人類が初めて脳コンピューターインターフェースチップを移植！マトリックスは現実になるのか？

2024年1月30日、イーロン・マスクはソーシャルプラットフォームX（旧Twitter）に「ニューラリンクは初の人間向け脳コンピューターインターフェース移植手術を成功させ、受信者は順調に回復している。さらに、埋め込まれた脳コンピューターインターフェース装置は順調に機能しており、受信者の脳から神経信号を受信して​​いる」というメッセージを投稿した。

イーロン・マスクのXメッセージのスクリーンショット

首都医科大学宣武病院のチームと清華大学医学部のチームも最近、脳コンピューターインターフェースが段階的に進歩したと共同で発表した。埋め込み型硬膜外電極脳コンピューターインターフェースによる補助治療を受けた世界初の四肢麻痺患者が、脳による自律的な飲酒を達成した。

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これは、脳コンピューターインターフェースがかなりの進歩を遂げたことを示しています。多くのネットユーザーは、「マトリックス」や「ゴースト・イン・ザ・シェル」で起こったような、ハッカーが脳コンピューターインターフェースを使って他人を操るという事態が再び起こるのではないかと心配し始めている。この心配は正当なものでしょうか?脳コンピューターインターフェースは具体的に何に使用できるのでしょうか?以下で詳しく説明します。

脳コンピューターインターフェースは新しい概念ですか?

マスク氏の「ニューラリンク」が今回人体に埋め込んだデバイスは、下の写真のテレパシーと呼ばれるデバイスです（ニューラリンクの公式サイトではN1インプラントと呼んでいます）。

Neuralink の「N1 インプラント」、Neuralink の公式サイトからの写真

それで、これは前例のない画期的な進歩なのでしょうか?

多くのメディアは、この事件を報道する際に「初の人間へのインプラント」などの言葉を使った。しかし、これはニューラル・コネクションにとって初めての人間への試験に過ぎず、脳コンピューター・インターフェースを使った初めての実験ではないことに注意すべきだ。脳コンピューターインターフェースの概念は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校のジャック・ヴィダルが初めて「脳コンピューターインターフェース」（BCI）を提案した 1973 年にまで遡ります。

1970年代、ある研究チームが人間に脳コンピューターインターフェース装置を埋め込むことに成功しました。以前は、脳コンピューターインターフェースという概念はなかったものの、すでに多くの人がこの分野の研究を行っていました（下図参照）。

脳コンピュータインターフェース研究の歴史、画像出典：参考文献

したがって、正確に言えば、マスク氏の手術の成功は、前任者たちの研究に基づくもう一つの重要な前進だった。

最近の 2 件の成功した症例では、インプラントが行われました。では、マシンインターフェースは脳に部品をインストールする必要があるのでしょうか?多くの SF 映画のように、ヘルメットをかぶるだけでシステムにアクセスできる方が便利ではないでしょうか?これには、非侵襲的脳コンピューターインターフェースと侵襲的脳コンピューターインターフェースという 2 種類の脳コンピューターインターフェースについて話す必要があります。一つずつ話してみましょう。

非侵襲性脳コンピューターインターフェース

非侵襲性脳コンピューターインターフェースは高級なものに聞こえますが、病院で脳波検査を受けることもあるので、私たちの友人の多くはそれを使用したことがあるかもしれません。脳波 (EEG) は、多くの非侵襲的な脳コンピューター インターフェースの基礎となります。

医師は脳波を使って脳の機能を判断し、病気を検出することができます。訓練を通じて、思考を調整し、特定の脳波を発することで、特定の機能を達成することもできます。

たとえば、1965 年に実験音楽の作曲家アルヴィン・ルシエは打楽器を操作し、人間の脳内でアルファ波の生成を誘発して音楽を創作しました。

非侵襲性の脳コンピューターインターフェースは、音楽の作曲以外にも、より実用的な用途があります。たとえば、1990年代に神経生物学者のニールス・ビルバウマーは、ほぼ麻痺状態のてんかん患者10人を対象に、脳波で文字を入力する訓練を始めました。入力速度は非常に遅かったものの、麻痺がほぼ進行した患者にとってはすでに驚くべきものでした。

2021年には、研究者らは脳波に基づく非侵襲性の脳コンピューターインターフェースを使用して、脳卒中患者の脳から電気信号を収集しました。電気信号を分析した後、ロボットを使用して患者の手の動きを補助し、手の運動機能の回復を促進しました。

非侵襲性の脳コンピューターインターフェースは、脳波を検出するだけでなく、他の手段を通じて脳の動態を判断することもできます。カーネルという会社は、ヘルメットのような赤外線装置を使って頭の中の血液中の特定の成分の変化を検出し、それによって脳の神経活動を間接的に推測している。この装置は、人が聴いている曲を識別できるほか、医師が脳関連の病気を検査するのにも役立つ。

非侵襲性脳コンピューターインターフェースデバイスの特徴は、手術を必要とせず外部から直接脳信号を検出できるため、実験がより便利になり、リスクが比較的低いことです。しかし、頭蓋骨や皮膚からの干渉により、非侵襲的な脳コンピューターインターフェースの解像度は影響を受けることになります。大脳皮質から直接信号を受信できれば、より正確な神経信号を得ることができますが、そのためには別のタイプの脳コンピューターインターフェース、つまり侵襲的脳コンピューターインターフェースが必要になります。

侵襲的脳コンピューターインターフェース

侵襲的な脳コンピューターインターフェースでは、より正確な信号を得るために大脳皮質または灰白質に電極を埋め込む手術が必要です。この N1 インプラントはこのカテゴリに属します。

