イーロン・マスク氏の尽力もあり、脳コンピューターインターフェースの分野は一般大衆と投資家の両方の関心を集め、現在多くの企業が埋め込み型デバイスの開発に取り組んでいる。
写真イラスト：ジャッキー・ヴァンリュー、ゲッティイメージズ
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9月、イーロン・マスク氏の脳インプラント企業Neuralinkは、自社のデバイスを試験するための臨床試験のボランティア募集を開始するという、待望のニュースを発表しました。脳コンピューターインターフェース（BCI）として知られるこのデバイスは、ニューロンからの電気活動を収集し、その信号を外部デバイスを制御するためのコマンドに変換します。マスク氏は最終的には人間と人工知能を融合させたいと述べていますが、Neuralinkの当初の目標は、麻痺のある人が思考だけでカーソルやキーボードを操作できるようにすることです。
人間の脳とコンピューターを繋ぐためのライバル企業の取り組みも進展している。今年、Neuralinkの競合企業であるSynchronは、患者を対象としたインプラントの長期安全性を実証した。他のスタートアップ企業も革新的なデバイスを人体で試験し、新たなベンチャー企業も登場した。
「今年は確かに飛躍の年のように感じられるかもしれませんが、実際には学術界における数十年にわたる研究の成果なのです」と、カリフォルニア工科大学の客員研究員であり、10月に設立されたフォレスト・ニューロテックの共同創業者兼CEOでもあるサムナー・ノーマン氏は語る。「私たちは、この急激な成長の影響をようやく実感し始めたところだと思います。」
BCIの起源は1960年代から70年代に遡り、最初の実験動物が実験されました。研究者が脳の理解を深めるにつれて、これらのシステムはより高度化し、麻痺した人がロボットアームを動かしたり、ビデオゲームをしたり、心でコミュニケーションしたりできるようになりました。かつては主に学術的な研究対象でしたが、2016年のNeuralinkの設立以降、BCIはますます多くの企業の関心を集めています。
「科学技術は、人類の状態に真に劇的な影響を与えられる成熟レベルに達しています」と、スタートアップ企業Motif NeurotechのCEO兼創業者であり、ライス大学工学教授でもあるジェイコブ・ロビンソン氏は語る。「イーロン・マスク氏のような人々は、こうした転換点を認識し、商業化に向けて資金を投入しているのです。」
米証券取引委員会への提出書類によると、ニューラリンクはサルの被験者の扱いをめぐる論争のさなかにも、最近ベンチャーキャピタルからさらに4,300万ドルを調達し、同社の調達額は3億2,300万ドルを超えたという。
政府投資、特に米国防高等研究計画局（DARPA）と国立衛生研究所（NIH）の脳イニシアティブによる投資も、この分野の発展に貢献しています。後者は、2014年の最初の資金提供以来、神経科学研究に30億ドル以上を投入しています。
患者が自宅で使用できる実用的なシステムを商品化するために、企業は、BCI 研究の主流となっている硬くて櫛状のユタ アレイよりも小型で柔軟性が高く、より多くの神経データを取得できるインプラントを備えたワイヤレス システムを設計しています。
ニューヨークに拠点を置くシンクロンもその一つです。同社はステント型の脳インプラントを開発しており、2016年の設立以来1億4500万ドルを調達しています。
1月、シンクロン社はオーストラリアの麻痺患者4名を対象とした重要なデータを発表しました。このデータによると、同社のデバイスは脳の血管内から神経信号を1年間安全に送信でき、深刻な副作用は発生しませんでした。信号品質も12ヶ月の研究期間中、安定していました。このデバイスにより、参加者はテキストメッセージ、メールの送受信、ウェブ閲覧が可能になりました。
この装置の画期的な点は、開頭脳手術を必要としないことです。首の付け根に切開を入れ、頸静脈を通して運動野（運動を司る脳の部位）まで挿入します。この装置は、胸部の皮下に埋め込まれた小型バッテリーパックで動作します。Synchron社はこれまでに10人の患者にインプラントを埋め込み、そのうち6人はBrain Initiativeの支援を受けた米国での実現可能性試験に参加しています。
追跡パック
今年、他の企業も斬新なデバイスの人体実験を実施しました。春には、ニューヨークに拠点を置くプレシジョン・ニューロサイエンス社が3人の患者に約15分間、自社の脳インプラントを埋め込みました。患者たちは別の理由で脳手術を受けており（2人は当時意識がありました）、プレシジョン社は、自社のインプラントが脳表面の電気活動を読み取り、記録し、マッピングできるかどうかを検証したかったのです。同社はその後、さらに2人の患者を対象に同様の試験を実施し、2024年にはより多くの施設で研究を行う予定です。
