脳とコンピューターのインターフェースのための新しい「接着剤」が発明され、人間と機械の融合「サイボーグ」における新たな進歩がもたらされる

マスク氏の脳コンピューターインターフェースは「人間でテスト」されようとしているが、侵襲的な脳コンピューターインターフェースは人体に深刻な損傷を引き起こす可能性がある。最近、デラウェア大学の研究者らは、より安全な脳と機械の統合を実現できる新しいポリマーコーティングを発明した。

「半オーク」や「半魚人」は聞いたことがあると思いますが、「半ロボット」は聞いたことがありますか？

半分人間で半分機械の「サイボーグ」は今のところ映画の中にしか存在しませんが、近年では多くの脳コンピューター研究が電子機器と身体の統合へと向かっており、かなりの進歩を遂げています。

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心配しないでください。科学者はこれらの「サイボーグ」を走り回るために設計したわけではありません。電子機器を人体に接続することで、腫瘍をより適切に監視したり、損傷した組織を置き換えたり、脳とコンピューターの通信を実現したりできるようになります。

しかし、これは大きな課題です。シリコン、金、ステンレス鋼、イリジウムなどの従来のマイクロエレクトロニクス材料は、人体に埋め込まれると外傷を引き起こし、傷跡を残すからです。筋肉や脳組織への応用では、適切に機能するために電気信号を伝達する必要がありますが、瘢痕化は電気信号の伝達に影響を及ぼす可能性があります。

バイオポリマーコーティングは脳とコンピューターのインターフェースの新たな「接着剤」となる

最近、アメリカ化学会は最新の研究として、人間と機械の統合に使用できる新しいコーティングを発表しました。

「私たちは硬い無機質の微小電極を脳に接続しようとしているが、脳は塩分を含んだ有機質の物質でできている」と研究を率いたマーティン博士は語った。

「このアプローチはいつも失敗するので、もっと良い方法を模索しています。」

デラウェア大学の研究者マーティン氏は、最近、非生物学的用途で使用される共役ポリマーなどの有機電子材料の研究を開始し、帯電防止コーティングとして使用できる化学的に安定した材料を発見したと述べた。

試験の結果、研究者らはポリマーがハードウェアを人体組織に接続するために必要な特性を持っていることを発見した。これらの共役ポリマーは電気活性であるだけでなく、イオン活性でもあります。

対イオンはそれらに必要な電荷を与えるので、それらが作動すると、電子とイオンの両方が動きます。ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、またはPEDOTと呼ばれるこのポリマーは、医療用インプラントのインピーダンスを2～3桁低減し、その性能を大幅に向上させ、患者の体内の電子機器の信号品質とバッテリー寿命を向上させることができます。

マーティンは、PEDOT にさまざまな官能基を配置することで、ポリマーが表面を安全にコーティングする方法を決定しました。エチレンジオキシチオフェン (EDOT) モノマーにカルボン酸、アルデヒド、またはマレイミド置換基を添加するだけで、さまざまな機能を持つポリマーを調製できます。

PEDOTフィルム：ドーパミンを自由にコントロールして、より多くの幸福感を生み出す

マレイミドは特に強力で、化学置換反応を通じて特定の機能を持つポリマーやバイオポリマーを作成するために使用できます。

非置換モノマーとマレイミド置換モノマーを混合すると、さまざまな機能性を備えた材料が得られ、研究チームによれば、これにペプチド、抗体、DNAを結合することが可能になったという。

お気に入りの生体分子の名前を挙げるだけで、原理的には、興味のあるあらゆる生体機能基を含む PEDOT フィルムを作成できます。

最近、マーティン氏のグループは、血管内皮増殖因子 (VEGF) を標的とする抗体を付着させた PEDOT フィルムを作成しました。 VEGF は損傷後の血管の成長を刺激し、腫瘍はこのタンパク質を乗っ取って血液供給を増加させます。

研究チームが開発したポリマーは、VEGFの過剰発現を検知するセンサーとして使用でき、病気を早期に発見することができます。想像力を働かせれば、このPEDOTフィルムがほぼ万能であることが分かるでしょう。

このポリマーに神経伝達物質を載せて、脳や神経系の病気の治療に役立てることができたらどうなるか想像してみてください。これまでのところ、研究チームはドーパミンに結合するポリマーや、EDOTモノマーのドーパミン機能化変異体を開発しており、これによって私たちの快楽の源であるドーパミンを体が制御しやすくなる可能性がある。

マーティン氏は、これらの生合成ポリマーは将来、人工知能と人間の脳を組み合わせる可能性があると語る。

これらの材料を表面に堆積させ、生体組織に配置する方法をカスタマイズできれば、多くの生物学的活動を制御することができ、人類は人間と機械の統合という新しい時代を迎えることになるでしょう。

人間と機械の統合について語るとき、マスク氏の Neuralink について語らなければなりません。

ニューラリンクは人間に脳コンピューターインターフェースを埋め込もうとしている

つい最近、マスク氏はニューラリンクの脳コンピューターインターフェースがまもなく人間を対象にしたテストを開始することも発表した。

2016年に設立されたニューラリンクは、人間の脳と直接接続するように設計されたインプラントを開発しているマスク氏の神経技術会社です。

マスク氏は、ニューラリンクの脳コンピューターチップは脳疾患の解決に加え、視覚、聴覚、手足の動きを取り戻すためにも使えると述べた。

脳コンピューターインターフェース装置は頭蓋骨に直接埋め込まれ、電極線が脳の特定の領域に接続され、人間の脳のさまざまな部分と相互作用できるようになります。

「原理的には、脳のあらゆる異常を治すことができる」とマスク氏は語った。

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マスク氏が脳と機械の統合の実現について語ったのは今回が初めてではない。

しかし、脳コンピューターインターフェースは、マスク氏がニューラリンクに期待していることのほんの小さな一歩に過ぎない。長期的には、人間とAIの「共生」を実現できるデバイスの開発を目指している。

将来的には、薄いフィルムを埋め込むだけで、損傷した大脳皮質を修復できるようになるでしょう。また、リモコンを使わずに、思考でスマートスピーカーを制御して音楽を再生したり、エアコンの温度を調節したりできるようになります。

PEDOT バイオコーティングや Neuralink の脳コンピューターインターフェースなどのテクノロジーが、私たちをそのような未来へと導いてくれるでしょう。