脳コンピューターインターフェースと仮想世界: 頭の後ろにチューブを挿入することは、必ずしもマトリックスのようになるわけではない

人間の脳にチップを埋め込み、脳とコンピューターの統合によってそれを制御するという話は、SFの世界から現実の世界へと移り変わりました。

最近、ブラウン大学神経科学研究所は次のような写真を示しました。

麻痺して話せない患者に、BrainGateと呼ばれるシステムが装着されました。このシステムは、運動皮質に埋め込まれた小さな電極アレイ、頭頂部にぴったりと収まるプラグ、靴箱サイズの信号増幅器、および患者の神経信号を解読するソフトウェアを備えたコンピューターで構成されている。

患者はロボットアームを使ってコーヒーのボトルを拾おうとしました。手でボトルを掴み、口に持っていき、ストローから一口飲みました。

現在、人間の脳にチップを埋め込み、脳とコンピューターの統合によって人間の脳を制御することは、SFの世界から現実の世界へと移行しています。

脳とコンピューターの統合、SFから現実へ

過去20年間で、埋め込み型治療機器は世界中で広く普及し、人工膝関節や人工ペースメーカーが広く使用されるようになりました。

運動能力が制限されている人にとって、機械は脳の言語を聞いて理解することで、自由な運動を実現するのを助けることができます。

パーキンソン病患者を例にとると、このペースメーカーのような装置は電流を出力し、その部分の異常な神経活動を遮断して患者の手の震えを止めます。

現在、人間と機械の統合は主に次の 3 つの段階を経ています。

第一段階は、患者の障害のある体の部分を刺激して動かすことです。

2 番目の段階では、ロボット アームに信号を送信して、ロボット アームが動作 (ロボット アーム コーヒーなど) を実現できるようにします。

3 番目の段階は、マインド タイピングなど、思考を行動に変える、人間とコンピューター間の直接的なコミュニケーションです。

現在、人間と機械の統合に関する研究は第3段階にあり、科学者たちは人間の脳間の直接的なコミュニケーションの実現に取り組んでいます。

将来的には電気刺激だけでなく光刺激も加わるでしょう。

患者の脳信号を読み取る電極アレイ

脳にデバイスを埋め込むのは、ゼリーの上に絵を描くようなものです。肉体の「脆さ」は、少々耐え難いものがあります。

- 「脳を開く」ことで残る傷により、患者は感染症にかかりやすくなります。

- 電極アレイは必然的に脳組織に損傷を引き起こします。まるで脳から数百本の髪の毛が飛び出しているようです。

——電極を振るたびに接続が切れて、元のニューロンとの接触が失われる可能性があります。

電極アレイは100本の人間の髪の毛で構成され、脳に埋め込まれます。

あるいは、研究者は特定の細胞を訓練するのに何ヶ月も費やすかもしれませんが、それらの細胞は最終的には死滅します。

最終的には、患者の体の防御システムが自動的に実験を停止します。

時間が経つにつれて、電極の周りに瘢痕組織が形成され、電極が隣接するニューロンから分離され、役に立たなくなります。

脳とコンピュータの統合の原理 - デコードアルゴリズム

研究者はチップを通じて人間の脳の信号を収集し、携帯電話やコンピューターと同じようにリアルタイムで数学的計算を実行します。このプロセスを「デコード アルゴリズム」と呼びます。

デコード アルゴリズムは、非常に少ないエネルギーしか使用しないカスタム シリコン チップ上で実行できるため、埋め込み型デバイスのバッテリー寿命が延びるだけでなく、バ​​ッテリーの過熱を心配する必要もありません。チップは信号を読み取って使用し、それを転送し続けることができます。

脳コンピューターインターフェースの原理は、脳の信号がコンピューターの信号とある程度相互作用できるようにすることです。ニューロンが別のニューロンと通信する場合、活動電位と呼ばれる弱い電子パルスを発します。

研究者が理解しなければならない神経科学上の疑問の 1 つは、さまざまな信号が脳内のどこでどのようにエンコードされるかということです。

人工網膜を例に挙げてみましょう。人工網膜は失明した人の視力回復に役立ち、現在利用可能な神経補綴物の中で最も成功しているものかもしれません。

人工網膜は患者の目に埋め込まれ、レンズのように光を集め、光情報を電気刺激信号に変換して視力を回復します。

脳コンピューターインターフェースの機能は、人の神経活動を読み取り、それを利用して機械を動かすことです。

この技術は、脳の神経活動を実際の行動に変換することで、身体障害を持つ人々の生活を効果的に改善することができます。

人間の脳と機械が融合したとき、誰が主導権を握るのでしょうか?

「すべてをコントロールする」という脳の満足感は、今後も存在するのでしょうか？

患者が脳コンピューターインターフェースを通じて機械を制御する場合、人間の脳と機械が組み合わされたときに、誰が優位に立つことになるのでしょうか?

自分の身体をコントロールできなくなることは、人間が経験する最も残酷なことの一つです。

この残酷さは肉体的なものだけでなく、心理的なものでもある。

脳は世界を認識し、予測し、世界を制御するために存在します。脳には、身体に大きな「満足感」を与える電気化学的報酬システムがあります。

つまり、身体がこの知覚を失うと、全体的な満足感は消えてしまいます。

脳コンピューターインターフェースによる神経信号の変換と翻訳では、一部の情報が失われる可能性があります。現在、研究者には「意識」と機械の間の対話に介入する効果的な方法がありません。

科学者たちは会話を聞き取ることは困難だったが、彼らが目にしたのは、カップが持ち上げられ、患者がコーヒーをうまく飲み、実験が完全に成功したということだった。

1999 年、有名な SF 映画「マトリックス」では、「脳の後ろにチューブを挿入した」仮想世界、つまりマトリックスが描かれました。

今日では、これらの映画のシーンは人生のシーンになっています。

テクノロジーは人類に多大な利益をもたらしましたが、いくつかの問題を引き起こす可能性もあります。

何か問題が起きた場合、誰が責任を負うのでしょうか?

人間と機械の統合の詳細については、さらに調査する必要があります。