思考を行動に変換できる脳コンピューターインターフェースは、脳卒中患者、下半身麻痺患者、その他運動機能に制限のある人々が周囲と関わる方法を変えるでしょう。しかしこれまで、これらのデバイスは研究室に設置されたコード付きの大きな機器であり、患者はコンピューターに繋がれていました。ブラウン大学の研究者たちは、この初のワイヤレス版を開発しました。脳に埋め込まれた携帯電話のように、この新しい埋め込み型脳センサーは、最大100個のニューロンからの広帯域信号をリアルタイムで中継できます。
2.2インチのデバイスは、約16ヶ月前からブタ3匹とアカゲザル3匹の頭部に埋め込まれており、動物の脳内部の仕組みに関する詳細な情報を提供しています。このデバイスの開発を監督したブラウン大学工学部教授のアルト・ヌルミッコ氏は、この電子機器は携帯電話のそれよりもはるかに複雑であるにもかかわらず、消費電力はごくわずかだと述べています。
「脳の信号を聞き、それを伝達するには、非常に特殊な電子回路が必要です。私たちが今、お互いに会話をする際に使っているものとは全く違います」と彼は（電話越しに）私に言った。「神経コードのあらゆる繊細なポイントを捉える準備を整えていなければならず、そのためにはまさにオーダーメイドのマイクロエレクトロニクスが必要なのです。」
これまでに、これらのデバイスは、動物が頭を回したりリンゴに触れたりするなど、様々な行動をしている際の神経活動を捉えています。これにより動物は自由に動き回ることができるため、研究者は大量の神経学的データをリアルタイムで取得することができます。
このシステムの心臓部は、大脳皮質に埋め込まれた錠剤サイズの電極チップです。ニューロン群からの信号は、プロセッサ、リチウムイオン電池、無線通信機、赤外線送信機を内蔵したチタン製のボックスに送られます。このデバイスは無線誘導充電式で、消費電力は100ミリワット未満です。ヌルミッコ氏はこれを重要なブレークスルーと表現しました。充電には数時間かかり、その間にブタとサルの皮膚はかなり熱くなるため、研究チームは頭から冷たい生理食塩水をかけ、温度を下げてあげました。
この装置は、3.2GHzと3.8GHzのマイクロ波周波数を用いて24Mbpsでデータを送信します。装置全体は密閉され、人体への侵入を防ぐ構造になっており、人体に埋め込まれた最初の電気機器であるペースメーカーよりもはるかに複雑です。
「この装置は、私たちの体液や脳の体液、つまり海水のような比較的腐食性の高い環境に設置されます」とヌルミッコ氏は述べた。「最終的には数十年にわたる人間の使用を想定した安定性が求められます。」
チームによると、それが最終目標だという。このデバイスはヒト臨床試験での使用は承認されていないが、それを念頭に置いて設計された。ヌルミッコ氏と他の研究者たちは、埋め込み型神経インターフェースの研究に取り組む複数の神経科医と脳神経外科医からなるコンソーシアム、BrainGate研究チームと共同研究を行っている。サルとブタを使った研究は、将来のヒト研究の承認に大きく貢献するだろうとヌルミッコ氏は述べた。
「科学レベルの私たちにとって、これは確かに重要なマイルストーンです。しかし同時に、このようなマイルストーンを人間の手に届けるには、相当な努力が必要になると言わざるを得ません」とヌルミッコ氏は述べた。「それが実現するかどうかは、多くの要因に左右されます。おそらく、現時点では技術は十分に安全だと私たちは考えていますので、それほど重要ではないでしょう。」
新しいデバイスを説明する論文が「 Journal of Neural Engineering」に掲載されました。
