脳から文字へ：脳の信号を読み取り、言いたいことを文字に書き起こすことができるニューロプロテーゼ。

カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCSF）の研究者は、脳の信号を検知し、それを画面に文字として書き出すことができるニューロプロテーゼを開発しました。この装置は、様々な麻痺を持つ人が、言葉でコミュニケーションをとることができるようになったという実験結果があります。

New England Journal of Medicineに掲載されるこの研究は、UCSFの神経外科医であるEdward Chang氏とそのチームによって開発されたものである。張は、「麻痺して話すことができない人の脳活動から、単語全体を直接解読することに初めて成功した」と述べている。

50文字、今のところ

これまでのスペルや腕や手を動かす信号に着目したアプローチとは異なり、Chang氏のアプローチは、発声器官の筋肉を制御することを意図した信号を翻訳して言葉を生み出すというものだ。研究者によると、これは「より速く、より有機的なコミュニケーションを約束する」ものだという。

こうして、BRAVO（Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice）研究と、その最初の参加者であるBRAVO1（匿名性を保つためのコードネーム）が誕生したのである。15年前に脳梗塞で倒れ、脳と声帯、手足の接続に深刻なダメージを受けた30歳の男性です。足が不自由なため、現在は帽子に取り付けたポインターで画面上の文字を指し示すことでコミュニケーションをとっている。

BRAVO1は研究者とともに、「水」「井戸」「家族」など、短い文章を作るのに十分な50個の簡単な単語を語彙として開発しました。いくつかの簡単な単語を使えば、アルゴリズムを使って脳活動から比較的簡単に認識できるというものです。

そこで張は、患者の言語運動野に高密度の電極アレイを埋め込んだ。そして、脳神経外科医は、48回のセッションと数ヵ月にわたって、この脳の領域の22時間の神経活動を記録しました。各セッションでBRAVO1は、インプラントが彼の脳活動を記録する間、50の単語をそれぞれ何度も言おうとした。

聞き覚えはありませんか？たぶん、ニューラルネットワークの訓練と似たようなプロセスだからでしょう。猫を識別するためのニューラルネットワークを学習させたいなら、「単純に」猫の写真をたくさん見せればいい。最終的には、写真の被写体が猫であるか、そうでないかを識別するようになります。これは似ていますね。

チャン教授の研究室で生物工学博士号を取得し、この研究の主執筆者でもあるショーン・メッツガーとジェシ・リウは、カスタム神経ネットワークモデルを用いて脳信号を特定した。BRAVO1が言葉を話そうとすると、ニューラルネットワークが、それぞれの単語に関連する脳活動の微妙なパターンを識別した。

その結果は？研究者によると、このモデルは1分間に最大18個の単語を解読し、最大93%の精度（中央値75%）で解読することができるそうです。これは、言語モデルと「音声認識や消費者向けテキストメッセージングソフトウェアで使われているような自動修正システム」のおかげでもあると、同大学は説明している。

これは最初の一歩であり、あくまでも患者と限られた語彙であることは事実だが、研究者はこの研究が「この方法でコミュニケーションを促進することは確かに可能であり、会話の場での利用の可能性がある」ことを示しているという。今後、研究者らは、より多くの患者を対象に試験を拡大し、語数を増やしていく予定である。

詳細はこちら｜カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCSF)