に少しだけ近づきます。

BCI の一端には、脳内に直接配置された数百の微小電極を備えたプレートがあります。しかし、どこにでもあるわけではなく、以前の研究や自身の研究によって、指の微細な動きに関与していると特定された運動皮質の領域においてです。もう一方の端には、QWERTY キーボードが表示される画面があります。その間にはたくさんの科学があります。

マサチューセッツ総合病院（米国）の神経工学・神経回復センターの研究者であり、この研究の筆頭著者であるジャスティン・ジュード氏は、「これは試行錯誤の方法ではなく、参加者が事前に定義された一連のフレーズを書こうとする校正プロセスに基づいている」と語る。 「機械学習アルゴリズムは、どのような神経活動のパターンを学習しますか [registrados] 「電極上の動きは、可能な 30 の指の動きのそれぞれに対応しています。」と彼は付け加えました。英語の QWERTY キーボードには 26 文字があります。他の 4 つの動きは、ピリオド、コンマ、最後の疑問符、およびスペース キーでした。

システムをトレーニングするために 30 回の演習を行った結果、素晴らしい結果が得られました。参加者の1人（T18と呼ばれる）は、頚椎のレベルで脊髄損傷を負った48歳の男性で、頭の中でのタイピング速度は毎分110文字に達し、これは四肢麻痺のない同世代の人々とほぼ同じ速度であった。彼は入力することだけを考えればよかった。 BCI は、人差し指を伸ばすと常に R または T を打つこと、キーボード上で人差し指を下げると F に相当し、手のひらに向かって上げると T18 が V または B を書きたいことを示すことを識別できました。エラーの数はわずか 1.6% でした。

「最も頻繁に発生したエラーは、隣接する指で制御されるキー間、または同じ指で異なるキーを制御する動きの間で発生するエラーでした」とジュード氏は言います。それらを減らすために、彼らはT18の真の意図を予測した言語モデルに目を向けた。「スマートフォンのキーボードで入力する際の自己修正と同様に、ユーザーが意図したであろうフレーズを生成する」と、やはりハーバード大学医学部（米国）の研究者は付け加えた。

この試験のもう一人の参加者である T17 は、筋萎縮性側索硬化症 (ALS) を患う 33 歳の男性で、字を書くのがそれほど速くなく、書き間違えが多かったです。彼のパフォーマンスの低下は、四肢麻痺、人工呼吸器の必要性、失語、言語筋の活性化不能による言葉の完全な発声不能などの病気の状態によるものである可能性があります。しかし、使用した電極の数が T18 の 384 個と比較して 128 個と少なく、それが精度に影響を与えた可能性もあり、これは研究計画ですでに予測されていたことです。それでも、彼にもかかわらず、 監禁症候群 ほぼ完成しており、BCI の限界もあったため、T17 はなんとか 1 分あたり 47 語を書き上げることができました。口述筆記ではなく、言いたいことを書き上げることができました。

T17 と T18 は、と呼ばれる大規模なプロジェクトに参加している数人の患者のうちの 2 人です。 ブレインゲートコミュニケーションができない人たちのコミュニケーションを促進するために、あらゆるアプローチを模索します。そのようなアプローチの 1 つは、参加者に書くことについて考えてもらうことでした。彼らが T5 と呼んだものの結果は非常に良好で、次のおかげで 1 分あたり 90 文字の手書きを達成しました。 書き込み専用の脳領域にある2つのチップ。この臨床試験は全米で9人の参加者を対象に進行中である。

これら 384 個の微小電極を備えた同じインサートが、エルチェのミゲル エルナンデス大学生物工学研究所所長であるエドゥアルド フェルナンデスによって使用されています。しかし、これに基づいて、彼のチームは BCI をタイピングのためではなく、 視力を失った人はもう一度見てください。同氏は回想するように、「ALSや脳卒中などの一部の神経疾患に関連する最も深刻で困難な問題の1つは、言語を担当する筋肉や腕、手、指の可動性を司る筋肉の筋力不足によって引き起こされるコミュニケーション能力の喪失です。」 T17とT18の場合のように、多くの場合、「知的能力と思考は通常無傷のままである」と科学者は強調する。そしてそれを私たちは活用するように努めなければなりません。

「この研究は、これらの人々のコミュニケーションを促進するための新しい戦略を導入します」とフェルナンデス氏は言います。 「被験者にカーソルの動きを想像させる他のアプローチとは異なり、実験パラダイムは通常のコンピュータのキーボード上で指を動かすことだけを考えればよいため、より単純です。このようにして、ユーザーはあたかも物理的なキーボードの前にいるかのように自分の指を動かそうとするだけで済みます。」と彼は付け加えた。

参加者は2人だけだが、この研究には参加していないフェルナンデスにとって重要なのは、「麻痺後何年も経っても、細かい運動能力のための神経表現が脳内に無傷で残っていることが確認された」ということだ。そして、外部からの精神制御を懸念する人々のために、神経科学者は次のように問題を解決している。「この種の技術は、対象者から無意識に情報を引き出すという意味での心を読むことはできない。それができるのは、ユーザーが筋肉の代わりに脳信号を使ってコミュニケーションできるようにすることだ。」