日本の研究者が通信社スプートニクに解説　重度運動機能障がい者が思考を言語化する機器について

近年、脳と外部装置を直結する技術「ブレイン-マシン インターフェース」（ＢＭＩ）の開発が盛んになっており、日本の文部科学省も『文部科学白書』でその重要性を取り上げている。ニューロコミュニケーターもそのようなＢＭＩの一種であり、頭皮上で計測できる脳活動である「脳波」のリアルタイム解読によってユーザーの意思を伝達させることができる。脳波自体はすでに80年以上前に発見されていたが、脳波計は長らく病院の中でしか使われない医療機器か脳研究者の実験のツールに過ぎなかった。それがＢＭＩというアイデアと、エレクトロニクスや人工知能技術の進化が結びついたことで、家庭内でも使うことができる福祉機器として活躍の場を広げようとしている。

国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）でニューロコミュニケーターの開発に取り組む研究開発チームの責任者・長谷川良平博士（脳科学）は、「人間にとってコミュニケーションは時に衣食住以上に重要な意味を持つことがある」と考えている。現在、この装置は患者対象の実証実験段階にある。通信社「スプートニク」は長谷川博士にインタビューを行い、その実験内容について語ってもらった。

スプートニク:ニューロコミュニケーターの開発目的は話す能力のない人に自分の思うことを伝える手段を提供するということなのでしょうか。

長谷川博士：「話す能力のない人」にもいろいろ原因がありますが、ニューロコミュニケーターは運動機能が非常に低下することによって頭の中には明確にメッセージがあるのに、それを話したり書いたりして伝えることができない方々の意思伝達に役立てるために開発を始めました。主にALS（筋萎縮性側索硬化症）などの進行性の神経難病の方が対象となります。脳卒中や頭部・頸椎の外傷の患者さんのなかも、運動機能が重度に障害されて意思伝達が困難な方もおられます。このような患者さんは、日常生活動作だけでなく、家族や介護者、医療関係者とのコミュニケーションもできないために、「生活の質」が極めて低下している状態にあります。しかし、既存の福祉機器は身体のどこかでスイッチを押せる力が残っている患者しか使うことができません。ニューロコミュニケーターはそのような力も残っていない最重度の患者さんでも、周囲の人々に気持ちを伝えたり、社会活動に参加したりすることができることを目指して開発を開始しました。

スプートニク：ニューロコミュニケーターの動作原理は、頭のなかで考えている言葉のひとつひとつが脳波に変換されると理解していいのでしょうか？

長谷川博士：よく聞かれる質問ですがそうではありません。我々が独自開発したコンパクトな脳波計測用ヘッドギアによって検出する信号は、瞬間的な注意の高まりを反映する脳波成分「事象関連電位」というものです。「おやっ？」とか「それだ！」と思うときに約0.3秒後に観察できる100万分の5ボルト程度の小さな電位変化です。言葉によって脳波のパターンが変わるのではなく、どの言葉であっても、それを選ぼうと思ったか思わなかったかの違いで、出るか出ないかが変わります。実際には画面上に、介護の要望などが示された絵カードを8枚並べておいて順番にフラッシュさせている時に、そのうちの選びたいものがフラッシュしたときに、「それだ！」と頭の中で思うと、その瞬間に事象関連電位が出ます。それを人工知能技術の代表格であるパターン識別手法で「スイッチ」のように検出します。そうするすることで、どの絵カードを選びたいのかが分かるという原理です。信号が小さいのでたった１回ずつのフラッシュでは間違う確率が高いので数回ずつフラッシュしますが、それでも５数秒以内に平均９５％くらいの確率で解読に成功できることが示されています。そしてその絵カードに関係したメッセージがアバターのCGの口の動きに合わせて人工音声で発音されます。最近ではNEDOプロというプロジェクトの成果で、ロボットのアバターにダイナミックなジェスチャーで気持ちを伝えることもできるようになりました。

スプートニク：そうすると、人の思いを「読む」ことが出来るようになるのでしょうか。また、ニューロコミュニケーターを使用してペットの考えも理解することが出来るようになりますか。

