筋萎縮性側索硬化症、脊髄損傷、脳卒中により運動機能、意志伝達に重度な障害を生じた患者さんに対しては現在、残念ながらなかなか有効な治療法がないのが現状です。そこで私達はブレイン・マシン・インターフェースという技術を用いて、傷害された運動・意志伝達機能を代行する装置の研究・開発に現在取り組んでいます。

現在、運動機能代行装置に関しては、商品化されたり医療器具として認可されているものはまだありません。また意志伝達代行装置としては筋電図や近接センサなどを用いてわずかに残された顔面筋の動きをとらえて画面操作ができるようにして意志伝達を可能にしているものがいくつか商品化されていますが、これらも顔面筋の動きが悪くなるとうまく使いにくい面が出てきます。特に筋萎縮性側索硬化症で閉じ込め症候群に近い状態では、筋肉の動きがほとんどなくなっても、脳の働きはほぼ保たれている場合が多いので、ブレイン・マシン・インターフェースを用いた方法が適していると言えます。

先に説明しましたように、筋萎縮性側索硬化症で最重症例では現状の意志伝達装置でもなかなか利用困難となる場合があります。このような場合でも脳の働きはほぼ保たれている場合が多いので、脳波などの脳信号から意図がくみ取れれば、意志伝達が可能になります。

脳波を利用したブレイン・マシン・インターフェースによる意志伝達方法として、P300意志伝達装置があります。このP300意志伝達装置は10年ほど前に考えられたもので、海外では筋萎縮側索硬化症での臨床研究がすでに行われて、その有効性が確かめられつつあります。

P300意志伝達装置はP300誘発電位という脳波の反応を応用した意志伝達装置です。まず患者さんは脳波用の電極を頭の皮膚の上に8カ所くらいはり付けます(図2)。私達が日本語用に開発した装置の画面には50音のひらがなが碁盤の目状に並べてあり、装置をスタートすると、文字がランダムに点滅します(図3)。自分が選びたい文字に注目していると、どの文字に注目しているかをコンピュータが誘発脳波を解析して判読し、10秒ほどで注目している文字を画面上に表示してくれます。これを続けることで、伝えたい言葉や文章を作ることができます(図4)。この装置の原理は、注目している文字が時々点灯したときに点灯後約0.3秒後にP300という大きな誘発電位が脳波で記録できるので、この反応をコンピュータで検知するというものです。

P300意志伝達装置は頭皮脳波を用いますが、私達は頭蓋内脳波を用いた運動機能代行装置の研究・開発も行っています。

また最近脳科学の進歩により脳信号から意図を読み取ることができるようになってきました。ニューラルデコーディングという技術です。最新の成果はテレビなどでご覧になった方もいらっしゃると思いますが、例えばNHKという文字を見ているときの脳血流をMRIという検査装置で計測して、ニューラルデコーディング技術を用いてしらべると、脳血流だけからNHKという字を見ていることが読み取れるところまで技術が進歩してきたのです。私達はこのニューラルデコーディング技術と硬膜下電極を用いて、患者さんの運動意図を正確にくみ取り、運動内容や運動開始時期を正確に推定して、患者さんが思った通りにロボットハンドをリアルタイムに動かせるようにするのが目標です。意志伝達に加えて、ロボットハンドを思い通りに動かすことができれば、患者さんの生活レベルは格段に改善することが期待されます。