念じるだけで物を動かす脳のフシギBMI (Brain-machine Interface)

念じるだけで物を動かす脳のフシギBMI
(Brain-machine Interface)


若き日の興奮の余韻
赤が鮮やかな庭の花dwonsize
(赤が鮮やかな庭の花)
少し前の朝日新聞(2011年11月3日朝刊3面)にも載ったのでご存じの方も多いかも、ですが、昔々30年くらい前にこの分野のパイオニアの一人でMan-Machine-Interface(BMIも含む概念)を提唱しMITメディアラボを創設した計算機科学者Nicholas Negroponte氏の来日講演を興奮して聴いたのを思い出し、サイエンス小ネタにしました。写真がないので咲き始めた庭の花を添えています。





念じることでヴァーチャル世界を操作
Miguel Nicolelis氏(米Duke大)の研究チームは、サル君の「手で物を掴む」“意志”とそれにより「手を動かす」“指令”をその脳の神経活動から読み取ってコンピュータソフトにしておき、今度はサル君が「手を動かそう」と “念じる”神経活動を検出するだけで手の動きそっくりにコンピュータ画面上のヴァーチャルな「仮想の手」を動かすことに成功したそうです。出典①②③

ヌヌ、お前はヨーダか!、いえ、BMIです
薄いピンクの庭の花downsize
(薄いピンクが優しい庭の花)
この間サル君、“念じる”だけ、何~んにもしていません、さては君はヨーダか!いえ、これがBMIです。(BMI: ブレイン・マシン・インタフェース、Brain-machine Interface)出典①②③④⑤


脳の電気信号でロボットアームを遠隔操作
少し前に同研究グループは、サル君が“動かそうと思った”手の動きの神経活動を読んで、その通りに隣の部屋のロボットアームが(更に離れた街でも)動きジュースのコップを掴むのに成功しています。出典④

「ガンダム」が「エヴァ」へ進化
陽に映える黄色の庭の花downsize
(陽に映える黄色い庭の花)
一つ前の「脳がロボットアームを動かす」のを“ガンダム”とすると、今回の「脳で仮想の手を動かす」のは“エヴァンゲリオン”のレベルになったということかな?


「思ったこと」と「機械」をつなぐもの; BMI
つまり①思ったこと=脳の神経活動“Brain”と、②画面の手やロボットアーム=非生命の機械”Machine”を、③つなぐもの“Interface” → “Brain Machine Interface”、略してBMIです。出典④⑤

開発すれば人に優しい技術になります
清楚な姿の白い庭の花downsize
(清楚な姿の白い庭の花)
お気づきのようにこのBMIの技術がもっと進めば、体に障害を持つ人、老齢や病気で体がうまく動かない人の“体”に代わって“思ったこと”を機械がやってくれるようになると期待されています。


見えていても感触がないと手袋を落としますよ
しかし、繊細で正確な動作には動作とつながった感覚、つまり視覚ではなく触覚からのフィードバックが必要です。スキー場で凍えて指の感覚がないとストックや手袋を落としませんか?見えているのに・・・。でも暗闇でボタンをとめられますよね。だから動作には触覚が必要です。出典④

触覚を使うのは大事な一歩
うぶ毛が輝く庭のサクラソウdownsize
(うぶ毛が輝く庭のサクラソウ)
触覚も組み込んだBMIを実現した今回の研究成果は、動かない体に代わって意志の通りに、しかも上手にやれるBMIへの重要な一歩だそうです。出典①②④


ゲーマー猿 【蛇足その1-1】
少し解説しますと・・、まずサル君にジョイスティックを使うゲームをやってもらい(結構ゲーム好きみたいです)、コンピュータ画面上のヴァーチャルな「仮想の手」が同じく画面上のボールのような物体にうまく触れたら、ハイ、ごほうび。出典①②③

念じて仮想の手を動かす 【蛇足その1-2】
上達したところでジョイスティックは撤去、今度は“サル君の念力”、じゃなくて「BMI」を使って画面の「仮想の手」を動かしボールを取ってもらいます、もちろんうまくやれば、ごほうび。出典①②③

意志の電気信号を読み取る 【蛇足その1-3】
サル君が「手をこう動かしてボールをつかもう」と思った脳の神経活動(たくさんの電気信号)を読み取り、その通りに画面上の“手”が画面の物体を捕まえる、ということです。出典①②③

ジョイスティックを操るエリート猿 【蛇足その2】
余談ですが、この実験の主役のサル君はマカクザル(Macaca)で同じ属にニホンザルも含みますが、類人猿とは違い野生では道具は使わないそうです。だからジョイスティックを操るだけでも実はスゴイことなんです。出典⑤

脳の出入力を電極で読み取る 【蛇足その3-1】
蛇足の余談としてもう少し詳しく言いますと・・・。サル君の脳の運動野(体の各所の筋肉に動きの指令を出す部位)と体性感覚野(触覚や筋肉や関節の感覚器からの情報で手足などの空間位置を検出し、動きにフィードバックをかけて微調整する部位)には予め極細の電極の束を埋め込んでおきます。出典①②④

意志と動作の流れをコンピュータソフトに 【蛇足その3-2】
次にサル君に動作を何度もやってもらい、「手で掴む」ときの一連の神経ネットワークの活動の計測データをソフトにします。こんな感じで、(ごほうびがもらえるから)このボールをうまく掴みたい→手をこう動かしてこのボールを掴もう→確かに物を掴んでいるぞ・・・と。出典①②④

ソフトが脳の指令で動く 【蛇足その3-3】
ソフトが完成したらシステムに組み込みます。するとサル君が「掴もう」と思うだけで、ソフトが“掴むときの”「手の動き」をロボットアームや画面の仮想の手の動きに再現するという訳です。出典①②④

出典①: 日経サイエンス2012年2月号P.19、「さわれなくても感触」
出典②: natureダイジェスト2011年12月号、P.9「脳がヴァーチャルな物体を『感じる』」”Monkey brains ‘feel’ virtual objects” Susan Young氏
出典③: 朝日新聞 2011年11月3日朝刊33面科学「脳の信号で仮想の『手』」
出典④: “Beyond Boundaries”「越境する脳」2011年、Miguel Nicolelis氏著、鍛原多恵子氏訳(2011年、早川書房)
出典⑤: 「つながる脳」”Social Brains” 2009年、藤井直敬氏著(NTT出版


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コメント

Re: No title

みゆきん様、訪問そしてコメントありがとうございます。パリを離れて数年、パリにも春がきているのでしょう、きっと。東北は寒いだけに春がはじけるように来るんでしょうね、桜が一番美しいのは東北だと思います。ヨーロッパも同じ、冬明けに花が一斉パっとに咲きますから。これを励みにまたフランス話を書きますね。

> 今のフランスの気候はどんなかな?
> こっちは、4月だというのに、まだ真冬の東北です。
> 今日も頑張った、明日もガンバンベー♪

No title

今のフランスの気候はどんなかな?
こっちは、4月だというのに、まだ真冬の東北です。
今日も頑張った、明日もガンバンベー♪
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