1978 年には、侵襲的な脳コンピューター インターフェースが人間に対してテストされていました。当時、科学者ウィリアム・ドーベルは、侵襲的な脳コンピューターインターフェースデバイスを使用して、先天性ではない失明患者の「視力回復」を支援したいと考えていました。

ドベル氏は、生まれつき目が見えなかった患者の視覚皮質に電極装置を埋め込んだ。この電極装置は患者の眼鏡のカメラに接続されます。カメラは周囲の環境から光信号を収集した後、その信号を電極に送信します。電極は被験者の脳の視覚皮質を刺激し、盲人が再び「光を見る」ことを可能にします。これは、人間に対する最も初期の侵襲的な脳コンピューターインターフェース実験でもあります。

侵襲的脳コンピューターインターフェースは、視覚の問題を解決するだけでなく、カーソルの移動や義肢の制御にも多くの用途があります。たとえば、1998 年には、「閉じ込め症候群」(ほぼ完全な麻痺と手足の運動不能) を患っていた患者に脳コンピューター インターフェース デバイスが埋め込まれ、患者は「心」でコンピューターのカーソルを制御できるようになりました。

2024年1月には、Neural Connectionの侵襲性脳コンピューターインターフェースデバイスが、ユーザーの脳波と意図の関係を学習できるようになる。マスク氏によれば、このデバイスはユーザーが携帯電話、コンピューター、およびそれらに接続されているあらゆるデバイスを制御するのに役立つという。

もちろん、侵襲的な脳コンピューターインターフェースには欠点がないわけではありません。最も明らかなリスクは手術のリスクです。手術後、傷口に瘢痕組織が形成され、電極が受信する信号に影響を及ぼす可能性があります。さらに、人体がインプラントを拒絶する可能性があり、それが受容者の体に悪影響を及ぼし、感染症を引き起こす可能性があります。したがって、侵襲的脳コンピューターインターフェースと非侵襲的脳コンピューターインターフェースの間に絶対的に優れている、劣っているということはありません。効果とリスクは総合的に判断する必要があります。

人間の思考は複雑で入り組んでおり、脳コンピューターインターフェースにとって、所有者が何をしたいのか理解するのは実に困難な作業です。侵襲的であろうと非侵襲的であろうと、脳コンピューターインターフェースは脳から信号を収集し、その信号を特定の意図に変換する必要があります。このプロセスには大量の信号データの分析と処理が必要であり、これはまさに人工知能技術、特にディープラーニング技術が得意とする分野です。

ディープラーニング技術の発展により、人工知能は混沌とした脳波データのギャップを埋め、記録のデコードにおけるエラー率を大幅に削減しました。そのため、ディープラーニング技術の発展に伴い、脳コンピューターインターフェース技術も急速に進歩しました。

脳コンピューターインターフェースはハッカーのバックドアになるのでしょうか？

『マトリックス』や『攻殻機動隊』などのSF作品では、熟練のハッカーは脳コンピューターインターフェースを通じて他人の情報を簡単に入手し、侵入者を操作することさえできる。多くの人がこの理由で脳コンピューターインターフェースに反対しています。

マスク氏の脳コンピューターインターフェースに関するニュースが発表されるとすぐに、コメント欄には脳コンピューターインターフェースの安全性に関する懸念が即座に現れた。例えば、最も多くの「いいね！」を獲得したメッセージは、下の画像の「あなたの脳コンピューターインターフェースチップがハッキングされたとき（あなたのステータス）」でした。

画像出典：メッセージのスクリーンショット（注：画像はネットで人気の有名な洗脳ソングMVのスクリーンショットです）

安全性に加えて、脳コンピューターインターフェースは倫理的な問題も引き起こす可能性があります。たとえば、脳コンピューターインターフェースの分野における研究の方向性の 1 つは、感情の認識と感情の調整です。たとえば、脳コンピューターインターフェースデバイスは、人が表現したくない本当の感情を認識することができ、また、電流を通じて特定の脳領域を刺激することで「感情を調節」することもできます。私たちが他人に自分の考えを知られたくない、悲しいときに無理やり幸せにさせられたくない場合、このような脳コンピューターインターフェースデバイスに倫理的な問題は生じるでしょうか?

幸いなことに、現在のところ、これらの問題を心配する必要はありません。現在の脳コンピューターインターフェース技術はSF映画のレベルには程遠く、また、脳コンピューターインターフェース技術は一般の人々を対象としていないからです。ほとんどの脳コンピューターインターフェースは、障害を持つ人々がより良い生活を送れるようにするためにのみ使用されます。将来はどうなるのでしょうか？脳コンピューターインターフェース技術がさらに発展すれば、おそらくいつかは一般人の生活に入り込むことになるだろう。

しかし、2009 年の Nature 論文で言及された次の一文から学ぶことができます。「脳コンピューター インターフェースは確かに倫理的な問題を引き起こしますが、これらの問題は決して新しい課題ではありません。」医学や科学の分野では、すでに同様の事例が多すぎます。テクノロジーが実際に大衆市場に参入する前と参入した後では、関連する規範と制約が徐々に改善されます。ただ細心の注意を払う必要があり、事前にパニックになる必要はありません。

参考文献

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[9]ClausenJ.人間、機械、そしてその間[J].Nature、2009、457(7233):1080-1081。

この記事は科学普及中国-星空プロジェクトの作品です

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作｜中国科学技術出版有限公司、北京中科星和文化メディア有限公司

著者: Science Scraps ポピュラーサイエンスクリエイター

査読者: タオ・ニン、中国科学院生物物理研究所准研究員