サイボーグ | ダーウィン・ジャーナル

ヒトとラットの脳を接続してサイボーグ化したラットの歩行を操作ーブレイン・ブレイン・インターフェース最新技術

チャールズ（管理人） — Thu, 30 May 2019 21:23:39 +0000

脳に電極を埋め込まれてサイボーグ化したラットを、ヒトが念じるだけで操縦できるという、SFじみたテクノロジーがすでに現実化しています。英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年2月に掲載されたShaomin Zhang氏らの論文によれば、ヒトとラットの脳をワイヤレスに接続する「ブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）」により、ヒトの脳波でラットの動きを操作することに成功したようです。

サイボーグ化したラットの動きを「マインドコントロール」（脳波でコントロール）する様子

参考動画｜ScienceVio：複雑な迷路で「サイボーグ・ラット」の動きを脳波で操作する実験の様子

脳とコンピュータをつなぐ「ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）」

脳と脳の直接のコミュニケーションは、人々にとって、特に言語によるコミュニケーションに困難を抱える人々にとって、長らく夢であり続けてきました。ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）の出現によって、脳とコンピュータの間で情報をやりとりすることなどが可能になりつつあります。すでに、脳の活動を解読して外部デバイスをコントロールすることに成功しています。また、反対に、コンピュータが生み出した情報を使って、脳の特定の領域の機能を調節することも可能なようです。

参考動画｜NPR：ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）の概要をわかりやすく解説した動画。ここでは身体に装着したエクソスケルトンを、心の中で念じるだけでコントロール（＝マインドコントロール）することに成功している。（英語のみ）

脳と脳をつなぐ「ブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）」

このようなブレイン・マシン・インターフェース（BMI）を組み合わせることによって、脳と脳を接続するブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）を作り出すことができます。ブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）を利用すれば、人間同士の脳をつなげるだけでなく、人間の脳から他の生物の脳へ情報を伝達することも可能となります。最近の研究では、すでに人間の脳によってネズミの尻尾を動かしたり、ゴキブリの動きを操作することに成功しています。

2015年にはゴキブリを脳波で操作することに成功している（Guangye Li et al. Brain-Computer Interface Controlled Cyborg: Establishing a Functional Information Transfer Pathway from Human Brain to Cockroach Brain [cc] より引用）

本研究のブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）の概要

本研究では、操縦者が左の腕または右の腕を動かそうと想像する（意図する）ことが、それぞれラットを左または右に向かせる指令に対応し、まばたきをすることがラットを前進させる指令に対応していたようです。

本研究のブレイン・ブレイン・インターフェースの概要（Shaomin Zhang氏らの論文 [CC] より引用）

まず操縦者の脳波の信号が無線でコンピュータに送られ、動きの意図が解読されます。そして解読結果が制御指令としてラットの背部の刺激装置に伝わり、ラットの脳に電気刺激が与えられることによって、ラットが操縦者の指令に従って動くという仕組みのようです。

冒頭で紹介した動画の通り、本研究では、ヒトが心の中で念じるだけで、サイボーグ化したラットをうまく操作して、複雑な迷路さえもスムーズにクリアすることに成功しています。将来的には、ヒトの脳と脳をつないで双方向のコミュニケーションが可能になる、と著者らは考えているようです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Zhang, S., Yuan, S., Huang, L. et al. Human Mind Control of Rat Cyborg’s Continuous Locomotion with Wireless Brain-to-Brain Interface. Sci Rep 9, 1321 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-018-36885-0

管理人チャールズの感想

脳と脳をつなぐブレイン・ブレイン・インターフェース（BBI）技術の急速な進歩を象徴する、印象的な研究でした。そう遠くない将来、テレパシーに近いような技術が現実化することは、ほとんど確実だろうなと私も思っています。大変面白い世界が期待できる一方で、悪意を持って他人の脳を改変したり、思考内容を盗聴したりといったテクノロジー犯罪への不安はやはり拭えませんね。

ブレイン・マシン・インターフェースの将来や懸念事項については次の記事でも詳しく取り上げています。

⇒　脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集

fMRIと機械学習の組み合わせによって、ヒトの脳内イメージの画像化にもすでに成功しています。

⇒ 人工知能AIが脳を解読して、心の中のイメージの画像化に成功

脳以外の身体を含む人体機械化の最新テクノロジー動画は次の記事でまとめています。

⇒ サイボーグ技術が現実に！機械と人間の融合ー最新テクノロジー動画集

ブレインマシンインターフェースの最新研究には次の記事でも軽く触れています。

⇒　2019年前半に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ12選

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3Dプリンタで人工心臓の作成に成功、患者自身の細胞などを素材にー最新研究

