今では、脳とコンピューターのインターフェース信号さえも無線で送信でき、麻痺した人でも自宅で簡単にインターネットにアクセスできる。

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脳とコンピューターのインターフェースに関して、多くの人の頭に浮かぶイメージは次のようになります。

頭に複雑な装置をかぶり、たくさんのケーブルに繋がれ、実験室の椅子にまっすぐ座っていると、実用化にはまだまだ遠いと感じます。

しかし、BrainGateの最新の研究により、高帯域幅のワイヤレス脳コンピューターインターフェースが初めて実現されました。

ワイヤレスにより、脳コンピューターインターフェースが実験環境から解放され、ユーザーは日常生活で実際にマインドコントロールを利用できるようになります。

Brown Wireless Device (BWD) と呼ばれるこの新しいデバイスにより、脊髄損傷により麻痺した被験者は、ワイヤレスの脳コンピューターインターフェースを介してカーソルの動きやクリックを制御できるようになりました。

ビデオを視聴できます。

麻痺した人は、カーソルを心で動かすことで、画面上のキーボードで 1 分間に 13.4 文字を正しく入力することができました。

これは、将来、手を上げなくてもソファに横になっているだけでインターネットを閲覧できるようになることを意味しますか?

ワイヤレスの課題

ワイヤレス製品が直面している最大の課題は、帯域幅と遅延です。

これは、ワイヤレスの脳コンピューターインターフェースの場合にさらに当てはまります。画面上のカーソルの動きを制御するだけでも、脳内の何百もの小さな電気信号を増幅してデジタル化し、低遅延で近くのデバイスに送信する必要があります。

必要な帯域幅は 48 本の高解像度ビデオを同時に再生するのに相当し、遅延は 100 ミリ秒を超えてはなりません。

この問題を解決するために、BrainGate は侵襲的な脳コンピューター インターフェースを使用します。 96 個の電極を含む 2 つの電極アレイがユーザーの大脳皮質に埋め込まれ、フルスペクトル信号をキャプチャできます。

従来のケーブルは、ユーザーの頭に固定できる、一辺が 5cm、重さがわずか 43g の 2 つのワイヤレス送信機に置き換えられました。

さらに、4 つのアンテナを備えたデュアルバンド無線信号受信機をコーナーに配置することもできます。

カーソル移動タスクでは、カルマン フィルター デコーダーと線形分類器を使用して、連続的な 2D カーソルの速度とクリック状態を推定します。テストでは、BWD は従来の有線デバイスと同様の忠実度を達成しました。

麻痺患者を助ける

麻痺した人の場合、筋肉を動かすよう命令する脳の能力は通常は損なわれていないが、その信号が筋肉に届かず、動きが生じない。

この実験の参加者は二人とも、第四頸椎の脊髄損傷事故により麻痺状態であった。彼らはこの実験以前にも、脳コンピューターインターフェースの研究に数多く参加していた。

この BWD はマンチェスター符号化と特殊なプロトコルを使用して低電力で信号を送信し、バッテリー寿命は 36 時間以上です。

ブレインゲート臨床試験の責任者リー・ホックバーグ氏は、脳活動を継続的かつ長期にわたって観察することで、麻痺した患者にコミュニケーション能力を与え、生活の質を向上させる解読アルゴリズムの設計に役立つだろうと述べた。

実験に参加した 2 人の参加者は、それぞれ 307 日目と 588 日目に、BWD でタブレットの使い方を学びました。

BrainGateの紹介

ブラウン大学と米国のバイオテクノロジー企業サイバーキネティクスの共同プロジェクトであるブレインゲートプロジェクトは、脳コンピューターインターフェース技術に焦点を当てており、神経疾患、負傷、または四肢喪失を患う人々のコミュニケーション、運動能力、自立性の回復に取り組んでいます。

侵襲性インプラントチップの第一世代は、2006 年に早くも開発されました。脳コンピューターインターフェースを使用してカーソルの動きを制御することに加えて、研究範囲にはロボットアームと義肢の制御も含まれます。

2015年、四肢麻痺の患者がタイピングを完了できるようにするために、有線式の脳コンピューターインターフェースが初めて使用されました。

BrainGate の次の研究方向は、脳に完全に埋め込まれる高密度ワイヤレス脳コンピューター インターフェースです。