シンガポール – 脳活動の監視に使用される神経インプラントは、多くの場合、その機能を実行するために有線接続または大型のハードウェアを必要とします。
しかし、新しいインプラントは無線で動作するように開発されており、そのサイズは長さわずか約 300 ミクロン、幅 70 ミクロンで、塩粒よりも小さいです。
マイクロスケール光電子テザーレス電極と呼ばれるこのインプラントは、1 年以上生きた動物から脳活動データを無線で送信することに成功しました。
ニューヨークのコーネル大学と南洋理工大学（NTU）の研究者が主導して開発したこの電極は、脳組織を無害に通過できる赤色レーザー光線と赤外線レーザー光線を動力源としている。
脳の電気信号は赤外線の小さなパルス内にエンコードされ、データを受信機に送り返します。
半導体ダイオードは、半導体で一般的に使用される合金であるアルミニウム ガリウム ヒ素でできており、光エネルギーを捕捉して回路に電力を供給し、光を放出してデータを送信します。このプロセスは、低電力信号を強化する低ノイズ アンプと、動きをデジタル信号に変換するデバイスである光学式エンコーダーによってサポートされます。
研究者の研究結果は、11月3日に査読付き科学誌Nature Electronicsに掲載された。
NTU電気電子工学部のLee Sunwoo助教授は、標準的な神経インプラントを脳に埋め込むプロセスを豆腐に箸を差し込むことに例え、そのようなインプラントの使用は脳に損傷を与える可能性があると強調した。
研究著者の一人であるリー教授は、この電極は、光を使用することで極めて小規模なインプラントが可能となり、脳への損傷のリスクが軽減されることを示していると述べた。
「携帯電話には約100億個のトランジスタがあり、非常に複雑で機能的ですが、iPhoneを脳に押し込むことはできません」と彼は付け加えた。
「そこで私たちがやったのは、（インプラントに）約300個のトランジスタを使用したことであり、それらは神経記録に必要なものを提供するのに十分な複雑さを提供しました」と彼はストレーツ・タイムズに語った。
Lee 教授は、コーネル大学電気コンピュータ工学部の Alyosha Molnar 教授とともに研究を主導しました。
彼は、2019 年にコーネル大学モルナー教授の研究室の博士研究員としてこのテクノロジーに取り組み始め、2023 年に NTU に入社しました。
モルナー教授がこの電極のアイデアを初めて思いついたのは 2001 年ですが、この装置の研究が始まったのはわずか 10 年ほど前です。
研究者らはまず実験室で培養した細胞培養で電極をテストし、その後マウスで実験し、げっ歯類のひげからの感覚情報を処理する脳の領域であるバレル皮質にインプラントを導入した。
このインプラントは、ニューロン (脳の神経細胞) からの電気活動と、ニューロンが接続して通信する接合部であるシナプスの活動を 1 年間記録することに成功しました。 Lee教授によると、マウスは影響を受けておらず、期間中ずっと健康で活動的な状態を保っていたという。
「私たちが知る限り、これは脳内の電気活動を測定し、無線で報告する最小の神経インプラントです」と彼は付け加えた。
マイクロスケールの光電子テザーレス電極は、光を使用することで非常に小さなスケールでインプラントを作製でき、脳への損傷のリスクを軽減できることを示しています。
写真：INTOTO AND AND AND YUMIN
同氏によると、この電極は、データの送受信に最小限の電力消費で動作する衛星光通信システムで使用される技術であるパルス位置変調を利用しているという。
Lee教授によると、この電極に使用されている技術には、患者の発作を事前に検出するなどの潜在的な用途があるという。また、臓器を模倣し、幹細胞に由来する人工的に成長させた細胞または組織の塊であるオルガノイドの発生のモニタリングなど、さらなる臨床研究にも使用できる可能性があります。
このようなインプラントを糖尿病患者の皮膚の下に挿入して、血糖値を監視できる可能性があると同氏は指摘した。
近年、脳インプラントをさまざまな目的に応用する研究が活発になっています。
億万長者のイーロン・マスク氏が設立した脳インプラント会社ニューラリンクは9月、12人が同社のインプラントを使用していると発表した。これにより、頸髄損傷や筋萎縮性側索硬化症の患者が思考を使ってコンピューターを制御できるようになります。
11月20日、米国食品医薬品局がニューロテクノロジー企業パラドロミクスが開発したブレイン・コンピューター・インターフェースの長期臨床試験を承認したと報じられた。
2026年初頭から始まるこの治験では、神経疾患や怪我のため話すことができない2人のボランティアの脳にパラドロミクスの装置が埋め込まれ、その安全性と話す能力を回復する可能性をテストする予定だ。
NTUS科学研究医学研究
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#コーネル大学とNTUの研究者が開発した塩粒より小さい脳インプラント
2025-11-23 21:00:00