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2021年までに、ブレークスルー来る?

昨今、人間の脳とコンピュータをつなごうとする動きがあちこちで起こっています。Facebookしかり、イーロン・マスク氏しかり。そんな技術が実現すれば、ゆくゆくは言葉なしで他人の思考を読み取ったり、クラウドにある人工知能の能力を自分のものにしたりが可能になるとされています。そして先日、米国国防高等研究計画局(DARPA)が、目が見えないなどの感覚障害の治療のため、脳とコンピュータをつなぐ神経インプラントの開発に6500万ドル(約74億円)投じることを発表しました。

今回の投資計画「Neural Engineering System Design(NESD、直訳:神経工学システムデザイン)プログラム」の対象となった研究チームを見ていくと、DARPAがどんなことを実現しようとしているのか?をざっくり把握できます。この計画では6つの研究チームに資金提供していて、そのうちふたつはLEDを使って視覚を回復することを目指しています。また別のチームでは、塩粒ほどのセンサーを使って脳の中での会話の処理を解読しようとしていたり、さらに別のチームではホログラフィック顕微鏡で神経活動を検知し、最終的には失われた視覚の代替となったり、義肢を動かすためのインターフェースとなったりすることを目指しています。

計画期間は4年間で、目標は脳とコンピュータの間でデータをやりとりできる、実際に動くプロトタイプを作ることです。ただ、仮にそんなプロトタイプが完成したとしても、それが商用または臨床用に使えるようになるまでにはさらに長い時間がかかりそうです。

「医療科学によって新たな目を作り、損傷した脊髄を修復できるようになるまでには長い時間がかかるでしょう。でも脳とコンピュータをつなぐことで、デジタルデバイスの力を使い、損なわれた体の一部の機能を回復させることは可能になるでしょう」DARPAの助成金を受けた会社のひとつ、ParadromicsのMatthew Angle氏はこのように語りました。同社は脳に極細ワイヤー状の電極(下画像)を埋め込んでニューロンの活動を刺激し、記録する方法を開発しています。彼らのゴールは会話ができなくなった人を再び話せるようにするデバイスの開発で、臨床実験を2021年までに始めたいとしています。


DARPA 資金提供
Image: Paradromics via Gizmodo US


「当初我々は、『接続障害(connectivity disorders)』と呼ぶものにフォーカスしていました。それは、感覚・運動による外界との接続を、破壊または深刻に傷つけるような病気やけがということです」Angle氏は米Gizmodoに語りました。「これからは、『神経義肢』がある種の神経の病気の治療にも使えるようになると想像しています」

DARPAが脳コンピュータインターフェース開発に乗り出すのはこれが初めてではありません。DARPAはすでに、精神疾患の治療や戦争で失われた兵士の記憶回復などのため、脳コンピュータインターフェース技術に多大な投資をしています。ただこれらのプロジェクトは現在進行中、つまりまだ完成はしていません。

ただ今回のNESDが目指すところも、そこで開発されるテクノロジー自体も、今までのものとは少し違っています。NESDが目指しているのは、たとえばPTSDの治療のように特定の効果を求めて脳の特定の一部だけに作用する手法ではありません。彼らは、脳の信号を機械に理解できる0と1に変換し、脳に860億あるニューロンのうち100万個以上とやりとりできる技術を開発しようとしているのです。

そんな技術が本当にできれば、さまざまな治療に使えるだけでなく、視覚や聴覚、会話といった能力についての理解も大幅に深めることができ、引いてはテレパシーだって可能になるかもしれないのです。

たとえばカリフォルニア大学バークレー校のEhud Isacoff氏率いる研究チームは、光照射野(light field)を使って大脳皮質にあるニューロン最大100万個の活動を検知し、変換するホログラフィック顕微鏡を開発する計画です。このチームでは、脳の視覚・触覚刺激に対する反応の予測モデルをパターン化したものを、視覚や触覚を失った人に脳インプラントで伝えようとしています。それによって、視覚を失った人に見えるものを、触覚を失った人にものの動きを伝えたいとしています。

「技術的ゴールは、100万の個々のニューロンの活動を『読みとり』、それに対し自発的な脳活動を刺激するような活動パターンを『書き戻す』、そんな脳モデムを作ることです」とIsacoff氏は米Gizmodoに語っています。

Isacoff氏は、彼らが使っている光学イメージングが、インプラントの電極で脳を刺激する手法よりも有効かもしれないとしています。その方が、脳の特定部分をきわめて正確にねらえるからです。Isacoff氏は、動物に対して使えるデバイスを4年以内に作りたいとしています。

「我々はこのデバイスで、感覚認知の神経コードの解読を可能にしたいと思っています」とIsacoff氏。「成功すれば、外界で起きていることを反映した適切なパターンを生成し、それによって目の見えない人を見えるようにできるはずです。また義手を使う人には触覚フィードバックを回復させることで、義手の操作をよりしやすくできるでしょう」

一方コロンビア大学のKen Shepard氏のチームも、目の不自由な人の視力を回復するデバイスを作ろうとしています。彼らは、柔軟な回路を脳の上にかぶせ、それと頭に付けるトランシーバーの間で通信させることを考えています。

「この研究のゴールは、脳マシンインターフェースの可能性を押し広げることです。脳の回路と対話する手段を、これまで達成不可能だった規模で提供したいのです」Shepard氏は米Gizmodoに語りました。

ただ課題はたくさんあります。そんなデバイスをどうやって体の中で動作させ続けるのか、データをどう処理するのか、脳の発する信号をどうマップし、脳の複雑な回路への伝わり方をどう理解するのか、などなどです。

DARPAのゴールは、彼ら全チームが実用的で商用可能な応用技術を作り出すことです。

ParadromicsのAngle氏は、このような技術によって誰もがお互いの心を読み合えるようになるわけではないと警告しました。彼は今後20年経っても、肉体的・精神的疾患を持つ人に対してこうした技術をどう使えばよいか我々にはわからないままではないかと考えています。ただもっと近い未来に関しては、盲目やまひといった、脳が体とコミュニケーションできないために起こる障害の克服に重点が置かれることでしょう。

「医療上の応用先は、たくさんの企業が数十年かけて取り組めるほど数多くあります」とAngle氏。「我々には、目の見えない人が見えるようになり、動けない人が再び歩けるようになる、そのための技術的道筋が具体的に信頼できる形で見えています。このことは有史以来人間の大望ですが、一気に進化するポイントは次の10年で来る、と私は考えています」

Image: agsandrew/Shutterstock.com, Paradromic via Gizmodo US
Source: DARPA

Kristen V. Brown - Gizmodo US[原文]
(福田ミホ)