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脳科学

脳波を読み取って歩行能力を取り戻す

Those Footsteps Are All in Your Head

脳波をコンピューターで電気信号に変えて筋肉に伝える新テクノロジーで下肢麻痺の患者が再び歩けるように

2016年5月23日(月)16時20分
エド・キャラ

光が見えた? バイク事故で下肢が麻痺したフリッツは30回の挑戦の末、自分の意志で歩くことに成功した Alex Gallardo-REUTERS

 波をコンピューターで読み取り、筋肉に直接伝えて下肢麻痺の患者を再び歩けるようにする──まるでSFのようなテクノロジーだが、もはや夢物語ではない。

 脳の活動を情報機器で読み取り、電気信号に変える技術であるBCI(脳・コンピューターインターフェース)と、電気信号の刺激で筋肉を制御する技術FES(機能的電気刺激)を組み合わせたBCI-FESは、実用化に着々と近づいている。

 カリフォルニア大学アーバイン校のゾラン・ネナディッチとアン・H・ドーが率いる研究チームは、脊柱の損傷部分を迂回して電気信号を筋肉に直接伝えるBCI-FES機器を開発。昨年秋、歩行能力を失った1人の若者に、自分の意志で歩かせることに成功したと発表した。

VR環境で信号を思い出す

 実験の協力者は、5年前のオートバイ事故で下肢が麻痺したアダム・フリッツ(28)。まず必要なのは事故前の脳が歩行中、脚に出していた信号を「思い出す」ことだった。彼は脳波計を搭載したヘッドセットを着け、バーチャルリアリティー(VR=仮想現実)環境で歩く自分を思い描いた。すると、数時間の訓練で「歩く」信号を出せるようになった。

【参考記事】リアルなVRの時代がついに到来

 次は信号を筋肉に伝えるため、脚に電極を装着。フリッツは筋力強化の物理療法を受けながら、「脳で歩く」練習を続けた。

 転倒を防止するハーネスを着けて歩けたのは、20回目の試験のとき。さらに訓練を少し続けると、BCI-FES機器だけで歩くことができた。そして19週間にわたる30回の挑戦の末、4㍍弱の歩行に成功した。

 中には、この方法の限界を指摘する専門家もいる。「脳波計の信号は『歩く』と『止まる』の2つの命令しか出せないようだ」と、ワシントン大学のチェット・モリッツ准教授は言う。つまり坂を上ったり、角を曲がったりするのには役立たないかもしれない。

 ネナディッチらの研究チームは、このテクノロジーをさらに改善したいと考えている。もっとシンプルなシステムにできたら、軽度の脊髄損傷、脳卒中、多発性硬化症によるさまざまな麻痺のリハビリテーションに応用できる可能性がある。

「脳内に機器を埋め込む侵襲的方法も追求したい」と、ネナディッチは実験報告で述べている。「埋め込み式は脳波が高精度で記録されるので、より高いレベルで(運動を)制御できる可能性がある。感覚の信号を脳に送り返せるので、自分の脚を『感じる』ことも可能になる」

[2016年5月17日号掲載]

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