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・インターフェースBrain-machine Interface : BMI)は、脳波等の検出・あるいは逆に脳への刺激などといった手法により、脳とコンピュータなどとのインタフェースをとる機器等の総称である。接続先がコンピュータである場合にはブレイン・コンピュータ・インタフェースBrain-computer Interface : BCI)とも呼ばれる。

侵襲と非侵襲[編集]

電極等を直接脳に接触させるか否かという分類について。

侵襲式[編集]

代表的な侵襲式BMIは

  • 細胞外記録(SUA, MUA, LFP)
  • 皮質脳波(ECoG)

が挙げられる。

ECoG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)であり、細胞外記録は脳に直接電極を埋め込む方法である。

侵襲式は精度の高い読み取りが可能だが、手術による感染症・脳の損傷といったリスク、電極の経年劣化といった問題点がある。

非侵襲式[編集]

代表的な非侵襲式BMIは

が挙げられる。 非侵襲式では脳を損傷するリスクが少ないこと、人での研究が比較的容易であることから研究が進んできたが、EEGに関しては頭蓋骨などの影響で脳波が変化してしまい(体積伝導)、侵襲式と比較して空間分解能が劣るなどの問題点がある。

これら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。

解析と利用[編集]

特徴抽出[編集]

脳波を何らかの目的に利用するために、生データから特徴的な成分を抽出することがある。脳波の特徴抽出には様々な方法がある[1]

特徴抽出によって得られた特徴ベクトルを用いて、脳波と作用対象 (例えば脳波と義手の方向) を結びつける。その方法としては

などがある。

明示的な特徴抽出をせずにend-to-endに学習させる、畳み込みニューラルネットワークのような手法も存在する。

実例[編集]

玩具
2003年 スウェーデンのInteractive Productline社がMindballを発売
2009年10月 アメリカ合衆国のベンチャー企業NeuroSky社が脳波の強弱を測定できる「Mindset」を発売[2]。これに対応する玩具が発売されている。[3]
同様の脳波測定機器が数社から発売されている。
介護・福祉
筋萎縮性側索硬化症や事故などで、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。
日本では国の科学研究戦略推進プログラムの後押しで2012年から大阪大学附属病院と東京大学などのグループが共同で臨床研究をスタートさせる。
軍事
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、脳で戦闘機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。
スポーツ
スポーツの分野では、いわゆる「精神状態」を脳波として自覚したり、心拍など制御できるようにする目的で、バイオフィードバックという手法が使われている。
ニューロコミュニケーター

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[4]などの顕著な例も見られる。

脚注[編集]

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  1. ^ https://doi.org/10.1155/2014/730218
  2. ^ http://www.neurosky.com/
  3. ^ http://unclemilton.com/starwarsscience/
  4. ^ 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

参考文献[編集]

関連項目[編集]

医学・工学
哲学
SF・アニメ等

外部リンク[編集]

動画
HP