人々はスタートアップ企業に頭蓋骨に脳インプラントを15分間埋め込ませた

Jul 12, 2023

エミリー・マリン

イーロン・マスク氏のニューラリンクだけが、人々の脳をコンピューターに接続する取り組みで進歩を遂げているわけではない。 4月から5月にかけて、ウェストバージニア大学の外科医は、3人の患者の脳にセロハンのような素材の薄い細片を貼り付けた。 ニューヨークに本拠を置く新興企業Precision Neuroscienceによって作られたこのサムネイルサイズのストリップは、繊細な組織を損傷することなく脳の表面に適合するように設計されている。

装置が設置されている 15 分間、インプラントは患者の側頭葉の一部の電気活動を読み取り、記録し、マッピングすることができ、感覚入力の処理に役立ちました。 患者は脳腫瘍の切除を受けるためにすでに入院しており、医師らは標準電極と並行してプレシジョンの機器を使用した。 小規模なパイロット研究にすぎませんが、Precision は、脳と外部デバイスの間に直接通信リンクを提供するシステムであるブレイン コンピューター インターフェイス (BCI) の構築に一歩近づきました。

「当社の技術が人間の患者に到達したのはこれが初めてです」と、Precision の最高科学責任者兼共同創設者であるベンジャミン・ラポポート氏は述べています。 この研究は患者へのリスクが低いため、同社はそれを実施するために食品医薬品局の許可を必要としなかった。 しかし、BCIの一部としてテストするには当局からのゴーサインが必要となる。 (Neuralink は最近、BCI を人体で試験するために FDA の承認を得たと発表しましたが、詳細は明らかにしていません。)

ラポポート氏によると、プレシジョン社は近い将来、腫瘍やてんかん発作の検出に現在使用されている種類の電極の代替品として、脳マッピングや診断目的で同社の装置をFDAから認可される予定だという。 しかし、同社の長期的な目標は、麻痺のある人々のコミュニケーションと移動を支援することだ。 ラポポートは、同社がFDAと協議中であると述べたが、BCI試験がいつ開始されるかについては明らかにしなかった。

「私たちは、障害のある患者の機能や可動性を回復できる、より有意義な新世代のインターフェイスの先端にいます」と、パイロットに参加したウェストバージニア大学ロックフェラー神経科学研究所の神経外科部長ピーター・コンラッド氏は言う。勉強。

ニューラリンクやシンクロンなど、人々が頭だけでコンピューターや義肢を制御できるようにするデバイスの商品化を目指す企業は、精度を重視する企業のひとつだ。 学術研究者はこれらのシステムに数十年にわたって取り組んできており、世界中の数十人が研究の一環としてこれらのシステムを装備しています。 しかし現在、Precision のような新興企業は、BCI を研究所から人々の日常生活に導入したいと考えています。

BCI は脳信号を捕捉してデコードし、その信号がコマンドに変換されて電子機器に中継され、画面上での入力、コンピューター カーソルの制御、ロボット アームの移動などの特定の動作が実行されます。 ニューロンは電気信号を生成するため、科学者は導電性金属電極を使用してニューロンの活動を記録できます。 ユタ アレイとして知られる装置は、現在 BCI 研究の主流となっています。 硬質シリコンで作られたこのアレイは、米国ペニーのエイブラハム・リンカーンの顔ほどの大きさの格子です。 導電性金属でコーティングされた100本の小さな突き出た針が脳組織に突き刺さり、近くのニューロンのおしゃべりを記録します。

ローレン・グッド

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ジュリアン・チョッカトゥ

ウィル・ナイト

ユタ アレイは組織を貫通するため、移植部位の周囲に炎症や瘢痕化を引き起こす可能性があり、それが時間の経過とともに信号品質の低下につながります。 また、信号品質は BCI のパフォーマンスに影響するため、重要です。 ユタ配列が脳内でどれくらい持続できるかは実際のところ誰も知りません。 これまでのところ、この記録はネイサン・コープランドによって保持されており、彼のデバイスは現在8年目です。

ユタ アレイを配置するには、外科医が開頭術を実行して頭蓋骨に小さな穴を開ける必要もあります。 これは感染症や出血を引き起こす可能性のある大掛かりな手術であり、回復には1か月以上かかります。 当然のことながら、たとえそれがある程度のコミュニケーションや可動性を取り戻すことを意味するとしても、多くの患者が治療を受けることに躊躇するかもしれません。

プレシジョン社は、1,024 個の電極を持ちながら、髪の毛の厚さの約 5 分の 1 という超薄さで脳組織を突き刺さないデバイスを使って、両方の問題を解決しようとしている。 開頭術の代わりに、皮膚と頭蓋骨に小さなスリットを作り、皮質と呼ばれる脳の最外層にインプラントを滑り込ませるという低侵襲手術で埋入することになる。 「すでにダメージを受けている脳や神経系にさらにダメージを与えるという考えそのものが、非常に困難を伴います」とニューラリンクの共同創設者でもあるラポポート氏は言う。 彼は、手順を合理化することで、これらのシステムが患者にとってさらに魅力的なものになると考えています。

