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ブレイン・マシン・インタフェースとは？

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『概要』

脳介機装置は脳の神経ネットワークに流れる微弱な電流から出る脳波を計測機器によって感知し、これを解析する事によって人の思念を読み取り、電気信号に変換する事で機器との間で情報伝達を仲介する。情報の流れが一方通行の片通脳介機と相互疎通が可能な双通脳介機が想定されているが、現在実現しつつあるのは一方通行の片通脳介機技術のみである。

片通脳介電では一方通行の情報伝達を行い、脳から命令をコンピュータが受ける電気信号に変換する換電のほか、コンピュータからの電気信号を脳波に変換する換波を行う。

SF等で想定されている双通脳介電では脳と外部機器との間で情報を交換･共有するため人または動物と機械が一体化することになるが、現実には動物実験・人体実験とも移植は成功していない。ここでいう脳とは心や精神ではなく、物質として存在する有機生命の神経系(もしくは神経系のモデル)そのものを指す。

実際にBCIをはじめとする想念技術の研究が始まったのは1970年代頃で、実際に人体に外部機器が移植されたのは1990年代中頃になってからである。21世紀に入り、機能としては不十分ながら視覚や聴覚を補助する人工感覚機器や、モーターによって動作する義手義足といった片通脳介電機器の人間への移植事例が既に存在する。また、これまでの実験を通して分かったことは、BCIを移植した際の脳の適応性が大きい点である。近年の技術や知識の進展で、BCI技術は人間の機能拡大をもたらすと考えられている。

『方式』

この技術が現実味を帯びてきたのは1990年代以降、MRIなどといった生きたまま脳の活動を観測する脳機能イメージング技術ができた頃である。初期の技術は手足の筋肉の電気を読み取るものであったが、現在ではB.M.I.では頭皮に電極を配置した網を被せる非侵襲式と、頭部を切開して電極を埋め込む侵襲式の2種類がある。またこの2種類を組み合わせることでより実用的かつ高度的な活動が可能になる。

侵襲式

- 侵襲式には、硬膜下など比較的安全な場所に電極を設置する方法（部分的侵襲式）と、脳に直接電極を埋め込む方法とがある。また、脳のニューロン一本一本に血液を供給している毛細血管に100nmほどの極細ワイヤを通し、脳内のニューロンすべてにアクセスするという研究も行われている。侵襲式は精度の高い読み取りが可能だが、技術がまだ安定していない上に手術による感染症・脳の損傷といった本末転倒的なリスクも伴う。

非侵襲式

- 非侵襲式では、手軽にセンサーの取り外しが出来ることから実用面でリードしているものの、頭蓋骨などの影響で脳波が変化してしまい（体積伝導）、侵襲式と同じように正確に情報を読み取れるかどうかは課題として残っている。

- この技術により神経科学（脳科学）と電子工学が融合して神経工学とよばれる新たな分野が誕生した。