脳コンピュータインターフェース技術により、脊髄損傷個人の手への感覚が回復する

バトテルとオハイオ州立大学ウェクスナー医療センターの研究者チームは、脳コンピュータインターフェース技術を使用して、重度の脊髄損傷個人の手への感覚を回復させることに成功したと報告しています。この開発は、世界中の研究者が、損傷または疾患により麻痺した個人の四肢機能を回復させることができる技術を開発しようとしている中で行われています。

この研究は、4月23日にCell誌に掲載されました。

人工感覚フィードバック

新しい技術は、微小な神経信号を人工感覚フィードバックを使用して強化し、個人の脳に送り返すことに依存しています。この方法により、運動機能が大幅に向上します。

パトリック・ガンツァーは、バトテルの主任研究科学者であり、最初の著者です。

「私たちは、認知できないタッチイベントを意識的な認識に変換しています」とガンツァーは述べています。「これを行ったとき、機能的な改善が見られました。最初に参加者のタッチ感覚を回復させたとき、偉大な発見の瞬間でした」

参加者

参加者は、2010年に自動車事故に巻き込まれて重度の脊髄損傷を負った28歳の男性でした。参加者であるイアン・バーカートは、2014年から右腕の機能を回復させるためにNeuroLifeプロジェクトに参加しています。

新しく開発されたデバイスは、皮膚に配置された電極と、運動皮質に埋め込まれた小さなコンピュータチップを使用しています。脳から筋肉への信号を伝えるワイヤーがあり、脊髄損傷を迂回することができます。このデバイスを使用して、バーカートは腕を制御し、コーヒーカップを持ち上げる、クレジットカードをスワイプする、手と腕を使用するビデオゲームをプレイするなどのアクションを実行できます。

「今まで、イアンは時々、感覚フィードバックが不足しているため、自分の手が異物のように感じていました」とガンツァーは述べています。「彼はまた、動きを注意深く見ている限り、手の制御に苦労しています。これには多くの集中力が必要であり、ソーダを飲みながらテレビを見ているような単純なマルチタスクは、ほぼ不可能です」

研究者が彼の皮膚を刺激すると、感覚はありませんでしたが、脳にはまだ神経信号が存在していました。問題は、神経信号が非常に小さく、認知できないことです。研究者は信号を強化して、脳が応答できるようにしました。

触覚フィードバックを使用して、認知できないタッチ信号を人工的にバーカートに送り返すことができました。

新しい方法を使用して、バーカートは触覚のみで物体を検知することができました。もう一つのブレークスルーは、システムが同時に運動と触覚を回復させる最初のBCIであることです。これにより、より大きな制御感が得られます。最後に、方法はBCIシステムが物体を扱うのに適切な圧力を感知することを可能にします。

研究者チームは、自宅で使用できるBCIシステムを作成したいと考えています。現在、電極とセンサーが含まれた次世代の袖が開発中であり、これらは着脱可能です。また、コンピュータではなくタブレットで制御できるシステムも開発中です。

「元々は手の制御のみを可能にするために作成されたデバイスから感覚情報が得られる可能性を見て、驚きました」とバーカートは述べています。