新しい研究:サルは思考制御を使用してロボット車椅子を運転できる

2016-03-22
科学者たちは、霊長類が自分の心でロボット車椅子を制御できることを示しました。これは、人間の脳と機械のインターフェースに影響を及ぼします。中国フォトプレス/ゲッティ/ Nurthuz / Thinkstock

記事ジャーナル科学レポートのため、アカゲザルのペアが唯一の自分の考えを使用してロボット車椅子で移動することができます開発ブレイン・マシン・インターフェースという研究報告のチーム。

しかし、サルが車椅子を制御する方法に入る前に、ブレインマシンインターフェース(BMI)とは何か、そしてそれがどのように機能するかを理解することが重要です。私たちは心が強力なものであることを知っています。しかし、BMIの開発を開拓している科学者たちは、BMIをさらに強力にすることを目指しています。 BMIは電極を使用して脳波を捕捉し、ロボットデバイスやコンピューターを操作できる信号に変換します。アイデアは、人が手や足を使用したり、筋肉を動かしたりすることなく、機器を制御できるようにすることです。代わりに、BMIのユーザーは自分が何をしたいのかを考えるだけで、BMIはマシンにタスクを実行するように案内します。

これは、BMIが神経系の損傷部分を回避し、ロボットアーム、パワードエクソスケルトン、または車椅子を誘導できるため、脊髄損傷や神経疾患を患っている人々に大きな期待を寄せる技術です。

猿と機械の結婚

科学者は何十年にもわたってBMIに取り組んできましたが、近年、霊長類が義肢を制御するために脳の活動を利用できるようにするシステムを開発しました。しかし、麻痺した人々が全身ナビゲーション、つまり宇宙を動き回るのにもこのテクノロジーを使用できればさらに良いでしょう。

しかし今では、デューク大学のマカク実験のおかげで、BMIを使った全身ナビゲーションが未来の波になるかもしれないように見えます。 デューク大学医学部の神経科学教授であるミゲルニコレリス博士が率いるチームがどのように技術を開発したかを示すこのビデオをチェックしてください 。

科学者がこの点に到達するのは簡単ではありませんでした。ニコレリスのチームは、2012年に、2匹のサルの脳に何百もの細いマイクロフィラメントを外科的に移植することから始めました。それから、彼らは動物を車椅子に乗せ、椅子を押して目標、つまりブドウが入ったボウルに到達するように訓練しました。その段階で、埋め込まれた電極がサルの電気的脳活動を検出しました。研究者たちはその活動を記録し、信号をデジタルモーターコマンドに変換するコンピューターシステムをプログラムしました。デジタルモーターコマンドは、ロボット車椅子の動きを制御することができました。

その時点で、サルは考えるだけで車椅子を制御する方法を学び始めました。時間が経つにつれて、彼らはそれでますます良くなりました。そしてその過程で、デュークの研究者たちは何か興味深いことに気づきました。霊長類の脳の信号は、彼らが車輪の動きを導くだけでなく、ブドウでいっぱいのボウルまでの距離を考えていることを示していました。

「これはトレーニングの開始時に存在した信号ではなく、サルがこのタスクに習熟した結果として現れたものでした」とニコレリス博士はプレスリリースで述べました。「これは驚きでした。これは、デバイス(この場合は車椅子)を同化する脳の非常に高い柔軟性と、そのデバイスと周囲の世界との空間的関係を示しています。」

霊長類のギャップを人間に橋渡しする

この研究はまた、頭皮に取り付けられた電極よりも脳の電気的活動を拾うのに優れている脳インプラントの可能性を示しています。「頭蓋内インプラントを使用している場合は、非侵襲的デバイスよりも車椅子をより適切に制御できることを明確に示しています」とニコレリス博士はプレスリリースで述べています。

ユナイテッド・スピナル・アソシエーションの関係者であるアレクサンドラ・ベネウィズは、その進歩を称賛しています。彼女はニューヨークを拠点とする擁護団体で働いており、車椅子やその他の医療機器の革新を推進して、障害を持つ人々の移動を支援しています。

「これは、研究のための継続的な強力な公的および私的資金提供が重要であることを示しています」と彼女は電子メールで述べています。「次の画期的な介入が発見される可能性があり、どのような進歩が脊髄損傷を抱える130万人を含む、米国で麻痺を抱える550万人の生活の質を改善する可能性があるかを誰も予測できません。」

今それは興味深いです

2014年のワールドカップの開会式では、ニコレリスと研究チームは、ブラジルの対麻痺のジュリアーノピントにセンサーを装備したキャップを装備し、脳波でパワードロボットの外骨格を制御できるようにました。ピントはこの装置を使ってゲームのセレモニーオープニングキックを実行し、ボールを数フィート推進することができました。

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