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ブレインゲートは、現在開発中および臨床試験中の脳インプラントシステムで、筋萎縮性側索硬化症（ALS）や脊髄損傷の患者など、手足やその他の身体機能の制御を失った人々を支援するために設計されています。ブレインゲートの技術と関連するサイバーキネティックの資産は現在、非公開企業のブレインゲート社が所有しています。[1]脳に埋め込まれたセンサーは、患者の脳の活動をモニターし、ユーザーの意図をコンピューターコマンドに変換します。
テクノロジー
現在の形態では、BrainGateは脳に埋め込まれたセンサーと、何らかの人工器官やその他の外部物体に接続する外部デコーダー装置で構成されています。センサーは、以前はユタアレイと呼ばれていたマイクロ電極アレイの形態をしており、腕の動きを制御する領域など、脳の特定の領域で発火するニューロンの電磁気的特徴を感知する100本の髪の毛ほどの細い電極で構成されています。センサーはその活動を電荷を帯びた信号に変換し、外部デバイスに送信してソフトウェアでデコードします。デコーダーは外部デバイスに接続し、脳信号を使用してロボットアーム、コンピューターのカーソル、さらには車椅子などの外部デバイスを制御できます。本質的に、BrainGateにより、人は心だけを使って世界にある物体を操作できるようになります。
動きを中継するニューロンパターンのリアルタイム分析に加えて、BrainGate アレイは、後で分析するために電気データを記録することもできます。この機能の潜在的な用途としては、神経科医がてんかん患者の発作パターンを研究することが挙げられます。
歴史
ブレインゲートはもともとブラウン大学神経科学部の研究者がバイオテクノロジー企業のサイバーキネティクス社と共同で開発しました 。サイバーキネティクス社は後にデバイスの製造をブラックロック・マイクロシステムズ社に委託し、同社は現在センサーとデータ収集ハードウェアを製造しています。[2] ブレインゲート社はサイバーキネティクス社から知的財産と関連技術を購入し、ブレインゲートに関連する知的財産を所有し続けています。[1] [2]
研究と実験結果
微小電極アレイを1人の被験者に埋め込む実験として最初に報告されたのは、2002年にケビン・ワーウィック、マーク・ガッソン、ピーター・カイバードによって行われた実験である。[3]ラドクリフ病院で行われたこの実験では、被験者の末梢神経にアレイを埋め込むことで、運動機能と感覚機能の両方、つまり双方向のシグナル伝達を実現した。[4]
その後のブレインゲートの完全な臨床試験は、マサチューセッツ総合病院、ブラウン大学、米国退役軍人省の研究者らが主導し、2004年から2006年にかけて、四肢麻痺の患者4人を対象に実施された。2006年にネイチャー誌に掲載された結果によると、四肢麻痺の患者が考えるだけでコンピュータ画面上のカーソルを操作でき、電子メールを開いたり、テレビなどの機器を操作したりできることがわかった。[5]参加者の1人、マット・ネーグルは脊髄損傷を患っており、もう1人は進行性筋萎縮性側索硬化症（ALS）を患っていた。[6]
2009年7月、マサチューセッツ総合病院、ブラウン大学、プロビデンスVAの研究者らによって、「BrainGate2」と呼ばれる2番目の臨床試験が開始された。[7] [8] 2011年11月、スタンフォード大学神経補綴トランスレーショナル研究所の研究者らが2番目の試験場所として参加した。[9]この試験は現在も継続中である。
2012年5月、ブレインゲートの研究者らはネイチャー誌に、数年前に脳幹卒中により麻痺した2人がロボットアームを操作して手を伸ばしたり掴んだりできることを実証した研究を発表した。 [10]参加者の1人、キャシー・ハッチンソンさんは、ロボットアームを使ってボトルからコーヒーを飲むことができた。[11]ハッチンソンさんが自力で飲めるようになったのは15年ぶりだった。[12] [13] [14]これはハッチンソンさんが住んでいたマサチューセッツ州ドーチェスターのボストンホームという特別居住施設で行われた。 [15]この研究にはブラウン大学、退役軍人省、マサチューセッツ総合病院、ハーバード大学医学部、ドイツ航空宇宙センターの研究者が参加した。[14]
現在の臨床試験
臨床試験は2009年に「BrainGate2神経インターフェースシステム」という名前で開始されました。[16] [17] 2014年10月現在[アップデート]、スタンフォード大学、マサチューセッツ総合病院、ケースウェスタンリザーブ大学（オハイオ州）、プロビデンスVA医療センターは、進行中のBrainGate2臨床試験の参加者を積極的に募集していました。[17]
2021年4月、ブレインゲートは人間の脳からコンピューターに無線でコマンドを送信する初の技術となった。この臨床研究では、脊髄損傷を負った2人の被験者が使用された。この研究では、被験者の脳の運動皮質に接続された送信機を使用して信号を送信した。タイピングと動きの精度と速度は、有線ソリューションと同等であると報告された。[18]
