脳インプラントでツイートできる未来

テクノロジー

What if you could control digital devices using just the power of thought? That’s the incredible promise behind the Stentrode — an implantable brain-computer interface that collects and wirelessly transmits information directly from the brain, without the need for open surgery. Neurotech entrepreneur Tom Oxley describes the intricacies of this breakthrough technology, which is currently enrolling participants in human trials, as well as how it could help restore dignity to those with disabilities — and transform the future of communication.

思考の力だけでデジタル機器をコントロールできたらどうなるでしょうか? それが、開腹手術を必要とせずに、脳から直接情報を収集し、ワイヤレスで送信する埋め込み型ブレインコンピューターインターフェースである Stentrode の背後にある信じられないほどの約束です。

ニューロテクノロジーの起業家であるトム・オクスリー氏は、現在人体治験に参加者を登録しているこの画期的なテクノロジーの複雑さと、障害を持つ人々の尊厳を回復し、コミュニケーションの未来を変革する方法について説明します。

タイトル A Brain Implant That Turns Your Thoughts Into Text
あなたの考えをテキストに変える脳インプラント
スピーカー トム・オクスリー
アップロード 2022/06/02

「あなたの考えをテキストに変える脳インプラント(A Brain Implant That Turns Your Thoughts Into Text)」の文字起こし

A few months ago, I surrendered the password to my Twitter account to let a person with paralysis tweet out their thoughts. But I mean that literally. Philip O’Keefe can’t use his fingers to type like you or I, but thanks to a tiny brain implant, he was able to send the following tweets. “Hello world! Short tweet. Monumental progress.” “No need for keystrokes or voices. I created this tweet just by thinking it.” “My hope is that I pave the way for people to be able to tweet through thoughts. Phil.”

Now you might be thinking there are some people out there who should not be allowed to tweet directly from their brain. I agree. But for people with paralysis and disability, this technology can be life-changing. I’m very excited to introduce you to Philip and Rodney. They both have a neurodegenerative disease called ALS, means they can’t move their hands or speak clearly, but they can now text thanks to a brain-computer interface or BCI. There were Philip’s brain signals up on the screen. They’re connected to their computers via Bluetooth. The device is fully internalized, invisible to the outside world, and they learn to control the keyboard with clicks directly coming from their brain.

Now BCIs conjure up images of science fiction like “The Matrix” with a cable jacked up into your brain through a hole in your skull. But I’m here to show you that the future can be much more elegant than that. So we got this group chat going, which I thought was a great idea, until they started roasting me about the TED Talk — Which they found hilarious. Thanks for the vote of confidence, guys, bloody Australians.

Now you can see it’s still quite slow for them to type this way, but this is like dial up speeds at the beginning of the Internet. This is a new Moore’s Law. We’re just getting started. That’s Philip. This has been the dream of patients and caregivers, doctors and scientists, for decades, and for good reason. You may know someone who’s lost the ability to use their hands, maybe from a stroke or a spinal cord injury or multiple sclerosis, paralysis. It comes in all shapes and sizes, from minor inconvenience to life-threatening.

During my neurology residency, I cared for a man in his 40s. He had a stroke and developed locked-in syndrome. Meant he couldn’t move his body, except for his eyes, left or right. His brain still worked like yours. He could see and hear and think and feel just like normal, but he couldn’t move or speak ever again. And in what were horrific circumstances, we supported his wish to be taken off life support. And so I’ve been wondering ever since, was there not anything else that could have been done? Connection is a fundamental human need. So many of our patients have lost the ability to speak, let alone type, for years, and they so desperately want to reconnect with their family, with their loved ones. You know what the main request we get is? Text messaging. And then email. Control over their smartphone. And shock horror, social media.

We’ve been speaking so much lately about the flaws of these technologies, but for people with paralysis, this is a return to life. BCIs make all of this possible. Now, part of the problem has been that BCIs typically require invasive surgery. This is the Utah Array. This is designed similarly to all other BCIs currently under development, which require drilling needles directly into the brain. Now, this has been the basis of critical fundamental research over the last 20 years and the early proof that this technology really can perform. But for patients, it means open-brain surgery, which involves cutting through the skull with a saw. And there are only about 150 functional neurosurgeons in the US that can perform this procedure.

Apart from the fact that the recovery is tricky, the brain doesn’t really like having needles put into it. It develops this foreign-body tissue rejection immune reaction over time. So I’ve been wondering, is there any other way into the brain? And there is, a secret back door. The blood vessels are the natural highways into the brain. These are hollow tubes that connect every corner of the brain. The largest vein at the top there is right next to the motor cortex. The exact part of the brain that we want to connect to to restore control to the outside world. How cool is that?