同社の社長兼最高製品責任者であるクレイグ・マーメル氏は、Precision アレイも同様に簡単に取り出すことができると述べています。 BCI テクノロジーが向上するにつれ、初期に脳チップを入手した患者は、最終的には新しい脳チップへのアップグレードを希望する可能性があります。 ユタ州のアレイでは、瘢痕組織があるため、通常、新しいデバイスを同じ領域に配置できません。

Mermel 氏によると、1,000 個以上の電極を備えた Precision のデバイスは、現在のアレイよりも高い解像度で脳活動を把握できるようになるという。 Precision のアレイはモジュール式にも設計されています。 いくつかを接続して、より広い領域から脳信号を収集できます。 基本的な体の動きを刺激したり、単純なコンピューター機能をトリガーしたりするだけでなく、より正確または複雑なアクションを行うには、「脳の領域をより多くカバーする必要があるでしょう」とマーメル氏は言います。

セントルイスのワシントン大学の神経外科と生物医工学の准教授であるピーター・ブルナー氏は、プレシジョンのインプラントは素晴らしいようだが、一度埋め込まれたらどれくらい持続するかはまだ不明だと言う。 体内に埋め込まれたデバイスは時間の経過とともに劣化する傾向があります。 「ものを小型化すると同時に、これらのデバイスが人体内で直面する環境に対する堅牢性を維持することの間には緊張感があります」と彼は言います。

脳は頭蓋骨内で移動し、インプラントも同様に移動する可能性があるとブルナー氏は言う。 表面アレイは、脳を貫通する複数のアレイの周囲を移動する可能性があります。 同氏は、たとえマイクロメートルのずれでも、デバイスが記録しているニューロンのグループが変わる可能性があり、それがBCIの動作に影響を与える可能性があると述べた。

ラポポート氏によると、すべての電極は時間の経過とともに少しずつ移動するが、神経信号を解読するプレシジョンのソフトウェアはこうした小さな変化に対応できるという。

ローレン・グッド

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同社はまだこのインプラント手順を人体でテストしていないが、プレシジョンの科学者らはミニブタでそれを試し、装置を約1か月間挿入したままにした。 ラポポート氏によると、装置を取り外した後、動物の脳組織を研究し、損傷がないことを確認したという。

ラポポートによると、パイロット研究に参加した3人の人間の患者に対して、この装置は副作用や損傷を引き起こさなかったという。 3 つすべてから詳細な脳活動データを収集することができました。 2人の患者は言語を司る脳領域から腫瘍を切除していたが、医師がリアルタイムで重要な言語領域を特定できるよう手術の一部の間は起きていた。

WVUは、進行中のパイロット研究に最大2人の追加患者を登録する予定です。 ニューヨーク市のマウント・サイナイ、フィラデルフィアのペン・メディシン、ボストンのマサチューセッツ総合病院が近く関連研究を開始する予定だ。

同じくBCIの新興企業であるSynchron社が開発したインプラントの導入により、重度の麻痺のある少数の人々が思考だけを使ってテキストメッセージを送信したり、電子メールを送信したり、インターネットをサーフィンしたりすることがすでに可能になっている。 心臓ステントに似たシンクロンの装置を埋め込む際にも、頭蓋骨の一部を切除する必要はない。 これを首の付け根の頸静脈に挿入し、脳の制御中枢である運動皮質に隣接するまで通します。

Neuralink のデバイスは脳組織を貫通しますが、同社はミシンのようなロボットを使用して脳に挿入する低侵襲手順を開発中です。 Neuralink の最初の人体治験にこの新しい手順が含まれるかどうかは不明です。 ニューラリンクは『WIRED』からの電子メールでの問い合わせに返答しなかった。

学術研究機関はまた、脳の表面に散布できる塩ほどの大きさの「ニューログレイン」や、脳内で固化して導電性ポリマーになる注射用ゲルなど、低侵襲性インプラントの新しいコンセプトをテストしている。

1998 年のスノーボード事故で麻痺を負ったものの、現在は脊髄インプラントの助けで歩けるようになったジェン・フレンチさんは、次の BCI の波に期待を抱いています。 「慢性的な神経疾患を患う多くの人々と同じように、私たちも治療法がないと言われています」と、非営利の権利擁護団体であるニューロテック・ネットワークのエグゼクティブ・ディレクター兼創設者であるフレンチ氏は言う。 それでも、新世代の低侵襲デバイスは治癒を約束するものではありませんが、人々が日常生活で有意義な機能を取り戻すのに役立つ可能性があります。 「これらの企業をすべて見るのはとても楽しいことです。なぜなら、これは、実際の経験を持つ人々にとって、私たちがテクノロジーにアクセスできるようになるということを意味するからです。」とフレンチ氏は言います。