チャールズ（管理人） — Fri, 19 Apr 2019 11:17:55 +0000

3Dプリンタで「印刷」された様々な人工臓器が、個々の患者に合わせて提供される日もそう遠くないかもしれない。科学誌「アドバンスト・サイエンス」に2019年4月に掲載されたNadav Noor氏らの研究では、3Dプリンタによって、患者自身の細胞などを素材とした人工心臓を作ることに成功したという。

アイキャッチ画像クレジット：Nadav Noor氏らの論文[CC]の補足資料

3Dプリンタで印刷した人工心臓

参考動画：Israeli scientists unveil world’s first 3D-printed heart （Israel）本研究を行ったイスラエル・テルアビブ大学のTal Dvir氏が、今回の人工心臓の発明について解説している。（英語のみ）

心臓病の治療

心臓血管疾患は、先進国で死因の第1位となっている。末期状態である心不全の患者を治療する唯一の方法は心臓移植であるが、心臓を提供するドナーの数は限られている。そのため、心臓を回復させるための新しい治療方法が必要とされているが、心臓パッチなど工学的なアプローチも代替の治療法として研究が進められているようだ。

患者自身の細胞を用いた人工心臓の作成

本研究で心臓パッチや人工心臓を作成した手順（Nadav Noor氏らの論文[CC]の図を改変）

人工心臓の作成手順として、Nadav Noor氏らの研究では、まず患者から腹膜の一部である大網の組織を採取した。採取した組織片から細胞を抽出し、残りの素材はハイドロゲル用に処理した。抽出した細胞はリプログラミングによってiPS細胞（人工多能性幹細胞）にしてから、心筋細胞と上皮細胞に分化させた。これらの細胞をハイドロゲルに封入して3Dプリント用のバイオインクを作成し、3D印刷を行った。

この人工心臓は患者自身の細胞などを素材として作られているため、移植しても拒絶反応を起こさないメリットがあると考えられる。

今回実験的に作られた人工心臓のサイズは高さ20mm、直径14mmと小型だったが、今後の応用として、個々の患者に合わせた人工臓器の提供や、新薬開発におけるスクリーニングなどへの活用が期待できるという。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal, Lior Wertheim, Tal Dvir. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Advanced Science, 2019; 1900344 DOI:10.1002/advs.201900344

管理人チャールズの感想

最新テクノロジーを医療に応用した、話題性の高い研究報告でした。こうした人工臓器は病気の治療のために使われることが想定されていると思いますが、将来的には、人体をテクノロジーによって積極的に改変する、いわゆる「トランスヒューマニズム」の方向で応用が進んでいく可能性もあるかもしれませんね。

人体のサイボーグ化の最新技術については次の記事でも触れています。　

サイボーグ技術が現実に！機械と人間の融合ー最新テクノロジー動画集　

人間と機械が融合した「サイボーグ」は、もはやSF世界の話ではなく現実に進行中のテクノロジーです。ひと昔前には想像できなかったような最新技術の一端を動画でご紹介します。アイキャッチ画像クレジット：Mario Sixtus 「私は色が見えませ...

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サイボーグ技術が現実に！機械と人間の融合ー最新テクノロジー動画集

チャールズ（管理人） — Mon, 10 Dec 2018 19:25:52 +0000

人間と機械が融合した「サイボーグ」は、もはやSF世界の話ではなく現実に進行中のテクノロジーです。ひと昔前には想像できなかったような最新技術の一端を動画でご紹介します。

アイキャッチ画像クレジット：Mario Sixtus [CC]

「私は色が見えませんが、色を聞くことができます」

出典：TEDの動画　”Neil Harbisson: I listen to color” 　(日本語字幕あり)

Neil Harbisson氏は生まれつき色を認識できなかったが、21歳のときから「電子アイ」（色の周波数を検出するセンサー）によって色を「聞く」ことができるようになった。今ではこのサイボーグ・デバイスは自分の体の一部だという。可視光に加えて、人の目では認識できない赤外線や紫外線まで聞けるようになり、人間の感覚の拡張に成功している。

義手

出典　The Guardian　”Beyond bionics: how the future of prosthetics is redefining humanity”

生まれつき片手がない女性・子供や、事故で手を失ったミュージシャン（ドラマー）へのインタビュー動画。3Dプリンターの出現により、安価な義手の作成も可能になりつつある。脳と直接つなぐブレインマシンインターフェース（後の動画を参照）の可能性についても言及している。

