脳コンピューターインターフェース技術は人間が「心のコミュニケーション」を実現するのを助けますが、私たちはサイボーグの世界からどれくらい離れているのでしょうか?

脳卒中後は、脳の損傷によって四肢麻痺や言語障害が生じ、患者の生活の質やコミュニケーション能力に深刻な影響を及ぼします。脳卒中患者の言語機能の回復を助けるために、医療界はこの困難な問題を克服するために懸命に取り組んできました。

これまで、言語障害のある患者の中には、キーボードを打つことで外部とコミュニケーションをとることができた人もいましたが、そのためには手足の一部をコントロールする必要があり、打つスピードもまだ遅く、コミュニケーションは十分にスムーズではありませんでした。

脳コンピューターインターフェース技術と人工知能技術は、この困難な問題を解決する上で大きな可能性を示しており、新たな研究成果が次々と生まれています。

脳コンピューターインターフェースが「思考による会話」を可能にする

最近、オランダのラドバウド大学ドンダース脳・認知・行動研究所とユトレヒト大学医療センターのユリア・ベレズツカヤ氏が率いるチームが、神経工学誌に研究報告を発表し、麻痺のないボランティアの一部に一時的に脳コンピューターインターフェースを埋め込んだと述べている。ボランティアたちは与えられた12の単語を声に出して話すように求められ、装置は彼らの脳活動信号を記録した。

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その後、研究者らは高度な人工知能を使用してボランティアの脳活動信号を解読し、それらと特定の単語との1対1の対応を確立し、信号を音声出力に変換しました。この実験はボランティアたちに対して成功し、その結果、脳活動信号に対応する単語を92%から100%の精度で正確に識別できただけでなく、さらに驚くべきことに、機械で変換された音声はイントネーションやアクセントにおいてボランティアたち自身の音声に非常に近かったことが示されました。

つまり、思考を通して話すことが可能になるということです！

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おそらくいつの日か、言語障害を持つ人々は、頭の中で言いたいことを考えるだけでよくなり、脳コンピューターインターフェースが脳活動信号を捕捉し、それを機械を通じて完全で流暢な文章として瞬時に出力できるようになるだろう。一般の人々は、実際の人間とコミュニケーションしているのと同じくらいスムーズにコミュニケーションをとることができます。

ユリアは、現在確立しているモデルは、より小規模なデータセットのみを使用して、脳活動と発話の間の複雑なマッピング関係をよりよく明らかにすることで、一定の成果を達成したと考えています。しかし彼らは、このモデルには限界があることも指摘した。これまでのところ、彼らは麻痺していないボランティアに対してのみテストを行っており、テストした単語は 12 語のみです。したがって、このモデルの適用範囲はまだ非常に限られている可能性があります。あらゆる単語、完全な文、さらには段落の理解を達成するには、より大規模なデータセット、より高度な脳コンピューターインターフェースインプラント、より強力な人工知能言語モデルの研究と進歩が必要です。

脳コンピュータインターフェースの可能性と課題

まだ道のりは長いですが、ユリアさんは彼らが正しい方向に進んでいると信じています。同氏は、この技術の最終的な目標は、筋肉の制御と言語能力の両方を失い、外界と完全にコミュニケーションをとることができない麻痺患者が、脳コンピューターインターフェースを通じて言いたいことを音声出力に変換し、コミュニケーション能力を取り戻すことだと語った。

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脳コンピューターインターフェース、ビッグデータ、人工知能などの技術は、脳卒中などの脳疾患の患者にコミュニケーション能力を回復するための新たな選択肢を提供します。技術のさらなる発展により、将来的にはあらゆる脳活動を正確に解読できるようになり、言語能力を失ったより多くの患者が音声によるコミュニケーション能力を取り戻し、生活の質を大幅に向上させ、より多くの一般の人々に恩恵をもたらすことができると信じています。

同時に、脳インプラントが頭蓋内感染症を引き起こす可能性があることや、ビッグデータや人工知能技術が国民のプライバシーや情報セキュリティにリスクをもたらすことなど、これらの技術には依然として多くの未解決の問題があることもわかっています。今後はこれらの問題も適切に解決されることを期待します。

参考文献

[1] https://www.hackster.io/news/brain-implants-and-artificial-intelligence-turn-thoughts-into-intelligible-speech-researchers-prove-96af60962d62

[2] http://news.eeworld.com.cn/medical_electronics/ic650064.html

[3] Julia Berezutskaya 他、2023 J. Neural Eng. 20 056010

企画・制作

出典：「科学技術協会の声」WeChat公式アカウント

著者: 曽新月、人気科学ライター

編集者：金玉芬