脳機インターフェースは麻痺個人の支援に役立つ可能性がある

国際的な研究者チームは、運動機能障害や麻痺の人々の生活の質を向上させることができる着用型脳機インターフェース（BMI）デバイスを開発しました。ロックイン症候群の人々にも助けになる可能性があります。ロックイン症候群とは、意識はあるものの、身体を動かしたりコミュニケーションを取ることができない状態です。

ジョージア工科大学のWoon-Hong Yeoの研究所が率いるチームは、イギリスのケント大学と韓国の延世大学からの研究者で構成されていました。チームは、無線ソフトスカルプ電子機器とバーチャルリアリティを1つのBMIシステムに組み合わせました。このシステムにより、ユーザーは車椅子やロボットアームを操作するために、行動を想像するだけで済みます。

新しいBMIは、先月、Advanced Science誌に掲載されました。

より快適なデバイス

Yeoは、ジョージ・W・ウッドラフ機械工学学校の准教授です。

「このシステムの最大の利点は、現在存在するものと比較して、柔らかくて着心地が良く、ワイヤレスであることです」とYeoは述べました。

BMIシステムは、脳信号を分析し、神経活動をコマンドに変換することができます。これにより、個人が行動を想像してBMIが実行することができます。ElectroEncephaloGraphy（EEG）は、信号を取得するための最も一般的な非侵襲性方法ですが、多くの場合、ワイヤーが付いたスカルキャップが必要です。

これらのデバイスを使用するには、皮膚との接触を維持するためにジェルやペーストが必要であり、すべてのセットアップは時間がかかり、ユーザーにとって不快です。また、これらのデバイスは、材料の劣化や動作アーティファクト（歯をぎしりさせるなど）により、信号の取得が悪くなることがあります。この種のノイズは脳データに現れ、研究者はそれをフィルタリングする必要があります。

機械学習とバーチャルリアリティ

チームが設計した携帯用EEGシステムは、相互作用可能なマイクロニードル電極とソフトワイヤレス回路の統合により、信号の取得を向上させます。システムがユーザーが実行したい行動を判断するには、機械学習アルゴリズムとバーチャルリアリティコンポーネントが必要です。

チームによるテストには4人の人間が参加し、次のステップは、障害を持つ個人のテストです。

Yeoは、ジョージア工科大学のヒューマン・セントリック・インターフェース・エンジニアリング・センターのディレクターでもあり、ペティ・バイオエンジニアリング・バイオサイエンス研究所のメンバーです。

「これは最初のデモンストレーションにすぎませんが、私たちが見たものに非常に満足しています」とYeoは述べました。

2019年、同じチームは着用型ソフトEEG脳機インターフェースを導入し、研究にはMusa Mahmoodが参加しました。Mahmoodは、当時の研究と新しい研究の両方の第一著者でした。

「この新しい脳機インターフェースは、想像された運動行動、たとえば両手で把持することを含む、まったく異なるパラダイムを使用しています。これにより、被験者は多くの刺激を見る必要がなくなります」とMahmoodは述べました。

2021年の研究では、ユーザーが思考によってバーチャルリアリティの演習を正確に制御することを実証しました。

「バーチャル・プロンプトは非常に役に立ちました」とYeoは述べました。「ユーザーの関与と精度を向上させ、継続的な高品質の運動イメージ活動を記録することができました」

Mahmoodは、チームが電極の配置を最適化し、刺激に基づくEEGの統合をさらに進めることに焦点を当てていると述べました。