難病で「脳に閉じ込められた男性」、脳インプラントで家族との会話に成功

脳に刺した電極で「脳に閉じ込められた」人と通信を可能にする / Credit:wyss Center . Completely locked-in man uses brain-computer interface to communicate

難病で運動能力を奪われた男性が、脳インプラントによって家族との会話に成功しました。

ドイツのテューヒンゲン大学（EKUT）で行われた2022年の研究によれば、脳に刺し込んだ複数の電極（脳インプラント）から電気活動を読み取ることで、体を全く動かせなくなった患者とのコミュニケーションに成功した、とのこと。

患者は体を動かす神経を徐々に蝕まれる筋萎縮性側索硬化症（ALS）を患っており、唯一の可動部位であった眼球の動きがなくなる前に、脳インプラントを受け入れることを了承していました。

研究が進めば、同様の症状によって、脳の中に閉じ込められた人々を解き放つことができるでしょう。

こうした報告は最近増えてきましたが、非常に希望に満ちた話ですね。

研究内容の詳細は2022年3月22日に『Naturer Communication』にて公開されています。

目次

脳に刺した電極で「脳に閉じ込められた」人と通信を可能にする最初の3カ月は失敗の連続だった最初の言葉は「ありがとう」失われていく自発的思考

脳に刺した電極で「脳に閉じ込められた」人と通信を可能にする

脳に刺した電極で「脳に閉じ込められた」人と通信を可能にする / Credit:Ujwal Chaudhary et al . Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training(2022) . Nature Communications

人間には脳と体という、2つの器が存在します。

1つ目の器である脳は意識や思考の働く現場であり、精神の源として頭蓋骨内部に存在します。

2つ目の器は血液や筋肉、骨や内臓で満たされてた体そのものであり、1つめの器である脳から発せられた命令は体を通して実行されます。

そして脳と体はさまざまな種類の神経で接続されており、脳からの命令と体からの感覚が行き来しています。

国から難病として指定されている筋萎縮性側索硬化症（ALS）では、脳の命令を体に伝達する運動ニューロンに障害が発生し、機能が停止してしまうことが知られています。

そのためALSが進行した患者では、意識や感覚がハッキリしていながら外部へ一切の働きかけができなくなり、精神が脳の中に閉じ込められた状態に陥ってしまうケースが知られていました。

（※脳と体の連結部（脳幹）を物理的に損傷した場合にも「閉じ込め症候群」と呼ばれる症状が発症しますが、ALSとは発生原理が異なります）

ドイツの病院に入院していた32歳の男性（仮称：ジョン）も重度のALSを患っており、唯一の可動部位であったまぶたや瞳の動きも止まろうとしていました。

まぶたや瞳の動きはジョンにとってYES・NOといった最低限の意思表示をする唯一の手段であり、これらが失われた場合、ジョンの精神は脳の中に完全に閉じ込められ、二度と外部に意思を届けることができなくなります。

64本の電極を備えたマイクロチップが脳の2カ所に設置された / Credit:wyss Center . Completely locked-in man uses brain-computer interface to communicate

そこで今回、テューヒンゲン大学の研究者たちは、ジョンに対して64本の針のような電極を搭載したマイクロチップを2つ、脳に埋め込む提案を行いました。

電極が感知した脳の電気活動を読み解く（デコードする）ことで、ジョンの意思をジョンの体を経由せずに脳から直接、知ることが可能になります。

ジョンは研究者たちの申し入れを受け入れ、ジョンの脳の2カ所に電極群が埋め込まれまれることになります。

しかしジョンにとっては、ここからが試練となりました。

最初の3カ月は失敗の連続だった

脳の歌を分析している様子 / Credit:Ujwal Chaudhary et al . Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training(2022) . Nature Communications

脳に埋め込まれた電極はジョンの手足を動かそうとする（実際には動かない）神経活動を読み取って、右手に該当する活動ならYES、左足に該当する活動ならNOというように対応付けするように設計されていました。

ですが観測された電気活動は一貫性がなく、3カ月にわたる試みの結果、ジョンの意思読み取れていないことが判明します。

そこで研究者たちは電極から観測される脳の電気活動の強さを、ジョンにも聞こえるような音の高低に置き換えるプログラムを開発しました。

このプログラムでは脳の活動が高いときには高音が響き、低い時には低音が鳴ります。

すると結果は上々であり、ジョンは自分の脳活動をなんとかして操作して、研究者が要求する音の高さに合わせることができるようになりました。

そこで研究者たちは観測される電気活動から感度の高いニューロンを探し出し、ジョンがより音を正確に制御できるようにシステムを調整していきました。

脳の歌を正しい音階に合わせる練習 / Credit:Ujwal Chaudhary et al . Spelling interface using intracortical signals in a completely locked-in patient enabled via auditory neurofeedback training(2022) . Nature Communications

結果、ジョンはYESならば高い音、NOならば低い音といったように、特定の意思と音の音色を連動させられるようになりました。

成功を受けて研究者たちは、システムのさらなる改良に乗り出します。

脳の活動レベルを音として表現し、脳の歌声をより複雑なコミュニケーション……言葉に変換できる可能性があったからです。