低侵襲的Brain Machine Interface―リハビリテーションに何をもたらすか―

はじめに

　Brain machine interface（BMI）あるいはbrain computer interface（BCI）と呼ばれる技術は一般的には「脳と機械の間で情報をやり取りして運動や感覚機能を補填しようとするもの」とされている^1,2）．私どもはその役割を明確にするため，これに「人と社会の役にたてる」という条件を加えたいと考えている（図1）．まだ実用化の手前の段階であるが，脳科学と工学技術の組合せにより，近い将来に大きな進展が期待される．BMIは脳信号をやり取りする手段により非侵襲的BMIと侵襲的BMIに分けることができる^3）．非侵襲的BMIとは，頭皮脳波（EEG），脳磁図（MEG），機能的MRI（fMRI），近赤外線計測（NIRS）などのように脳信号の取得に手術的操作を要さないものであり，侵襲的BMIでは開頭手術などにより頭蓋内電極を設置して種々の神経電気活動を計測するものである（図2）．侵襲的BMIは手術を要するという大きなデメリットがあるが，極めて良質な信号が得られるという捨てがたいメリットがある．侵襲的BMIはさらに用いる電極の種類により，高侵襲的BMIと低侵襲的BMIに分けることができる（図3）．高侵襲的BMIでは脳情報取得に刺入電極を用い，脳実質の損傷をともなう．これに対し，低侵襲的BMIでは，開頭はするものの，電極を硬膜下腔（すなわち脳表）に設置するだけであり脳組織の直接的損傷を避けることができる．そのため，ヒト脳では刺入電極は使用がためらわれるが，硬膜下電極（脳表電極）は脳神経外科領域で実際にてんかんや脳腫瘍の術前検査として一時的に設置されたり，難治性の疼痛に対する運動野電気刺激療法として永久留置されており^4～6），安全性や安定性について臨床経験が蓄積されている．本稿では刺入電極を用いて動物で進められてきた高侵襲的BMIのこれまでの成果の一部を紹介し，ついで私どもがヒトを対象として進めている低侵襲的BMIの開発状況を紹介したい．