脳コンピュータインターフェース技術が脊髄損傷個人の手への感覚を回復させる

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、重度の脊髄損傷を持つ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、損傷や疾病によって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、認識できないほど小さ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、個人の手に送り返すことで機能しています。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・ガンザーは、バトテルの主任研究科学者であり、第一著者です。

「私たちは、認識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」とガンザーは述べています。 「これを行った結果、機能的な改善が見られました。最初に参加者の触覚を回復させたときは、非常に重要な発見でした。」

参加者

参加者は、2010年に交通事故に遭い、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NeuroLifeプロジェクトに参加し、右腕の機能を回復させることを目指しています。

新しく開発されたデバイスは、皮膚に貼付ける電極と、運動野に埋め込まれた小型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たり、クレジットカードをスワイプしたり、手と腕を使用するビデオゲームをプレイしたりすることができます。

「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、手が異物のように感じていた」とガンザーは述べています。 「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、テレビを見ながらソーダを飲む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、認識できないほどだったことです。研究者は信号を強化し、脳が応答できるようにしました。

タクタイルフィードバックを使用して、認識できないタッチ信号をバーカートに人工的に送り返すことができました。

新しい方法を使用すると、バーカートは触覚だけで物体を検知することができました。別のブレークスルーは、システムが同時に動きと触覚を回復させる最初のBCIであり、より大きな制御感を提供することです。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検出できるようにします。

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る次世代のスリーブが開発中であり、着脱が可能です。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。

「一方向の制御しかできなかったデバイスから感覚情報が得られる可能性を見てきたことは、驚くべきことです」とバーカートは述べています。