Now we already know how to travel through the blood vessels. We’ve been doing it for 40 years, mostly going to the heart. If anyone here today has had a heart attack, there’s a pretty good chance you’ve had a stent. A stent is a metal scaffold delivered through a catheter, which opens up like a flower into the blood vessel. Millions of stents are delivered each year, not in the OR, but in the cath lab or catheter laboratory. It’s now common in the cath lab to navigate up into the brain through the blood vessels. And there are 2,500 physicians who can now navigate their way up into the brain.

But what’s really amazing about this is that for BCIs we already know that devices can be left inside a blood vessel, cells grow over it, incorporate it into the wall like a tattoo under the skin, and we’re protected from that immune reaction. This is part of the reason why our team became the first in the world to receive a green light from the FDA to conduct clinical trials of a permanently implanted BCI.

So what we had to do was figure out a way to put a sensor, connected to this crosslinks of the stent that could record that brain activity. To do that, we had to do a complete overhaul of stent manufacturing. This is the end result. I think it’s very beautiful. Then connect it to a cable which brings the information out of the brain and do it all in a way that it can be delivered in the cath lab. This way we can make BCI accessible not to the thousands of people, but to the millions of people who need this technology. So it wasn’t easy, took us ten years, but I’m very excited to show you guys. We called this the Stentrode.

Graham Felstead, an incredible human being suffering with ALS, became the first person in the world to receive and use one of these brain-computer interfaces. And he has very generously offered you, the world, a chance to see what it looks like inside his brain. Would you like to see?

Audience: Yes!

TO: Seeing this video for the first time was one of the most incredible moments of my life. I was standing in the cath lab, Dr. Peter Mitchell had just completed the surgery and you can see the device, the outline of device, sitting inside the blood vessel there. So this popped up on the screen and it just felt like we were witnessing something new in the world. I had tingles down my spine, I’ve got them now thinking about it again. I turned to my colleague Pete, and I said something poetic and profound like, “Pete, holy shit!”

 

And then two hours later, something even more amazing happened. Graham woke up, and he asked, “Am I alive?” And our nurse Kristine broke out in tears of relief. It was a phenomenal moment.

Once it’s in place, it’s connected to this tiny antenna that sits under the skin in the chest. This collects the raw brain data and sends it out of the body wirelessly to then connect with external devices. It’s always on and ready to go. Kind of like how your brain is meant to work.

So here’s how it works. Our engineers work with our patients to decode specific movements. So we tell the patient, “Press down your foot.” So they’ll repeatedly press down their foot. You won’t see the foot moving because they’re paralyzed, but we’ve been able to determine which brain signals are generally linked to “Press down your foot.” The black dotted line is the moment of pressing down the foot, and you can see the brain signal is different before to after, which means we can turn that into a switch. Now we repeat this for several different types of movements, say, open/close your hand or pincer-grip your finger. Now, that may not seem like much, but these become the building blocks for every single interaction on a digital device that is needed for control. Converted to click, up, down, left, right, menu, back, etc.

But what’s really amazing is that to some degree, this process, our brain signals, are universal. So the brain signal for “Press down your foot” for me is the same as it is for you. Now this means that we’re creating a dictionary of the brain across all humans. This is going to make BCI truly scalable. As Philip once said to me, “It’s kind of like learning how to ride a bike. It takes a bit of practice, but once you’re rolling, it becomes natural. Now I just look on the screen where I want to click and I’m texting, messaging the world via Twitter.”

But Graham, he said, as his ALS was progressing, that it gave him immense comfort to know that even if his body was failing, he was always going to be able to tell his wife that he loved her.

In the future, I’m really excited about the breakthroughs BCI could deliver to other conditions like epilepsy, depression and dementia. But beyond that, what is this going to mean for humanity?

What’s really got me thinking is the future of communication. Take emotion. Have you ever considered how hard it is to express how you feel? You have to self-reflect, package the emotion into words, and then use the muscles of your mouth to speak those words. But you really just want someone to know how you feel. For some people with certain conditions, that’s impossible. So what if, rather than using your words, you could throw your emotion just for a few seconds? And have them really feel how you feel. At that moment, we would have realized that the necessary use of words to express our current state of being was always going to fall short. The full potential of the brain would then be unlocked.

But for right now, BCI is about restoring the lives of millions of people with paralysis. After years of feeling trapped, this technology promises the return of autonomy and independence. But what I really mean is dignity. Thank you.

