ブレイン・マシン・インタフェース

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ブレイン・マシン・インタフェース (Brain-machine Interface : BMI) とは、マンマシンインタフェースの一種で、脳の神経ネットワークでの活動を電気信号としてケーブルやインターネットを介してコンピュータに入力したり、逆にコンピュータの情報を脳に入力したりするインタフェースである。脳コンピュータインタフェース (Brain-computer Interface : BCI) とも言う。

[編集] 概要

一方向インターフェースでは脳から命令をコンピュータが受けたり、コンピュータから脳へ信号を送ったりする。一方、双方向インターフェースでは脳と外部機器との間で情報を交換･共有することが出来るが、動物実験・人体実験とも移植は成功していない。ここでいう脳とは精神ではなく、有機生命の神経系(もしくは神経系のモデル)そのものを指す。

SFでは以前からあった概念だが、インターフェースの研究が始まったのは1970年代頃で、実際に人体に外部機器を移植されたのは1990年代中頃になってからである。21世紀に入り、負傷した視覚や聴覚、動作を補助するといった段階の人間への移植事例が既に存在する。また、これまでの実験を通して分かったことは、BCIを移植した際の驚くべき脳の適用性である。近年の技術や知識の進展で、BCI技術は人間の機能拡大をもたらすと考えられている。

[編集] 方式

この技術が現実味を帯びてきたのは1990年代以降、MRIなどといった生きたまま脳の活動を観測する脳機能イメージング技術ができた頃である。初期の技術は手足の筋肉の電気を読み取るものであったが、現在ではB.M.I.では頭皮に電極を配置した網を被せる非侵襲式と、頭部を切開して電極を埋め込む侵襲式の2種類がある。またこの2種類を組み合わせることでより実用的かつ高度的な活動が可能になる。

侵襲式: 侵襲式には、硬膜下など比較的安全な場所に電極を設置する方法（部分的侵襲式）と、脳に直接電極を埋め込む方法とがある。また、脳のニューロン一本一本に血液を供給している毛細血管に100nmほどの極細ワイヤを通し、脳内のニューロンすべてにアクセスするという研究も行われている。侵襲式は精度の高い読み取りが可能だが、技術がまだ安定していない上に手術による感染症・脳の損傷といった本末転倒的なリスクも伴う。
非侵襲式: 非侵襲式では、手軽にセンサーの取り外しが出来ることから実用面でリードしているものの、頭蓋骨などの影響で脳波が変化してしまい（体積伝導）、侵襲式と同じように正確に情報を読み取れるかどうかは課題として残っている。; この技術により神経科学（脳科学）と電子工学が融合して神経工学とよばれる新たな分野が誕生した。

[編集] 実例

介護・福祉方面: 筋萎縮性側索硬化症患者や事故などで脊椎の損傷による部分・全身麻痺となった人がコンピュータ画面上でのマウスポインタの使用、文字入力、ロボット・義手・車椅子などを自由自在に操作することが実現されているなど、脳以外の器官を端末と捉えることでの医療も出現してきた。応用例としてパーキンソン病やうつ病の治療にも脳深部刺激療法として実用化されている。しかしうつ病の場合、患者の性格を変えてしまう危険性もあるので法律面や倫理面で議論されている。失明した患者がカメラと脳を接続することで、かなり不鮮明ながら外界を捉えることもできる。
軍事方面: アメリカ合衆国が21世紀の覇権を握るべくDARPAに対して巨額の資金を投入していることが有名で、軍事競争にも拡散している。この技術を応用して戦闘サイボーグといった兵士を造り上げることや、操縦士にB.M.I.を施すことで、脳で戦闘機や戦車といった端末（軍事用ロボット）を遠隔操縦する構想もある。いずれも戦闘による人的損害を減らすことに目的がある。また、軍事に限らず人的損害を減らす目的で、地雷処理など人間では危険な作業や高圧・真空といった過酷な環境への利用も期待されている。

ニューヨーク州立大学のジョン・シェーピン教授によるマウスでの実験では、脳の快感を知覚する場所に電気刺激を送って物理的に手なずけることで、自在に進行方向を命令する^[1]などの顕著な例も見られる。

[編集] 脚注

^ L Hermer-Vazquez, R Hermer-Vazquez, I Rybinnik, G Greebel, R Keller, SH Xu, JK Chapin. (2005) Physiology & Behavior 84 (5): 753-759 DOI: 10.1016/j.physbeh.2005.03.007

[編集] 参考文献

櫻井芳雄ら著、『ブレイン-マシン・インタフェース最前線-脳と機械をむすぶ革新技術』工業調査会（2007年） ISBN 978-4-7693-5134-4
思考でロボットをあやつる日経サイエンス2003年1月号

[編集] 関連項目

医学・工学

哲学

その他フィクション

[編集] 外部リンク

動画

"Brain-Computer Interfaces" - スタンフォード大学のオープンコースウェア（英語）

[0] L Hermer-Vazquez, R Hermer-Vazquez, I Rybinnik, G Greebel, R Keller, SH Xu, JK Chapin. (2005) Physiology & Behavior 84 (5): 753-759 DOI: 10.1016/j.physbeh.2005.03.007

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