脳でコントロールできる義手（触覚も感知可能）

出典　Motherboard “The Mind-Controlled Bionic Arm With a Sense of Touch”

アライグマに襲われる事故により右腕を失ったMelissa Loomis氏は、米国のDARPAの支援のもとで開発されたハイテク義手の実験に参加した。この義手では、本人が頭で考える（念じる）だけで指を動かすことができる上、指先の触覚を感じとることができる。将来的に技術がさらに進歩すれば、自分の手をハイテク義手に交換することを望む人が現れる可能性もある。

義足

出典：TEDの動画　How we’ll become cyborgs and extend human potential | Hugh Herr

登山中の事故で両足を切断したHugh Herr氏は、24のセンサーと6つのマイクロプロセッサを持つ義足により、スキップしたり走ったりすることが可能となっている。この義足は、足を動かそうとする神経シグナルを読み取って、意図した通りの運動パターンを実現できる。ヒトから出力されたシグナルを義足が読み取るだけでなく、義足から脳へ入力される感覚情報を知覚することにもすでに成功している。ロッククライミング中の事故により片足を失ったJim Ewing氏は、このハイテク義足によって見事にクライミングへの復帰を果たしている。

エクソスケルトン（外骨格）

出典：House of Design　”CES 2018 – Suit X Exoskeleton at the Consumer Electronics Show”

エクソスケルトンによって、車椅子から立ち上がり歩行することが可能となっている。エクソスケルトン（またはパワードスーツ）は介護・医療機器としてだけでなく、肉体労働時のアシストや軍事目的でも開発・実用化が進んでいる。

3Dプリンターによる人工角膜

出典：Newcastle University　”Newcastle University 3D Print World’s First Human Corneas”

ニューカッスル大学が3Dプリンタによる角膜を世界で初めて作成した。角膜は眼の最も外側にある組織で、目の焦点を合わせる上で重要な役割を果たしている。しかし移植用の角膜は不足しており、世界中で1500万人以上が角膜移植を必要としている。ニューカッスル大学は幹細胞からなるバイオインクを用いて、わずか6分で角膜の造形に成功している。

※2019年には3Dプリンタで人工心臓が作成されています。

3Dプリンタで人工心臓の作成に成功、患者自身の細胞などを素材にー最新研究

3Dプリンタで「印刷」された様々な人工臓器が、個々の患者に合わせて提供される日もそう遠くないかもしれない。科学誌「アドバンスト・サイエンス」に2019年4月に掲載されたNadav Noor氏らの研究では、3Dプリンタによって、患者自身の細胞...

マイクロチップの体内への埋め込み

例えばスウェーデンではすでに3000人以上が米粒大のマイクロチップを皮膚の下に埋め込んでいる。このマイクロチップは鍵、クレジットカード、電車の切符などとして利用できる。機械の前で手をかざすだけでよく、紛失する心配もないため便利である一方、感染症のリスクや誰がどのようにデータを収集・利用するのかといったプライバシーの問題・超監視社会化を懸念する人もいる。

FOXNEWS： Saudi ‘Killer Chip’ Implant Would Track, Eliminate Undesirables

WIRED：米国防総省、兵士へのマイクロチップ埋め込み計画

朝日新聞：犬猫にマイクロチップ義務化　健康被害を懸念する声も

脳と体を直接つなぐ

出典：Bloomberg　”This Brain Implant Could Change Lives”

海の事故で脊髄を損傷して四肢麻痺となったIan Burkhart氏は、テクノロジーによって手を動かすことに成功した。現時点では脊髄の深刻な損傷を癒す生物学的方法はない。しかし近年、科学者たちは脳と体を直接つなぐ方法を開発しつつある。Ian Burkhart氏の脳には微小チップが埋め込まれた。そのチップから得られる脳の信号をコンピュータが解析して、Ian氏がどんな動きをしようと考えているかを解読する。そして電極を用いて筋肉を刺激することによって、Ian氏が意図した動きが実現される。

※脳と機械をつなぐブレインマシンインターフェースについては次の記事で詳しく取り上げています。

脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集

BMI（ブレインマシンインターフェース）など神経科学技術の急速な進歩によって、他人の脳にアクセスして情報を収集したり、他人の脳を操作できるようになる可能性がある。他人に勝手に心を読み取られないための社会基盤が必要だ。学術雑誌「生命科学、社...