「あなたの考えをテキストに変える脳インプラント(A Brain Implant That Turns Your Thoughts Into Text)」の和訳

数か月前、私は自分のTwitterアカウントのパスワードを明け渡し、麻痺のある人が彼らの思いをツイートできるようにしました。文字通りそうしたのです。フィリップ・オキーフは、あなたや私のように指を使ってタイプすることができませんが、小さな脳インプラントのおかげで、次のようなツイートを送ることができました。「こんにちは、世界! 短いツイート。画期的な進歩です。」 「キーストロークや声は必要ありません。私はこれを考えるだけでツイートしました。」 「私の願いは、人々が思考を通じてツイートできる道を開くことです。フィル」

さて、あなたはもしかしたら、脳から直接ツイートしてはいけない人がいると考えているかもしれません。(笑い) 私も同意します。しかし、麻痺や障害のある人々にとって、この技術は人生を変えることができます。フィリップとロドニーを紹介するのがとても楽しみです。彼らはともにALSという神経変性疾患を患っており、手を動かしたりはっきり話したりすることができませんが、脳コンピュータインターフェースまたはBCIのおかげで今はテキストを打つことができます。画面にフィリップの脳の信号が表示されています。それらはBluetoothを介してコンピュータに接続されています。この装置は完全に内部化されており、外部の世界からは見えません。そして、彼らは自分の脳から直接出てくるクリックでキーボードを制御する方法を学んでいます。

今、BCIは「マトリックス」のようなSFのイメージを呼び起こします。脳に穴を開けてケーブルを挿入するようなものです。しかし、私はここにいます。未来はそれよりもずっと優雅であることをあなたに示すためです。私たちはこのグループチャットを始めました。素晴らしいアイデアだと思ったんですが、TEDトークについて私をからかい始めたところ、そこからは良いアイデアだと思えなくなってしまいました。(笑い) 彼らはそれを大笑いしていました。自信を持ってくれてありがとう、やれやれ、オーストラリア人め。

彼らにとってこの方法で打つのはまだかなり遅いですが、これはインターネットの初期のダイヤルアップのようなものです。これが新しいムーアの法則です。私たちはまだ始まったばかりです。(笑い)

それがフィリップです。これは何十年もの間、患者や介護者、医師や科学者の夢であり、それには理由があります。脳卒中や脊髄損傷、多発性硬化症、麻痺などにより、手を使う能力を失った人がいるかもしれません。それはさまざまな形や大きさで現れ、小さな不便から命にかかわるものまでさまざまです。

私が神経学のレジデンシーで働いていたとき、40代の男性を看護しました。彼は脳卒中を患い、ロックイン症候群を発症しました。彼は、目を左右に動かすことを除いて、体を動かすことができませんでした。彼の脳はまだあなたのように動作していました。彼は普通と同じように見たり聞いたり考えたり感じたりすることができましたが、二度と動くことも話すこともできませんでした。そして、恐ろしい状況でしたが、彼が延命治療から外されることを望むことを支援しました。それ以来、ずっと考えています。他に何かできなかったのでしょうか?つながりは根本的な人間の必要性です。私たちの多くの患者が、数年間話すことさえできなくなっており、家族や愛する人と再びつながりたいと切望しています。一番のリクエストはわかりますか?テキストメッセージです。そしてメール。スマートフォンの制御です。そして驚くべきことに、ソーシャルメディアです。

最近、これらの技術の欠点についてたくさん話してきましたが、麻痺の人々にとって、これは生活への復帰です。BCIがこれを可能にします。問題の一部は、BCIが通常、侵襲的な手術が必要とされることでした。これがユタアレイです。これは現在開発中の他のすべてのBCIと同様に設計されており、脳に針を直接刺すことを必要とします。これは過去20年間の重要な基礎研究の基盤であり、この技術が本当に機能することの初期の証拠でした。しかし、患者にとっては、頭蓋骨をのこぎりで切開する開頭手術を意味し、この手術を行うことができる米国の機能的な神経外科医は約150人しかいません。

回復が難しいという事実に加えて、脳は実際には針を刺されるのが好きではありません。時間の経過とともに、外来体組織拒絶免疫反応が形成されます。ですから、私は考えてきました。他に脳に入る方法はないのでしょうか?あります。秘密の裏口があります。血管は脳への自然なハイウェイです。これらは脳のあらゆる隅につながる中空の管です。上部の最大の静脈は運動皮質のすぐそばにあります。私たちが外部世界とのコントロールを回復したいと考えている脳の正確な部分です。それはすごくクールですね。

血管を通って移動する方法は既に知っています。これを40年間ほど行ってきましたが、主に心臓への移動です。今日ここにいる人の中に心臓発作を経験した人がいれば、ステントを装着した可能性がかなり高いです。ステントはカテーテルを介して運搬される金属製の足場で、血管内で花のように開きます。毎年何百万ものステントがカテーテル室またはカテーテル実験室で運搬されています。現在、カテーテル室で血管を通って脳内に進入することが一般的になっています。そして、現在は2,500人の医師が脳内に進入する方法を知っています。

しかし、これについて本当に素晴らしいことは、BCIでは既に装置を血管内に残すことができることです。細胞がそれを覆い、皮膚下のタトゥーのように壁に取り込み、私たちはその免疫反応から保護されます。これは、私たちのチームがBCIを永久に埋め込まれたクリニカルトライアルを行うためにFDAから初めての承認を得た理由の一部です。

