神経活動テレメータリング装置と義肢

2011年4月にキャシー・ハッチンソンがシナモンラテを飲んだ瞬間は、歴史的偉業といえるものだった。全身まひのキャシーは、念じるだけでロボットアームを動かして携帯魔法瓶からストローで飲んだほか、単語をタイプし、メールを送り、車椅子を動した。この実験成果は2012年5月に『Nature』誌で発表され、神経科学界に興奮を巻き起こした。

キャシーは、『ブレインゲート(BrainGate)』と呼ばれるブレイン・マシン・インターフェース(BMI)装置を脳に埋め込んでいた。

体の動きに関する脳の信号を読みとり、義肢を動かす一連の命令に翻訳するこの装置を使えば、脳幹卒中によって閉じ込め症候群になっていたキャシーのような患者が、「腕を動かそう」と考えるだけで、義肢に直接指示を送り、思ったとおりに動かせる(ブレインゲートは、2004年から開発が進められていた技術。当時の日本語版過去記事はこちら)。

彼女の脳には、大きさ1mmのシリコンチップが、大脳皮質の一部である運動皮質に埋め込まれていた。ユタ州を本拠とするBlackrock Microsystems社が製造したこのシリコンチップには、100個の電極が組み込まれている。


チップを脳に埋め込んで義肢を制御する方法
(LINK)
https://wired.jp/2015/04/24/braingate-interview/




米ミネソタ大学の研究者が、思考だけでロボットアームの三次元操作に成功するという
大ブレークスルーを成し遂げた。麻痺や神経変性疾患のある大勢の人々にとっては希望の光となるだろう。

 これは脳に電極を移植することなく、電極付きの帽子をかぶるだけで思考だけで
複雑な三次元空間でロボットアームを伸ばし、物を掴むという操作を実現した世界初の事例である。
「アームの動きを想像するだけで、操作することができます」と、ビン・ヘング教授は説明する。

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脳波を読み取る電極付き帽子を被るだけで思考を動作に変換

 操作には、非侵襲的な脳波記録(EEG)を利用した脳コンピューターインターフェース(BCI)による
方法を採用する。被験者は64本の電極付きの帽子を被り、これによって微弱な脳の電気活動を読み取る。
するとコンピューターが”思考”を動作に変換してくれる。

このシステムは従来のBCIの問題を解決したものだ。この技術の初期においては、
思考によってロボットアームを動かしたり、神経筋の電気刺激で被験者自身の腕を動かしたりするために、外科手術によって電極を脳に埋め込まねばならなかった。術後の合併症や感染症のリスクがあり、
長期的な実験が難しかった。また使用できる状況も限られていた。


脳を傷つけることなく脳波を読み取る

 より最近では非侵襲的(生体を傷つけない)なEEGも開発されてきた。
リスクの大きい外科手術は不要で、頭部に電極を取り付けるだけで済んだ。
例えば、2015年には、ヒューストン大学の研究者が、EEGを利用するシステムで、
ペットボトルやクレジットカードなどの物を掴むことに成功。
腕の切断部に装着したロボット義手は80パーセントの確率で物を掴むことができた。

 別のEEG式システムによる実験では、下肢の外骨格や思考制御式ロボットハンド外骨格の制御が
試みられた。しかし、これらのシステムでは三次元の動作で物を掴んだり、
動かしたりということまではできなかった。


手術なして、思考による完全な三次元制御
 今回のミネソタ大学のEEG式BCIシステムは、
三次元空間でロボットアームを自然に動かすことを念頭に開発された。
コップを掴んで水を飲んだり、また前掲の写真にあるチョコレートを食べるといったことを
可能にすることが目的だった。

 基本原理は電極を埋め込んで使用するシステムと同じだ。人間が動いたり、
動きを意識したりすると、動きを司る運動皮質の神経細胞に微弱な電流が発生する。
異なる動きを思考すると、異なる神経細胞が活性化する。これまでのMRIを使用した研究で、
この差異が確認されてきた。最新の研究では、先端の信号処理技術で起こりうる動作を選別した。



頭に電気的センサーをつけた装置をかぶらせて義肢を操作する方法
(LINK)
http://karapaia.com/archives/52230933.html


脳と義肢とを「より安全に」つなぐ方法

米国防総省国防高等研究計画局(DARPA)が資金提供する研究により、
血管を通じて脳に埋め込む神経活動記録装置が開発された。
ヒツジの脳の活動を190日間記録した実績があり、2017年に人体での臨床試験が行われる予定だ。
画像


冒頭の画像は、血管を通じて脳に挿入される「神経活動記録装置」のものだ。
この装置を利用すれば、脳が義肢を制御するのが容易になる見込みだ。

この小型装置は、米国防総省国防高等研究計画局(DARPA)が資金提供する研究によって開発され、
動物実験が済んでいる。2017年に人体での臨床試験が行われる予定だ。

開発者である生物工学技術者が「stentrode」(受動的ステント電極記録アレイ)と呼ぶこの装置は、
脳と機械を結びつけるインターフェイスの利用を進めることになる。

メルボルン大学の研究チームが『Nature Biotechnology』誌に発表した論文によると、
この装置を用いてヒツジの脳の活動を190日間記録したという。「stentrodeを使って、
血管内から脳の活動を長期にわたって記録できる可能性が示された」と
トーマス・オックスレー率いる研究チームは書いている。

いまのところ、脳に電極を埋め込むには侵襲的な脳手術が必要だが、
DARPAが資金提供するこの新しい研究により、危険な処置が不要になる可能性がある。
stentrodeは、カテーテルを通して首の血管に挿入されたのち、脳に向かって進んでいく。

研究チームは、血管内のリアルタイム画像撮影を利用して、装置を脳に誘導した。
脳にたどり着いたstentrodeは、拡がって血管壁にくっつき、神経活動を読み取る(以下の動画)。



血管に埋め込む方式の神経活動読み取り装置
(LINK)
https://wired.jp/2016/02/16/darpa-bio-brain-implant/



DARPAやCIAが隠し持ってる
スカラー波による思考盗聴装置が
出てくるのは
まだ先みたいです


ロバート・ダンカン氏のマトリックス解読より
https://hibiki-love.hatenablog.com/entry/2018/08/06/023356

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