2021年にNeuralinkの共同創業者でもあるベンジャミン・ラポポート氏によって共同設立されたPrecisionは、人間の髪の毛の5分の1の幅で脳の表面に貼り付ける薄膜アレイを開発しました。この技術は、ユタアレイのような脳の深部に埋め込まれるインプラントよりも侵襲性が低いように設計されています。貫通型アレイは脳組織の炎症や瘢痕化を引き起こし、時間の経過とともに信号品質の低下につながる可能性があります。
プレシジョン社は今年初めの研究で、同社のアレイが、てんかん発作のモニタリングや脳のマッピングに用いられる既存の表面電極よりも、より詳細かつ高解像度で脳活動を記録できることを実証したと述べています。腫瘍の摘出など、患者が脳手術を受ける必要がある場合、医師は発話や運動に関わる領域の境界を特定するために脳に電極を設置し、手術中にそれらの重要な領域を避けることができます。
「私たちはすでに、これまでよりも高い解像度で、覚醒状態の人間の脳の画像を作成することに成功しています」と、プレシジョン社の共同創業者兼CEOのマイケル・メイガー氏は語る。
同社は10月、アレイをより大規模に製造するための施設を買収したと発表した。メイガー氏によると、11人のチームが月に数百個のアレイを製造しているという。プレシジョン社は当初、このデバイスを用いて麻痺のある人がコンピューターを操作し、デジタルコミュニケーションを行うのを支援する計画だ。最終的には、不安症、うつ病、認知症など、様々な神経疾患や神経変性疾患の治療を目指している。
Motif Neurotechも精神疾患に取り組んでいます。同社のデバイスは、電気刺激パルスを発することで脳の回路活動を正常に戻すように設計されています。将来のバージョンでは、脳の状態データを読み取り、それに反応する機能も搭載される予定です。
ヒューストンに拠点を置く同社は9月、脳腫瘍の摘出手術を受ける患者の頭蓋内に、エンドウ豆大のデバイスを外科医が一時的に設置したと発表した。査読はまだ行われていないが、Motif社は、このデバイスが脳に実際に接触することなく、効果的に脳に刺激を与えることができることを実証した。インプラントが脳上に設置されたのはわずか数分間だった。
研究者らはまた、豚に1ヶ月間、安全かつ効果的な脳刺激を与えることができることを発見した。モティフ社は、この装置を、米国で数百万人が罹患している治療抵抗性うつ病の患者に役立てたいと考えている。
「より低侵襲な治療が可能になると考えています」とロビンソン氏は語る。インプラントを脳ではなく頭蓋骨に埋め込むことで、組織の損傷、出血、感染を回避できる可能性がある。ニューラリンクのデバイスも頭蓋骨に埋め込まれる設計だが、細い糸が脳組織にまで届く。モティーフのデバイスは、脳組織を包む保護膜である硬膜のすぐ上の頭蓋骨内に留置される。このデバイスは、大うつ病性障害患者で障害が見られる前頭前皮質を標的とする。
このインプラントは、ロビンソン氏がライス大学で開発した無線磁電技術によって駆動され、バッテリーは不要です。1日に約20分間装着する専用のキャップが刺激装置を充電します。
グッドバイブレーション
ロサンゼルスのフォレスト・ニューロテックも、精神疾患や認知障害の治療を目的として今年設立されました。この非営利スタートアップ企業は、神経インプラントにおける超音波の小型化を目指しています。マサチューセッツ州の超音波診断装置メーカーであるバタフライ・ネットワークと提携し、第一世代のデバイスの開発に積極的に取り組んでいます。フォレストが提案するデバイスは、電気活動を捕捉するのではなく、音波を用いて脳を読み取り、治療刺激を与えます。
超音波は、体内に高周波の音波を放射し、その音の振動の「反響」を測定することで機能します。音波は組織の種類によって伝わる速度が異なります。骨は音波を透過しないため、フォレスト社は装置を頭蓋骨に埋め込む予定です。ノーマン氏は、設置は侵襲的な脳手術ではなく、短時間の外来手術で済むと考えていると述べています。
ノーマン氏と共同研究者は11月に、超音波がBCIに電力を供給できることを示す概念実証研究を発表しました。彼らは機能的超音波を用いて、2匹のアカゲザルが手と眼球を動かしている際の脳内血流の変化を測定しました。サルは、画面上のカーソルを指示するために手を動かすか、画面の特定の部分を見るために眼球を動かすかを計画するように訓練されました。訓練後、サルはコンピューターを操作するタスクを実行することだけを考えるようになりました。
ピッツバーグ大学リハビリ神経工学研究所でBCIを研究するロバート・ゴーント氏は、開発中の多様なデバイスに期待を寄せている。「特定の用途では、脳にまで侵入する必要はないかもしれません」と彼は言う。「しかし、脳のかなり大きな部分は、こうしたひだやシワの中にあります。」より複雑な動作を行うには、繊細な組織を傷つけることなく脳の深部まで到達できる新たな技術が必要になるかもしれない。
今のところ、可動部品が少ないほど故障の可能性が低くなるため、シンプルな装置の方が効果的である可能性が高いと彼は考えている。
「実現可能性が十分に実証され、企業が参入して実際の製品や医療機器の開発に取り組む段階に至っています」とゴーント氏は言う。「いずれが成功するかは全く別の話です。」