番外編：サイボーグ昆虫

出典：Motherboard　”The Cyborg Beetles Designed to Save Human Lives”

シンガポール南洋理工大学の佐藤裕崇氏は、電極を用いて生きた昆虫の歩行や飛翔をリモート・コントロール（遠隔操作）することに成功している。人命救助といった平和的利用を目標としているという。

※2019年には、ヒトとラットの脳をつないでラットを操縦する実験に成功しています。

ヒトとラットの脳を接続してサイボーグ化したラットの歩行を操作ーブレイン・ブレイン・インターフェース最新技術　

脳に電極を埋め込まれてサイボーグ化したラットを、ヒトが念じるだけで操縦できるという、SFじみたテクノロジーがすでに現実化しています。英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年2月に掲載されたShaomin Zhang氏らの論文に...

【動画】昆虫サイズの極小ロボットが単独飛行に成功、太陽光電源を搭載

羽の幅3.5cm、重さ約0.26gの昆虫サイズの極小ロボットが、電源コードなしの単独飛行に初めて成功したようです。ハーバード大学が発表したこのロボットはRoboBee X-wingと名付けられ、4枚羽を持ち太陽光電源を搭載しているとのこと。...

管理人チャールズの感想

人間と機械の境界があいまいになり、人間とは何かについて根本的に見直しを迫られる日もそう遠くなさそうですね。さらに興味がある方はトランスヒューマニズム(transhumanism)に関する知見やレイ・カーツワイル氏の著作「ポスト・ヒューマン誕生」などに当たってみると良いかもしれません。※楽天へのアフィリエイトリンクを含んでいます

脳波の利用や、脳と機械をつなぐブレイン・マシン・インターフェース（BMI）については以下の記事でも取り上げています。

脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集

人工知能AIが脳を解読して、心の中のイメージの画像化に成功

人工知能があなたの心に浮かぶ映像を実際に描くことは、すでに可能になりつつあるらしい。米科学誌「プロス・コンピュテーショナル・バイオロジー」に2019年1月に掲載されたGuohua Shen氏らの論文*によれば、AIが脳の活動パターンを機械学...

2019年前半に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

2019年前半に世界的に話題になった論文・ニュース*をまとめました。生物に関係する話題や、健康・環境・テクノロジーなど、当サイトに関連する様々な分野の最新研究を取り上げています。ソースの学術論文の大半はオンラインで無料で閲覧できますので、...

「ナノ医療」（ナノテクノロジーの医療への応用）の最新テクノロジー動画は次の記事にまとめています。

体内で極小ナノロボットが活躍！動画で最新医療ナノテクノロジーの応用例を紹介

極小のナノロボットを体内に入れて病気の治療などを行う「ナノ医療」（ナノテクノロジーの医療への応用）が、近年注目を浴びています。当記事では実在するナノロボット・ナノマシンなどのさまざまな最新テクノロジーを動画でご紹介します。アイキャッチ画像...

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脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集

チャールズ（管理人） — Wed, 12 Jul 2017 06:09:28 +0000

BMI（ブレインマシンインターフェース）など神経科学技術の急速な進歩によって、他人の脳にアクセスして情報を収集したり、他人の脳を操作できるようになる可能性がある。他人に勝手に心を読み取られないための社会基盤が必要だ。

学術雑誌「生命科学、社会、政策」に今年掲載されたMarcello Ienca氏らの論文では、神経科学の急速な進歩に対応するため、「心のプライバシー権」など新たに4つの人権を提唱した。

