Research press release

神経補綴システムを使ってヒトが行うカーソル制御でこれまでで最高の成績が得られた

Nature Medicine

Neural prosthetic cursor control achieves highest human performance to date

四肢麻痺の患者の脳が発する神経シグナルを解読して、こうした患者がコンピューターのカーソルの動きを制御できるようにする神経補綴システムについて、新しい成果が報告されている。2人の筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者がこのシステムを使ってカーソル制御を行い、ヒトが行った例としてはこれまでで最高の成績が得られた。

脳卒中や脊髄損傷、神経変性疾患などのために麻痺が生じた患者の場合、随意運動を制御する健常な脳回路を再活用できるようになれば、生活の質が改善されると思われる。これまでに行われた概念証明のための臨床試験では、神経活動を解読してコンピューターのカーソルやロボット肢を制御するのは可能であることが実証されている。しかし、このような技術を臨床で広く使えるようにするには、神経補綴システムの性能をもっと高める必要があった。

J Hendersonたちは、非ヒト霊長類を使った研究で開発した神経補綴システムを臨床に適用して多数の施設でパイロット臨床試験を行い、その一例として2人のALS患者での結果を報告している。この2人の患者には、前もって外科手術によって微小電極群を運動皮質に埋め込んでおき、指の動きを想起した際の神経活動を記録した。そしてこの電極群を、神経活動を二次元運動のコマンドに翻訳する改良型解読アルゴリズムを備えた神経補綴システムに連結した。2人の患者は、神経活動によるカーソル制御を、以前のシステムを使った場合より速く、かつずっと正確に行うことができた。さらに、以前の解読アルゴリズムと今回の改良型アルゴリズムを、患者には知らせずに交互に使う実験を行い、この新しいアルゴリズムによって作業成績が客観的にも主観的にも改善されたことが明らかになった。

運動障害の原因の違いやさまざまな個人差など、他の要因がこの神経補綴システムの性能にどう影響する可能性があるかを明らかにするには、さらなる研究が必要である。

A neural prosthetic system that decodes brain-derived neuronal signals to enable people with tetraplegia to control the movement of a computer cursor is described in a paper published online this week in Nature Medicine. The neural cursor control demonstrated in two people with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) represents the highest performance achieved in humans to date.

For people who have become paralyzed as a result of stroke, spinal cord injury or neurodegenerative disease, the ability to re-engage healthy brain circuits that control voluntary movement has the potential to improve quality of life. Previous proof-of-concept clinical trials have demonstrated that neural activity can be decoded to enable control of computer cursors and robotic limbs. However, better neural prosthesis performance is required before an attempt can be made to transition these technologies into widespread clinical use.

Jaimie Henderson and colleagues report the clinical translation of a neural prosthetic system, developed in nonhuman primate studies, for use by two people with ALS as part of a multi-site pilot clinical trial.

These two patients had previously undergone surgery to implant microelectrode arrays into their motor cortices to record neural activity corresponding to imagined finger movements. The array was coupled to a neural prosthetic system with an improved decoding algorithm to translate neural activity into two-dimensional movement commands. The patients showed faster and more precise neural cursor control than that obtained in a prior study. Furthermore, an experiment that alternated, without the participants' knowledge, between a previous version of the decoding algorithm and the improved version developed here revealed that the new algorithm results in both objective and subjective improvements in task performance.

Further work is required to determine how other factors, including the different causes of motor impairment or other variation between individuals, may affect the performance of this system.

doi: 10.1038/nm.3953

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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