Research press release


Scientific Reports

Neuroscience: Brain-to-brain interface crosses continents


今回、M Nicolelisたちは、随意運動に関連する一次運動皮質や触覚に関連する体性感覚皮質といった主要な脳領域にマイクロワイヤーアレイを移植されたラットのペアを用いて研究を行った。「符号器」の役割を果たすラットには、触覚刺激又は視覚刺激の2つの選択肢から1つを選ばなければならない課題を行えるように訓練した。そして、その皮質活動を記録し、解析して、微小刺激パターンに変換し、「復号器」の役割を果たす第2のラットの対応する脳領域に転送した。「復号器」のラットには、「符号器」のラットの脳から提供された情報によって、そのラットと同じ行動決定ができるように学習させた。この両方の課題で、「復号器」のラットの成績は、偶然よりも有意に優れていた。このことは、情報の伝達が正確で安定していたことを示唆している。また、Nicolelisたちは、「符号器」と「復号器」のラットを数千マイル離して配置できることも実証した。つまり、ブレイン・ブレイン・インターフェースを用いて、ブラジルにいる「符号器」のラットから米国ノースカロライナ州の「復号器」のラットへの情報伝達に成功したのだ。


A brain-to-brain interface that allows the direct, real-time transfer of sensory and motor information between the brains of two rats is described in Scientific Reports this week. The results demonstrate a proof of concept for what could potentially represent a new form of animal communication.

Miguel Nicolelis and colleagues tested pairs of rats implanted with microwire arrays in the primary motor or somatosensory cortex, the main brain areas associated with voluntary movements and the sense of touch, respectively. One rat, the ‘encoder,’ was trained to perform tasks that required it to select from two choices of tactile or visual stimuli. Its cortical activity was recorded, analyzed and transferred into microstimulation patterns that were delivered to the corresponding brain region of the second rat, the ‘decoder,’ which learned to make similar behavioural decisions guided by the information provided by the encoder rat’s brain. In both tasks, decoder rats performed significantly better than chance, suggesting that the information transfer was accurate and stable. The authors also demonstrate that encoder and decoder rats can be separated by thousands of miles - the information was successfully transferred via the brain-to-brain interface from an encoder rat in Brazil to a decoder rat in North Carolina, USA.

The findings hint that the animals’ brains were coupled into a complex system, the authors speculate, suggesting that brain-to-brain interfaces could one day enable the brains of pairs or networks of animals to exchange, process and store information. Further research is needed to establish how the brain simultaneously integrates information received via the brain-to-brain interface and via natural stimuli.

doi: 10.1038/srep01319


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