脳を介した新技術の応用例

脳波でドローンをコントロール

参考動画：フロリダ大学が公開したドローンレースの様子

すでに2016年には、脳波でコントロールするドローンレースが行われた。

麻痺患者が脳から直接文字をタイピング

参考動画：スタンフォード大学による麻痺患者への応用例

体は麻痺していても、脳の運動野はアクティブだという。そこに小さな電極を埋め込み、個々のニューロンの電気シグナルを感知してコンピュータで読み取っている。

ロボットアーム（義手）を脳に直接つないで触覚を感知

参考動画：DARPA（アメリカ国防高等研究計画局）はロボット義手をヒトの脳につないで触覚を感知できることを初めて示した。

fMRIによる脳のスキャンの応用例など

・fMRI（機能的磁気共鳴画像法）による脳のスキャンでうつ病やアルツハイマー病を診断。

・指紋やパスワードに代わる個人の認証ツール（特定のキーワードに対する脳の反応の個人差を利用）

・fMRIで脳を分析することによる「ウソ発見器」（従来より高精度）

・fMRIによる脳のスキャンによって、被験者の政治的思想を推測

・脳のある領域の活性から犯罪者の再犯率を予想

など様々な実用化例・アイディアがある。

※脳波のモニタリングや操作については古くから特許も存在しており、研究の歴史は長いと思われる

ブレイン・マシン・インターフェイス（BMI）の将来

ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）とは脳と機械を直接つなぐ技術だ。

今年に入って、Facebookは脳から直接文字入力できるインターフェース（BCI）を開発中であることを発表し、起業家イーロン・マスク氏は新会社「Neuralink」を立ち上げ、脳とコンピュータを直接つなぐことを目指している。

EmotivやNeuroskyといった企業はすでにスマホやコンピューターとつなげる日常用途のワイヤレス・ヘッドセットを販売しており、脳波を利用した神経デバイスは、いずれキーボードやマウス・音声デバイスに取って代わる可能性もあるという。

倫理上の懸念

こうしたテクノロジーは医療や日常生活のあらゆる分野で大いに役立つことが期待される一方で、既存の法的枠組みでは対処しきれない新たな倫理的問題が懸念されている。

参考動画：TED「新しいブレインコンピュータインターフェース（BCI）」

将来は脳さえあれば肉体はいらない？テレパシーや記憶・感覚情報の共有・VRへの応用など、人間の生活が劇的に変化する可能性について言及している。

4つの新しい人権

Marcello Ienca氏らの論文では、こうした神経科学の急速な進歩に対応するため、新たに4つの人権を提唱した。心の中は、個人の自由を守る最後の砦だと言えるかもしれない。

１、自由に認識する権利（または「心を自分で決定する権利」、the right to cognitive liberty）

新しい神経科学のツールを利用して自分の心の状態を変えたり、逆にそれを拒んだりできる権利。

２、心のプライバシー権（the right to mental privacy）

現代では、ほとんどあらゆる個人情報がプライバシーの危機にさらされている。脳についての個人情報を保護してくれる特別な規則はまだない。つまり脳内盗聴・思考盗聴は法的に規制されていない。

３、心の完全性の権利（the right to mental integrity）

脳がコンピュータのようにハッキングされ、他人に操作・洗脳される危険がある。記憶の選択的消去や回復も将来的に問題となる可能性がある。

４、心理的な一貫性の権利（the right to psychological continuity）

脳への刺激・介入によって、個人のアイデンティティ・嗜好性・考え方などが改変されてしまう危険がある。自分自身を保つ権利。

管理人チャールズの感想

脳の情報を直接利用できるようになれば、テレパシーとかリアル「サトラレ」現象が本当に現実のものになるかもしれませんね。他人による操作や個人情報の収集はすでに十分行われているでしょうが、遺伝子にせよ脳にせよ、ヒトの根源的な部分を直接操作できるようになるというのは興味深いですが、やはり恐ろしくも感じてしまいますね。思考盗聴のようなテクノロジー犯罪に対処するための法的枠組みについては、早急な議論が必要でしょう。

2019年には、ヒトとラットの脳をつないでラットを操縦する実験に成功しています。

ヒトとラットの脳を接続してサイボーグ化したラットの歩行を操作ーブレイン・ブレイン・インターフェース最新技術　

人工知能はすでに、ヒトの脳内イメージの画像化に成功しています。

人工知能AIが脳を解読して、心の中のイメージの画像化に成功

顔認識テクノロジーによって、近い将来、機械が私たちの感情を監視するようになるかもしれません。

あなたの顔に一瞬現れる「微表情」からAIが本音の感情を読み取る！？ー最新心理学研究

顔の「微表情」とは、無意識のうちに本音の感情がかすかに一瞬現れるもので、怒りや喜び・悲しみなどの感情が読み取れるという。この微表情を人工知能で自動分析しようとする試みが、近年注目されている。セキュリティ分野や臨床診断、法廷での科学捜査など様...

脳以外の身体を含む人体機械化の最新テクノロジー動画は次の記事でまとめています。

サイボーグ技術が現実に！機械と人間の融合ー最新テクノロジー動画集　

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Ienca, M., Andorno, R. Towards new human rights in the age of neuroscience and neurotechnology. Life Sci Soc Policy 13, 5 (2017). https://doi.org/10.1186/s40504-017-0050-1

※当記事は新しい情報などを元に今後も更新する可能性があります。

The post 脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集 first appeared on ダーウィン・ジャーナル.