中国、世界初の超柔軟小型脳機インターフェース臨床試験に成功：高精度神経信号収集で患者の生活質向上を目指す

中国侵入式脳機械インターフェースが臨床試験段階に 近日、中国科学院の脳科学と智能技術優秀イノベーションセンターが率いる研究チームは、中国初の侵入式脳機械インターフェース（BMI）の前向き臨床試験を成功裏に進めました。これにより、中国は世界で2番目にこの技術の臨床試験段階に進んだ国となりました。 チームが開発した超柔軟な神経電極は、世界最小サイズで、国外製品の1/5から1/7ほどの断面積を持っています。柔軟性は百倍以上で、脳組織への損傷を大きく抑えています。高密度で広範囲な神経信号の長期安定収集能力を持つこの電極は、これまでにマウス、サル、そしてヒトの脳への長期植込みと安定記録を実現しています。これらは、脳機械インターフェースにおける組織相性とチャネル帯域幅の問題に革新的なソリューションを提供しています。 この侵入式BMIシステムは、国内唯一の単神経細胞スパイク信号を長期安定して収集できる認証取得済み製品です。ミリ秒レベルで単神経細胞レベルの信号を捕捉する能力が、アプリケーションに適した優れた神経電気信号データベースを提供します。植込み体は直径26mm、厚さは6mm未満で、コインサイズの世界最小サイズとなっています。国外の類似製品よりも少ない数の電極で同様の制御レベルを達成でき、患者の利益とリスクのバランスを改善しています。 また、研究チームは独自のオンライン学習フレームワークを開発して、神経デコーダーの動的な最適化を達成しました。パラメータの自己調整機能を備えたこのフレームワークは、デコーダーの最適化と神経の可塑性を調和し、従来の静的デコーダーが神経信号の時変特性に対応しにくいという課題を解決しています。柔軟電極の信号収集中での安定性と、高精度な神経放電の推定策を組み合わせることで、低遅延、高堅牢性、複数日にわたる安定したリアルタイム神経信号解碼が可能になりました。 動物実験では、サルの運動皮質の手部や腕部の機能ゾーンにこのBMIシステムが植込まれ、サルは訓練によって神経活動のみでコンピュータカーソルを動かすことができ、さらに目標指向型の脳制御打鍵も成功しました。その後、植入体が安全に取り外され、同じ頭蓋骨開孔部位に新しい植入体が再植込されました。術後、システムは持続的に安定し、感染や電極の故障も見られず、サルは新システムにも素早く適応しました。 初の临床試験では、高電圧事故により四肢を失った男性が対象となりました。手術前に、MRIとCT画像技術を用いて、受容者の专享三次元モデルと人間の脳運動皮質の詳細な機能地図が再構築されました。手術はミリメートル単位の精度で行われ、安全性と効果性が最大限に保たれました。2025年3月の植込み以来、システムは安定した運転を続け、感染や電極の故障もなしで2ヶ月余りが経過しています。2〜3週間のトレーニングで、受容者はチェスをプレイや車レースゲームの操作など、通常の人による画面タッチパッドの制御に匹敵する性能を持つようになりました。 次に、研究チームは受容者にロボットアームを使用させ、物の掴み方やコップの持ち上げ方などの物理的な日常生活動作を実現することが目指されます。さらに、このシステムは複雑な物理外設の制御、例えばロボット犬や具象化AIロボットの操作に応用される予定で、受容者の生活の境界を拡張します。 将来、この侵入式脳機械インターフェースシステムは、完全脊髄損傷、両側上肢切断、筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの患者を苦しめる百万人規模の病気に大きく貢献し、生活の質の向上が期待されます。