イーロン・マスク氏が2017年に創設したBMI(Brain Machine Interface)のスタートアップである米ニューラリンク(Neuralink)は、2019年7月17日に新開発のデバイスや今後の研究方針などを発表した。特筆すべきは、人間には不可能な低侵襲電極インプラントを実現するロボットの存在だ。神経科学者としてBMIの研究を手掛けた経験を持つハコスコ代表取締役の藤井直敬氏に、その特徴や意義を解説してもらった。(日経 xTECH編集部)

 ニューラリンクの目的は、脳機能障害の仕組みを理解してそれを治療することだという。脳機能を維持するだけではなく、より高機能な脳へと進化させ、より良い未来の実現に貢献する。脳との双方向インターフェースさえ確立してしまえば、人工知能(AI)との連携も可能になるので、脳単体ではできなかった部分を補強したり、失われた機能を再建したりできるようになるわけだ。

ニューラリンクの目的として、脳機能障害の仕組みを理解し治療すること、脳機能を維持および進化させること、そしてより良い未来の実現に貢献することが挙げられている。(ニューラリンクがYouTubeで公開している動画からキャプチャー)
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 前回説明した通り、ニューラリンクでは脳活動計測において単一神経細胞活動をターゲットにする。そしてスパイク活動をリアルタイムでモニターできるようにする。義手や義足のような体を動かす外部デバイス、あるいは車を運転するというような用途では信号遅延は命取りになるので、リアルタイムモニタリングの必然性は明らかだ。当然ながら、信号遅延は短ければ短いほど良いに決まっている。しかし、言うだけなら簡単だが、実現は難しい。

 ニューラリンクの技術開発のゴールは、脳内の広範囲から記録と刺激を並行して行えるクローズドループのシステムを作ることである。これも実は簡単ではない。なぜなら、電気的な刺激を脳内に与えるには、局所に大きな電流を流す必要があるため、刺激期間中の脳活動計測ができなくなるからだ。記録ができないだけではなく、記録用の回路を刺激電流から守るための回路も別途必要になる。

 さらに、刺激による情報伝達の効果は分かっていないことがまだまだ多く、安定的に脳に情報を電気的に与えることは課題が多い。例えば、脳内刺激によって手足の筋肉を動かせる脳部位は分かっているが、視覚野と呼ばれる大脳皮質を刺激したからといって、必ずしも目で物を見るのと同じような視覚情報を感じられるわけではない。刺激しても全く何も感じない人もいるし、「フォスフェン」と呼ばれる擬似的な視覚感覚を感じる人もいる。ただし、色情報はほとんど無いので脳内刺激で画像を見せるというのは相当にハードルが高い。加えて、刺激効果は与える電流量に依存するので、効果が無かった場合の理由が電流量不足なのか、本当に効果が無いのかの見極めが難しいという問題がある。

研究のための研究ではない

 ニューラリンクの定める最終的なゴールは、(1)安全かつ長期間利用可能な方法で読み書きできるニューロンの数を増やすこと、(2)開発の目的は常に臨床応用であること、(3)研究者しか使えないシステムではなく視力矯正手術であるレーシックのように自動的に簡単に使えるシステムであること、の3つだ。

最終的なゴールとして、(1)読み書き可能なニューロンの数を増やすこと、(2)常に臨床応用に向けて開発すること、(3)簡単に使えるシステムにすること、の3つを掲げる。(ニューラリンクがYouTubeで公開している動画からキャプチャー)
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 (1)については、生体内に異物を入れると必ず異物を除去する働きが動き始めるので、一般に長期間の運用が難しい。使い始めたときは1000チャンネルが機能していても、1年後には100チャンネルしか動いていないということはざらにある。そういうことを防ぐために電極は限りなく細く、柔らかいことが望ましいし、電極素材も免疫反応を引き起こさないように生体適合性の高い素材を使う必要がある。人の脳内に入れるのだから、いったん入れたら生涯使えるようにすべきだ。そもそも長期安定性を確保しなければいけないのは当然なのだが、完全埋め込みデバイスを目指すならそれを実現しなければいけないとニューラリンクは考えている。

 (2)については、技術開発は全て人の不自由を無くすことにあって、研究のための研究はしないということである。そして、(3)についてはレーシックのように簡単に操作できるようにするという。これは、「BrainGate」に代表される従来のBMIの仕組みが、研究者がそばにいないと動作しないシステムであることが問題だと指摘している。

 本来、BMIは失われた日常生活を取り戻すための普段使いの技術であるべきだ。研究者が常に操作者としていなければ使えないシステムでは日常生活を取り戻すということにはならない。レーシックを引き合いに出しているのはまさにそこにある。レーシックはほぼ自動的に動く仕組みで、医師が手作業でやることは不可能である。職人技などは必要とされない。ニューラリンクも、いったん脳内に電極とチップを埋め込めば、生涯使えるようなシステムを追求している。

 そのようなシステムの第1弾として、2020年4月に臨床実験を始めるという。チャンネル数は1000で、読み書き可能なクローズドループを実現したもの。最初のバージョンでは、電極、手術用ロボット、記録用の電気回路、解析用のアルゴリズムという4つについて開発に着手した。

開発に着手した4項目(ニューラリンクがYouTubeで公開している動画からキャプチャー)
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電極を脳に埋め込む手術用ロボット(ニューラリンクがYouTubeで公開している動画からキャプチャー)
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