したいことは、ステントのこの交差点に接続されたセンサーを脳活動を記録できるようにする方法を見つけることでした。それを実現するために、ステントの製造全体を完全に見直さなければなりませんでした。これが最終的な結果です。とても美しいと思います。それから、脳から情報を持ち出すケーブルに接続し、すべてがカテーテル室で実施可能な方法で行います。この方法で、この技術が必要な数千人ではなく、数百万人に利用可能になります。それは簡単ではありませんでしたが、私たちは10年かかりました。しかし、みなさんに見せるのがとても楽しみです。私たちはこれをステントロードと呼びました。

ALSを患う素晴らしい人間であるグラハム・フェルステッドは、この脳-コンピュータインターフェースの最初の受益者であり、使用者となりました。そして、彼はとても寛大にも、あなた、世界に、彼の脳の中を見る機会を提供しています。見たいですか?

聴衆:はい!

TO:このビデオを初めて見たときは、私の人生で最も信じられない瞬間の1つでした。私はカテーテル室に立っていて、ピーター・ミッチェル博士が手術を終えたばかりで、画面にデバイスの概要が表示されています。それが画面に現れたとき、まるで私たちが世界で何か新しいものを目撃しているような感じがしました。私の背筋にはぞくんとした感じがし、また考えていると今でも同じです。私は同僚のピートに振り返って、何か詩的で深遠なことを言いました。”ピート、まったくもってすごい!”

そして、その2時間後、さらに驚くべきことが起こりました。グラハムが目を覚まし、「私は生きているのか?」と尋ねました。そして私たちの看護師クリスティンは安堵の涙にくれました。それは素晴らしい瞬間でした。

一度装着されると、それは胸の皮膚の下にある小さなアンテナに接続されます。これは脳の生データを収集し、それを体の外に無線で送信し、外部デバイスと接続します。それは常にオンで動作準備ができています。まるであなたの脳が動作するようなものです。

では、これがどのように機能するかです。私たちのエンジニアは患者と協力して特定の動作をデコードします。だから私たちは患者に、「足を踏み込んでください」と伝えます。それで彼らは何度も足を踏み込むでしょう。足が動いているのは見えません、なぜなら彼らは麻痺しているからですが、「足を踏み込んでください」と一般に関連する脳信号を特定できました。黒点線は足を踏み込む瞬間で、脳信号が以前と以後で異なることがわかります。つまり、それをスイッチに変換できます。今度は、いくつかの異なるタイプの動きに対してこれを繰り返します。例えば、手を開閉する、指を挟むなどです。これは大したことのようには思えないかもしれませんが、これらは制御に必要なデジタルデバイスのすべての相互作用の基礎となります。クリック、上下左右、メニュー、バックなどに変換されます。

しかし、本当に驚くべきことは、ある程度、このプロセス、私たちの脳信号が普遍的であることです。私にとっての「足を踏み込んでください」という脳信号は、あなたにとっても同じです。これは、私たちがすべての人間を対象に脳の辞書を作成していることを意味します。これにより、BCIは本当にスケーラブルになります。フィリップがかつて私に言ったように、「それは自転車の乗り方を学ぶのにちょっと練習が必要ですが、一度乗り始めると自然になります。今では、画面を見てクリックしたい場所を見て、ツイッターを通じて世界にメッセージを送っています。」

しかし、グラハムは、ALSが進行していく中で、たとえ彼の体が衰弱しても、彼は常に彼の妻に愛していると伝えることができるということが彼にとって非常に安心だと述べました。

将来、BCIがてんかん、うつ病、認知症などの他の疾患にもたらす革新に本当に興奮しています。しかし、それ以上に、これが人類にとって何を意味するのでしょうか?

私が本当に考え込んでいるのは、コミュニケーションの未来です。感情を取り上げましょう。自分の気持ちを表現するのはどれほど難しいか考えたことがありますか? 自己反省をし、感情を言葉にまとめ、その言葉を話すために口の筋肉を使わなければなりません。しかし、あなたは本当に自分の気持ちを知ってほしいだけです。特定の状態で、それが不可能な人もいます。だから、言葉を使う代わりに、たった数秒で感情を投げることができたらどうでしょうか? そして、彼らが本当にあなたの気持ちを感じることができます。その瞬間、私たちは現在の存在状態を表現するために言葉を必要とするということがいつも不十分であることを認識します。そのとき、脳の完全な潜在能力が開放されるでしょう。

しかし、今のところ、BCIは麻痺を患う数百万人の生活を取り戻すことについてです。長年閉じ込められていた後、この技術は自律性と独立性の復活を約束します。しかし、私が本当に言いたいのは尊厳です。ありがとう。

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