脳機インターフェースの種類：メンタルハンドライティング

ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者は、脳機インターフェースを使用して、ユーザーのメンタルハンドライティングをタイプアウトすることに初めて成功しました。チームは、手書きの文字を書く際に関連する脳活動を解読して、この成果を達成しました。

参加者は、脳にセンサーを埋め込んだ麻痺の個人でした。チームは、アルゴリズムを使用して、参加者が文字を書こうとしたときに、文字を識別しました。システムは、この活動を分析して、リアルタイムにテキストを画面に表示することができました。

スタンフォード大学のハワード・ヒューズ医学研究所の調査員であるKrishna Shenoyによると、この開発により、麻痺の人々が手の使用なしに迅速にタイプできるようになります。Shenoyは、スタンフォード大学の神経外科医Jaimie Hendersonと共同で研究を行いました。

この研究は、5月12日にNature誌に掲載されました。

参加者は、1分あたり90文字をタイプすることができました。これは、以前の脳機インターフェースで記録されたものよりも2倍以上の速度です。

カリフォルニア大学バークレー校の神経工学者であるJose Carmenaは、「この分野における大きな進歩であり、さまざまな障害を持つ人々に多大な利益をもたらすことができます」と述べています。脳コンピュータインターフェースは、思考を行動に変えることができます。

「この論文は、完璧な例です。インターフェースは、書くという思考を解読し、行動を生み出します。」

障害と神経活動

人々が障害や疾患により歩く、握る、話すことができない場合でも、脳の神経活動はこれらの行動に関連しています。したがって、研究者は、これらの人々に利益をもたらすシステムを作成するために、この活動を使用できます。

Shenoyのチームは、話し言葉に関連する神経活動を解読することに数年間取り組んでおり、参加者がセンサーを埋め込み、思考を使用して画面のカーソルを移動する方法を開発しました。

しかし、手書きに関しては、同様の努力が行われていませんでした。

「人々がより迅速にコミュニケーションをとる新しい方法を見つけることが目標です」と、チームの神経科学者であるFrank Willettは述べています。

https://www.youtube.com/watch?v=pcApwQxbagg

BCIと埋め込まれたセンサー

チームは、65歳の参加者と協力して、BrainGate2臨床試験に参加しました。BrainGate2は、脳からコンピュータへのデータを中継するデバイスのBCIの安全性をテストしています。

ヘンドソンは、手と腕を制御する脳の部分に2つの小さなセンサーを埋め込みました。これにより、個人は、麻痺した腕を動かそうとしたときに、ロボットアームまたはカーソルを動かすことができました。

センサーは、参加者が文字を書くことを想像したときに、個々のニューロンからの信号を拾いました。機械学習アルゴリズムは、各文字を生成する際の脳パターンを認識しました。このシステムにより、男性は文章をコピーし、質問にほぼ同世代のスマートフォンでタイピングするのと同じ速度で答えることができました。

ウィレットによると、BCIは、各文字がアルゴリズムによって容易に区別できる、高度に特徴的な活動パターンを引き起こすため、高速に動作します。

チームは、今度は話すことができない参加者に注目し、研究者は、この新しいシステムがさまざまな状態によって引き起こされる麻痺の人々に大きな利益をもたらすことができると考えています。