参照
- 脳とコンピューターのインターフェース- BrainGate を使用した人間の臨床試験について説明します
- カーネル（ニューロテック企業）
- ニューラリンク
- ニューロロボティクス
参考文献
- ^ ab カースナー、スコット（2009年8月12日）。「サイバーキネティクスの脳とコンピューターのインターフェースに第二のチャンス」。Boston.com。2021年4月5日閲覧。
- ^ ab 「Neuroscience Research Systems Blackrock Microsystems」 。 2021年4月5日閲覧。
- ^ Warwick, K, Gasson, M, Hutt, B, Goodhew, I, Kyberd, P, Andrews, B, Teddy, P および Shad, A: 「サイバネティックシステムへのインプラント技術の応用」、Archives of Neurology、60(10)、pp1369-1373、2003 doi :10.1001/archneur.60.10.1369
- ^ Legato, M編集者：「性別に特化した医療の原則」、Academic Press、2017年
- ^ Hochberg LR、Serruya MD、Friehs GM、Mukand JA、Saleh M、Caplan AH、Branner A、Chen D、Penn RD、Donoghue JP (2006 年 7 月)。「四肢麻痺患者による人工デバイスのニューロン集団制御」。Nature。442 ( 7099 ) : 164–171。Bibcode : 2006Natur.442..164H。doi : 10.1038 /nature04970。PMID 16838014。S2CID 4347367。
- ^ 「マインドコントロール」Wired 2005年3月1日
- ^ 「BrainGate - 思考を行動に変える」 2015年12月4日。
- ^ 「BrainGate2: 四肢麻痺患者のための皮質内神経インターフェースシステムの実現可能性調査 (BrainGate2)」。
- ^ Tanya Lewis. 「スタンフォード大学が麻痺患者を支援する脳コンピューターインターフェースを開発するBrainGateチームに参加」スタンフォード大学医学部。2011年12月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Hochberg LR、Bacher D、Jarosiewicz B、Masse NY、Simeral JD、Vogel J、Haddadin S、Liu J、Cash SS、van der Smagt P、Donoghue JP (2012 年 5 月)。「神経制御ロボットアームを使用した四肢麻痺患者の手を伸ばして掴む動作」。Nature。485 ( 7398 ) : 372–375。Bibcode : 2012Natur.485..372H。doi : 10.1038 /nature11076。PMC 3640850。PMID 22596161。
- ^ “麻痺した女性が心でロボットを動かす - Nature Video”. YouTube : Nature video. 2012年5月16日. 2021年12月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年4月5日閲覧。
- ^ 「麻痺のある人が脳コンピューターインターフェースを使ってロボットアームを制御」ブラウン大学、2012年5月。
- ^ Abbott, Alison (2012 年 5 月 16 日). 「マインドコントロールロボットアームに期待」. Nature . doi :10.1038/nature.2012.10652. S2CID 61793032.
- ^ ab 「麻痺のある人が脳コンピューターインターフェースを使ってロボットアームを制御」ブラウン大学、2012年5月16日。
- ^ 「ボストンホームコネクションが技術革新へ」 2012年5月16日。2013年11月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年10月30日閲覧。
- ^ 「臨床試験」 。 2021年4月5日閲覧。
- ^ ab 「BrainGate2: 四肢麻痺患者のための皮質内神経インターフェースシステムの実現可能性研究 (BrainGate2)」。ClinicalTrials.gov 。 2021年4月5日閲覧。
- ^ Cuthbertson, Anthony (2021年4月3日). 「科学者が初めて人間の脳をワイヤレスでコンピューターに接続」. The Independent . 2021年4月5日閲覧。
外部リンク
- ブレインゲート社
- ブレインゲート研究
- スタンフォード大学神経補綴トランスレーショナル研究所
- 麻痺した女性が思考だけでロボットアームを動かす、CNET、2012年5月
- ブレインゲートの概要
- ギズマグの記事
- ワイアードの記事
- VWNニュース記事