コーヒーカップに手を伸ばしたり、パソコンのマウスを動かしたりするのは、ほとんどの人にとって簡単なことです。しかし、バイク事故で下半身麻痺になったティム・ヘムズにとって、思考制御のロボットアームを通して7年ぶりに恋人に手を伸ばすことができたのは、心温まる瞬間でした。
ピッツバーグ大学医学部の科学者と医師たちは、ヘムズ氏と共同で、脊髄損傷のある人が思考力を使って外部装置を動かすことができるかどうかを検証する研究を行った。脳制御義手システムは、数日前にサルが仮想の腕を動かし、感覚を感知する様子を撮影した映像に似た脳コンピューターインターフェースを使用している。
発作をマッピングする脳電極アレイを改造した切手サイズの皮質電気記録グリッドが、ヘムズ氏の脳運動野に外科的に設置された。外科医は、チップからケーブルをヘムズ氏の首の皮膚の下に通して胸の上部まで引き出し、コンピューターケーブルに接続できるようにした。
その後4週間、ヘムズは運動皮質のニューロンをコンピューターに接続し、思考パターンから動きを認識できるようにしました。この学習では、ヘムズは2次元平面上の特定の領域にボールを動かす課題を与えられ、最終的には3次元空間でのインタラクションへと進みました。最初は、ボールを動かすための体の動きを考えていました。例えば、右に動かすには肘を曲げ、左に動かすには親指を振るといった動作です。
その後、ヘムズはボールをどこに飛ばしたいかを頭の中でイメージするだけで、コンピューターの助けを借りずにタスクを完了できるようになりました。この「100%脳制御」能力により、ヘムズは最終的にロボットアームで同じタスクを完了できるようになりました。
研究チームは、個々のニューロンの信号を聴取できる新しい電極グリッドの試験参加者を募集し、研究の次のステップに向けて準備を進めています。また、患者が腕の動きや手の微細な動きを制御できるよう、2つのグリッドを使用する予定です。さらに、この技術をワイヤレス化したり、脳コンピューターインターフェースを麻痺患者の手足に装着した筋肉刺激装置に接続したりすることも期待しています。
[ピッツバーグ大学医学部、ニューサイエンティスト経由]
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