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脳コンピュータインターフェースで麻痺後も話すこととパソコンの使用が可能に

筋萎縮性側索硬化症（ALS）による麻痺と重度の言語障害を抱える男性が、革新的な脳コンピュータインターフェースのおかげで、円滑なコミュニケーションとパソコンの自立使用を取り戻した。約2年にわたり自宅で研究者の支援なしにこのシステムを使用し、3,800時間以上の利用時間を積み重ねた。このデバイスにより、183,000を超える文、約200万語を交換し、平均で1分間に56語の速度でコミュニケーションを図った。また、自分のパソコンを操作し、メッセージを送信し、インターネットを閲覧し、フルタイムの仕事を維持することも可能になった。

このシステムは、言語を司る脳の領域に埋め込まれた電極に基づいている。これらの電極は、発話や動作の試みに関連する神経活動を捉え、それをテキストやパソコンのカーソルを制御するコマンドに変換する。大きな革新は、トランスフォーマー型モデルに基づくデコーダーの使用にある。これは、精度を向上させ、毎日再校正する必要性を減らす人工知能技術だ。このデコーダーは、構造化されたテストにおいて125,000語の語彙を用いて99%の単語認識精度を達成した。

カーソルの制御については、別のデコーダーが開発された。ユーザーは手の動きを想像するだけでマウスを動かしたりクリックしたりできる。このシステムは校正時間を短縮するために最適化されており、数分から1日1分未満に短縮されながらも、高いパフォーマンスを維持している。ユーザーは、視線による制御と神経制御を好みに応じて切り替えることができた。

神経信号の安定性は大きな課題だった。長期にわたるインプラントにもかかわらず、90%以上の電極が研究期間中ずっと信頼性の高い神経活動を検出し続けた。言語に関連する神経表現は少なくとも19ヶ月間安定しており、正確で一貫したデコードを可能にした。

ユーザーは徐々に「無音の発話」戦略を採用した。つまり、音を発することなく顔の筋肉を動かす方法で、これは発声によるコミュニケーションよりも疲れず、かつ速いことがわかった。この適応により、コミュニケーションの速度を30語/分から約50語/分に向上させながらも、高い精度を維持することができた。

このシステムは、日常生活にシームレスに統合されるように設計された。デバイスの起動と停止は自動化されており、ユーザーと介助者は数ステップの簡単な操作で管理することができた。一度起動すると、システムは最大19時間連続して動作し続けることができた。

ユーザーインターフェースは直感的でカスタマイズ可能なように考案された。誤ってデコードされた文を修正したり、カーソルやクリックの感度を調整したり、データ記録を無効にするプライバシーモードを有効にしたりすることができた。また、システムを個人のパソコンに接続するための専用ソフトウェアも開発され、ユーザーはデコードされたテキストのコピー＆ペースト、ウェブ閲覧、ビデオ通話への参加などのアクションを実行できるようになった。

この進歩は、重度の麻痺を抱える人々にとって、自然なコミュニケーションと完全なデジタルアクセスを回復させることが可能であることを実証しており、実用的で持続可能な支援技術への道を切り開いている。

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Bases documentaires

Rapport de référence

DOI : https://doi.org/10.1038/s41591-026-04414-6

Titre : Long-term independent use of an intracortical brain–computer interface for speech and cursor control

Revue : Nature Medicine

Éditeur : Springer Science and Business Media LLC

Auteurs : Nicholas S. Card; Tyler Singer-Clark; Hamza Peracha; Carrina Iacobacci; Xianda Hou; Maitreyee Wairagkar; Zachery Fogg; Elena C. Offenberg; Leigh R. Hochberg; Sergey D. Stavisky; David M. Brandman