科学は愛ですコミュの脳に電極を埋め込み、無線で「声」を出すシステム

http://wiredvision.jp/news/200912/2009121123.html

写真説明：無線BCIの概略図(左)およびCTスキャン画像(右)

脳波をFM無線信号に変換し、音声として処理するシステムによって、脳とコンピューターを完全に無線でつなぐ初のインターフェースが完成した。

ブレイン＝コンピューター・インターフェース(BCI)は、ここ10年の間に、推論の域を飛び出し、医療における先進的な現実へと成長した。四肢麻痺の患者で、BCIの最初の使用者となり、思考のみで『Pong』ゲームをプレーする人物Matthew Nagle氏のことを4年前に紹介(日本語版過去記事)して以来、BCIは、車椅子を操作(日本語版過去記事)したり、テキストメッセージを送信(日本語版過去記事)したり、『Twitter』でつぶやいたり(日本語版過去記事)と、さまざまなことに使えるようになった。そのあまりの進化に、今ではBCIの危険性や倫理的問題(日本語版過去記事)を懸念する研究者もいるほどだ。

ただしこれら初期のBCIは、驚異的ではあるが実用には程遠い。患者の頭部に外から電極を取り付け、脳からの電気信号を捕らえて翻訳するシステムが使われているが、これはあまりにも時間がかかり、1つの単語を生成するのに1分ほども要する。電極を患者の脳に直接埋め込めばスピードは上がるが、[ワイヤーなどが露出していれば]危険な感染症にかかるおそれも出てくる。

そこで、これらの問題を解消する無線システムの開発が進んでいる。オープンアクセス誌『PLoS ONE』に12月9日(米国時間)に発表された論文等によると、10年前のひどい交通事故でほぼ全身不随となった26歳のErik Ramsey氏を被験者として、埋め込み型システムの実験が行なわれている。

同システムはもともと、BCIの専門企業米Neural Signals社の創設者であるPhilip Kennedy氏が開発したものだ。実験では、Ramsey氏の大脳皮質に複数の電極が埋め込まれた。頭部の皮下には、電極の信号を集める増幅器と、その信号を近くのコンピューターへ送信するFM送信機が取り付けられた。

同システムの開発に携わったボストン大学の認知科学者、Frank Guenther氏が構築した神経学的モデル[DIVA]を用いて、口とあごの動作に対応するRamsey氏の脳活動がマッピングされ、また別のプログラムが電気信号を解読し、それを多少機械的ではあるが人間に近い音声に合成する。

「このシステムは、音声出力を約50ミリ秒で行なう。これは、健常者の運動皮質が命令を出してから音声が発せられるまでに要するのと同じ時間だ」とGuenther氏は語る。

視覚と聴覚のフィードバック。フィードバックで指示された母音の「発声」を、被験者がBCIシステムを用いて試みている。

Guenther氏によれば、現在Ramsey氏の脳に埋め込まれている3本のワイヤーでは、母音を生成することしかできないという。研究チームは今後さらに電極の数を増やし、全部で32個ほどにする計画だ。数が増えれば制御も難しくなるが、そのぶんRamsey氏は自分の思考で舌やあごの自然な動きをより正確に再現できるようになり、ゆくゆくは母音だけでなく子音も合成することが可能になるはずだという。将来的には、脳からノートパソコンに直接信号を送ることが目指されている。

[日本語版：ガリレオ-高橋朋子]

WIRED NEWS 原文(English)