手足の動きが不自由な人が画面上でコミュニケーションをとる方法

友人や家族にメッセージを送るとき、誰もが座って文字入力ができるとは限りません。ブレイン・コンピュータ・インターフェース技術を使えば、動きが不自由な人でも心のこもったメッセージを作成することができます。基本的には、コンピューターが使用者の心を読み、見つけた脳活動から情報を得て、実際の行動に変換します。

10万人に1人の割合で存在するといわれるロックイン症候群は、話すことも動くこともできなくなり、全身の筋肉が完全に麻痺してしまう神経疾患です。また、脳幹梗塞などの病気やケガで、以前のような会話や活動が困難になる場合もあります。 そこで科学者たちは、彼らがコミュニケーションをとるために、より良い方法を見つけようと思案しました。

コンピュータ・メディエート・コミュニケーションの歴史

身体が不自由で、意志の伝達が困難な人を、コミュニケーションで助ける試みは数多くありました。コンピューターが登場する以前には、ボードに絵が描かれており、望むものに視線を向けます。これは、飲み物やアクティビティを選ぶのには適していますが、広範囲のコミュニケーションをとることは不可能でした。

コンピューターの出現により、画面上のキーボードで文字を点滅させ、心を読み取ることが可能になったのです。表示された文字は、各々が異なる速度で点滅しています。文字に注目すると、頭のセンサーがそれを認識するのに十分な神経反応が起き、スクリーンに文字が表示されます。この方法はゆっくりとしたもので、専門家によると1分間に60文字までしか書けないそうです。

また、以前から標準的に使われていた方法として、皮質内電極を埋め込み、画面上のカーソルの動きを視覚化して操作するものがありました。これは、画面上のキーボードをクリックしてメッセージを入力します。しかし、1分間に40文字程度しか入力できず、効率的とは言えません。

しかし、今では、それ以上のことが可能になりました。

メンタル・ハンドライティングとは

メンタル・ハンドライティングは、タイピングが困難な人のための新しいコミュニケーション手段です。スピーチ・ツー・テキストは古くから存在し、その精度は大幅に向上していますが、すべての人にとって理想的ではありません。体が麻痺し、発声が不可能な場合もあります。そのような人は、コミュニケーションの手段が皆無に等しいのです。

メンタル・ハンドライティングとは、誰もが手紙の文面を思い浮かべ、それをスクリーン上に表示するというものです。この画期的な技術を実現するためには、それぞれの文字を書くのに必要な神経信号を見つける必要がありました。患者の脳にセンサーを埋め込み、各文字に対応する神経信号を分析し、実際の文字に変換したのです。その結果、1分間におよそ90文字を入力でき、実用的なコミュニケーション手段となりました。

この研究の参加者は、脊髄損傷で首から下を動かすことができませんでした。興味深いことに、65歳という年齢でありながら、同年齢の健常者による携帯電話での入力と同等のスピードで答えを書いたり、与えられた文章を書き写すことができたのです。

手足や声が不自由な人のためのこの新しいコミュニケーション方法は、あまりにも新しく、まだ一般には非公開となっています。スタンフォード大学のチームは、2021年5月に医学雑誌「ネイチャー」に研究成果を発表しました。

思考型コミュニケーションの仕組み

科学者たちは、身体が不自由な人が「話す」ことで他者とコミュニケーションをとるための多様な方法を見出してきました。音声認識や言葉を指差す方法、目の動きを利用して物を指し示す方法など、3つの方法でコミュニケーションを実現してきました。しかし、この新しい方法は、実際に脳の動きを記憶する能力を利用し、文字を作成する方法です。

病気やケガで体が不自由になっても、脳は歩き方や鉛筆の持ち方を知らないわけではありません。頭でわかっていても、体が反応してくれないのです。それはとても歯痒いことですが、能力が残っていればそれを活かすことができます。

実際に動かすことが不可能でも、文字を書こうと試みるだけで、その神経信号を捉え実際の文字にできるのです。

BCIテクノロジーの他の利用法

神経信号を解釈して、言葉や動作に変換する能力は非常に強力なものです。しかし、それは メンタル・ハンドライティングに限られたものではありません。

記憶障害のある人の記憶力を高めるために、電極を埋め込むことが可能だと考えられています。脳卒中で記憶喪失になった人や、アルツハイマー病の人にとっては、画期的な技術となるでしょう。

義肢の制御も、コンピュータと脳が出会い、腕を上げる、指を閉じる、などの動きを脳にイメージさせることができる分野です。その情報がコンピューターに伝達され、動きが可能になるよう変換されます。この技術はすでに実用化されていますが、まだ開発中です。

この同じ技術は、完璧に機能していても、既存の身体を補強する用途で使用されるかもしれません。例えば、誰でも自分の手が欲しいと思ったことがあるでしょう。BCIを使えば、思考を誘導するだけで、人が使える第3の手を作ることができるのです。

最後に、BCI技術を使用することで、眠気に襲われて運転や機械の操作に支障をきたす場合に警告を出すこともできます。また、脳卒中やその他の健康問題を検知し、当局への警告も可能です。

ブレイン・コンピュータ・インターフェイシングは、未来への大きな一歩です。目が動かない人や目が見えない人にとっては、別の方法で会話をする必要があります。メンタル・ハンドライティングは、彼らにその能力を与えてくれます。あとは、科学者が完成させ、市場に登場するのを待つのみです。