念じるだけで入力完了！新世代BCIで瘫痪患者に「思考タイピング」を

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この記事のポイント

• 脳活動を直接文字に変換する新BCI技術が発表されました。
• 瘫痪患者が「タイピングする意図」で文字入力できるようになります。
• QWERTY配列キーボードでのタイピングを模倣し、効率的なコミュニケーションを目指します。
• 訓練期間が短く、高速かつ高精度な文字入力を実現しています。
• コミュニケーションのプライバシー保護にも貢献する可能性があります。

「思考タイピング」を実現する新BCI技術

《自然・神経科学》誌に掲載された最新の研究により、脳内の「タイピングしようとする意図」を実際の文字に変換できるブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）装置が報告されました。この成果は、四肢麻痺などの重度運動機能障害を持つ患者さんに対し、より日常的なコミュニケーション方法を提供する「キーボード」となることが期待されています。

BCI技術の進化と課題

BCI技術は、脳と外部デバイス間の直接的な通信経路を確立することを目指しており、重度の運動機能障害を持つ患者さんのコミュニケーション能力回復を支援する重要な研究分野です。これまでの技術には、脳波や視線追跡を利用する非侵襲的なシステムと、電極を埋め込む侵襲的なシステムがありましたが、それぞれ精度や速度、あるいは患者さんの残存能力に制約がありました。

QWERTY配列による直感的入力への挑戦

既存のコミュニケーション支援方法としては、カーソル制御による文字選択や、発声しようとする脳活動のデコードによる音声合成、手書き文字のデコードなどがあります。しかし、これらの方法は入力速度が遅い、あるいは患者さんの残存運動能力や発声能力に特定の要求があるという課題を抱えています。多くの患者さんは、長年の使用習慣から、直感的に操作できるQWERTY配列キーボードのような入力方法を好みます。

麻痺患者向け「思考タイピング」インターフェースの開発

このような背景から、米国マサチューセッツ総合病院の研究チームは、2名の四肢麻痺患者さんの脳運動野に新型BCIを移植しました。参加者には、QWERTYキーボードでタイピングする指の動きを試みるよう指示され、その際の脳活動が中央回に植え込まれた電極によって記録されました。研究チームはこのデータに基づき、深層学習ニューラルネットワークを用いてモデルを構築し、患者さんが入力したい文字を予測するシステムを開発しました。

驚異的な入力速度と精度

その結果、一方の参加者は1分あたり110文字（約22単語）を入力でき、これは健常者がスマートフォンのキーボードで入力する速度の81%に相当し、誤字率はわずか1.6%でした。もう一方の参加者も1分あたり47文字を入力できました。このシステムは、約30文程度の訓練で効率的に動作を開始できるとされています。

今後の展望とコミュニケーションプライバシーへの貢献

さらなる患者さんでの検証が必要ですが、研究チームはこの装置が、麻痺患者さんの迅速かつ正確で、より習得しやすいコミュニケーションを実現すると考えています。また、音声テキスト変換システムと比較して、コミュニケーションのプライバシー保護においても利点があるとのことです。

運動意図のデコードによる新たなコミュニケーションの可能性

この研究は、運動意図のデコードを通じて効率的なテキスト出力を実現する新たな経路を示しており、筋萎縮性側索硬化症（ALS）や脊髄損傷などによって重度の麻痺を負った患者さんに対し、新たなコミュニケーションの可能性を提供します。（記者 張夢然）

来源：科技日报

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