長谷川博士：半分イエスで半分ノーです。ニューロコミュニケーターは、あくまで装置をかぶったユーザーが、限られた選択肢の中からどれか一つを積極的に選びたいと思った時にしか、それを外部に伝えることはできません。ＢＭＩ技術の悪用例として他人の考えを勝手に読み取るようなイメージがありますが、少なくともニューロコミュニケーターに限ってはそういうことはできません。それはペットに関しても同じことです。この装置をペットに使うためには、まず飼い主がそのペットのことを良く知っていて、よくある幾つかの行動パターンを選んでそれらをイラストや写真としてパソコン画面に提示できるように準備をする必要があります。例えば、犬を飼っている場合であれば、①エサ、②水、③トイレ、④ブラッシング、⑤ボール、⑥散歩、⑦テレビ、⑧ベッド（寝床）、などの絵カードを作ってください。それらを紙芝居のようにパソコン画面に順番に提示した時に、その犬が興味のある絵カードを見た時に事象関連電位が強く反応するので、その犬の要望がわかります。このように、選択肢を限るのであれば「イエス」です。ただし、健常者ならぬ健常犬であれば、わざわざニューロコミュニケーター（脳波計）をつけなくても興味のある絵カードが出た時に「ワン！」と鳴くように訓練する方がお互い楽でしょう（笑）。

スプートニク： ニューロコミュニケーターにはまだ改善すべき弱点はありますか？

長谷川博士：システムとして改善すべき「弱点」は2つあります。1つは、症状が重くてまぶたを開け続けることが困難な患者さんには、パソコンの画面を見てもらうことができないことです。その場合には、音を使って希望の選択肢を選んでもらえるような方法も必要です。もう1つは、患者さんが高齢者の場合は、知らない間に認知症になっているかもしれません。また、高齢でなくても寝たきり生活が長いと、生活不活発病（Diffuse Syndrome）の一種として認知機能が低下している場合もあります。そのような方々は、絵カードがフラッシュしたときに、「それだ」と思う気持ちが弱くなり、事象関連電位も弱くなるので、装置がうまく使えない状態となります。しかも、そのような状態になっていないか調べようと思っても、重度運動機能障害の患者さんたちに対しては、言葉や動作を使う一般的な認知検査を用いることができません。そこで我々はニューロコミュニケーターのコア技術を用い、事象関連電位の強さを指標にした脳波による認知機能評価装置「ニューロディテクター」の開発も行い、認知機能低下の早期発見が可能か検討しています。また、まだ認知機能に問題が無いとわかっていても、普段から認知機能低下を予防するために、脳波による認知機能訓練装置「ニューロトレーナー」も開発しました。事象関連電位を用いて（高齢者でも障がい者でも手を使わずに）「脳波スイッチ」でゲームができます。その競技化として「ｂスポーツ」という取り組みにもチャレンジしています。

スプートニク：ニューロコミュニケーターのテクノロジーは実際に利用されていますか？　いつ頃から導入される見込みですか？

長谷川博士：しばらく前に倫理審査の基準が厳しくなって以来、この2～3年、患者さんを対象とした実証実験が中断されていました。その間も、健常者を対象とした実験は進めており、数々の改良がなされています。特に、先ほどお話ししましたｂスポーツに関しては、すでに１００人以上の人々に体験してもらっています。また、最近になって医療機関（地元の筑波大学付属病院）が開発チームに加わってくれることになり、今年度からより安全な体制のもとで実験を復活する予定となっていました。にもかかわらず、新型コロナウイルスの影響で、また計画が遅れています。感性防止第一なので、焦りは禁物ですが、いずれは実験も再開されると思います。その間、製品化に興味を持ってくれる企業さんも見つけておけるように成果アピールに関しても頑張りたいと思っています。

2012年、米国ブラウン大学の研究者らは、麻痺の残る人の脳に電極のインプラントを行い、ＢＭＩによってサイバネティックマニピュレータを操作することができたと報告している。このような「侵襲型」のＢＭＩ技術も次世代医療技術の候補ではあるが、感染症や後遺症のリスクのある脳神経外科手術を伴う技術である。そのため、この技術を必要とする潜在的な「利用者」の範囲を著しく制限する。一方、長谷川博士のグループが開発を進めるニューロコミュニケーターは、身体にはるかに優しい「非侵襲型」のＢＭＩ技術であることから、よりたくさんの患者たちに受け入れられると期待できる。