脳機インタフェース研究がミラーニューロンの実体を解明

ブラウン大学とマサチューセッツ総合病院神経テクノロジーセンター、および退役軍人省神経修復センターによる共同研究グループが、頭蓋内脳機器インターフェース（BCI）を用いた運動皮質の観察神経活動に関する新たな知見を学術誌PNASに発表した。本研究は四肢麻痺者の機能回復を目指す臨床試験BrainGateの一環として実施された。 運動皮質に微小電極アレイを植立した被験者に対し、人間の手から人間型ロボットの手、三本爪グリーパー、抽象的な立方体まで人間らしさが段階的に異なる握り動作のアニメーション視聴中、単一ニューロンの活動記録を取得した。観察神経活動は刺激の人間らしさに比例して変化し、人間に最も類似した形状で発火が最も活発、機械度や抽象度が高まるにつれて段階的に低下した。これは観察反応が特定のミラーニューロン細胞の発火ではなく、視覚入力に対するニューラルネットワーク全体の勾配応答であることを示している。 被験者が自らの運動を試みる状況では、刺激の人間らしさに関わらず神経活動が同等になり、自発的な運動信号が観察信号を大きく上回ることが確認された。また、抽象的なドットパターンアニメーションを用いた実験では、被験者がその形状を手と認知する転換点を境に神経活動が顕著に上昇した。これは視覚情報による処理に加え、上位からの認知コンテキストが観察反応を誘導している可能性を示唆している。 本研究は、視覚フィードバックの質や形状の人間らしさがBCI制御に与える影響を解明し、次世代補装具デバイスの設計指針を提供する。同時に、自己動作と他者動作の皮質処理メカニズムに関する基礎神経科学の知見を進展させ、神経損傷者の機能回復支援技術の最適化に寄与すると研究チームは結論づけている。