不気味な響きの新たな研究によると、脳インプラントのおかげでサルは現実ではない形を視認できるようになったという。この技術は将来、人間の人工視覚を可能にするかもしれない。
研究者たちは、高解像度の神経補綴装置を用いて、サルに識別可能な形状、さらにはそれらの形状の動きさえも知覚させることに成功しました。Science誌に掲載されているように、この装置はサルの視覚野に埋め込まれ、眼光現象と呼ばれる光の点をサルに見せます。これらの人工的な点は意味のあるパターンで表示され、最終的には現実世界の物体を表現できるようになるため、失明治療における画期的な進歩となるでしょう。
「視覚皮質への電気刺激は、網膜の重度の変性や眼や視神経の損傷を回避して、失明者の視力を回復させる方法として長い間提案されてきた」と著者らは新論文に書いている。
このアイデアは実のところ1970年代にまで遡り、科学者たちは脳を刺激して人工画像を生成する試みを数多く行ってきました。しかし、従来の解決策では一度に生成できるデータ量、つまりピクセル数が少なかったため、実用性が大きく制限されていました。1,024個の電極を備えた脳インプラントを科学者たちが開発したこの新しいアプローチは、最先端のインプラント技術、すなわち新素材と優れたマイクロエレクトロニクスによって実現しました。さらに、この新しいインプラントは以前のものよりも安定性と耐久性に優れています。
電極は、視覚皮質に微小な電気刺激を与えることで機能します。これにより、閃光（フォスフェン）の知覚が誘発され、人間の視野の特定の領域に閃光が現れます。この実験では、2頭のオスのアカゲザルの視野に閃光が現れました。
論文によると、オランダ神経科学研究所のピーター・ロルフセマ氏率いる科学者たちは、1,024チャンネルの神経補綴装置を用いて、「解釈可能な人工知覚」を喚起することに成功した。これは複数の閃光が同時に出現することで構成される。このインプラントによって可能になった人工ピクセルの数は前例のないもので、従来のインプラントでは電極数は200個を超えることはなかった。
私はロルフセマ氏に、サルたちが何を見ているのか説明するよう頼んだ。
「一番分かりやすい例えはマトリックスボードです」と彼はメールで説明した。「電球を一つ点灯させると、見る人は光の点を目にします。これは単一の閃光（フォスフェン）のようなものです。しかし、複数の電球をパターンとして点灯させることで、意味のある情報を伝えることができます。それは、形状情報を伝える閃光のパターンと言えるでしょう。」
実験の第一段階では、ロエルフセマ氏と彼の同僚たちは、2匹のサルが正常な視力を持っていたため、現実世界で提示された点のパターンを追跡・識別できるように訓練しました。その後、この訓練を閃光を用いて再現しました。ロエルフセマ氏によると、訓練プロセスは容易で、チームは「小さなステップ」を踏んで「サルが常に何をすべきかを理解できるように」しているとのことです。
脳インプラントを装着したサルたちは、まず眼球を動かして閃光の位置を示すといった基本的な課題を遂行するよう指示されました。その後、より複雑な課題、例えば閃光の動きを示す課題（閃光の直線的な連続を誘発することで行う）をサルたちは行いました。驚くべきことに、サルたちは8～15個の電極を同時に放電させることで生成される文字を識別することもできました。
「電極を埋め込む前に、目を使う作業のために徹底的に訓練しました」とロルフセマ氏は語った。「しかし、脳手術後に義肢のスイッチを入れると、脳に埋め込まれたパターンを彼らがすぐに認識してくれたので、私たちは感激しました。彼らが最初に視覚的に認識することを学んだのと同じパターンだったのです。」
サルたちは線、動く点、文字などの形状を認識でき、人工視覚の有望なデモンストレーションとなりました。将来的には、同様の技術が、重度の眼損傷や眼および視神経の変性疾患を患う人々の治療にも活用される可能性があります。なぜなら、このインプラントは眼における視覚処理を回避し、脳の視覚皮質に直接作用するからです。
限界としては、研究で使用された電極は数年で劣化し、機能しなくなるという点が挙げられる。ロルフセマ氏によると、研究チームは現在、神経補綴装置の寿命を延ばすために、他の電極素材を研究しているという。
この実験は、NIHの実験動物の飼育と使用に関するガイドラインに準拠していました。ロルフセマ氏は、この種の実験では動物福祉が「極めて重要」だと述べ、彼のチームはサルが「良好な環境」で飼育されるよう徹底しました。もしサルが不快な思いをすれば、「協力して実験に参加しないだろう」と彼は言いました。
https://gizmodo.com/technologically-assisted-telepathy-demonstrated-in-huma-1630047523
閃光知覚を誘発する脳インプラントは、既に人間に使用されています。例えば、2014年に行われた興味深い実験では、脳間コミュニケーションの初歩的な形態を可能にしました。さらに、今回の研究の共著者であるスペイン、エルチェのミゲル・エルナンデス大学のエドゥアルド・フェルナンデス氏は、既に同じタイプの電極を視覚障害者に装着して実験を行っていますが、その際、電極の数ははるかに少なく（そのためパターンは識別できませんでした）、その効果は実証されていません。
人工視覚の可能性は非常に刺激的で、視覚障害者が周囲の物体や本の文字さえも認識できるような未来を想像させられます。上の図は、街の風景を閃光で表現した可能性を示しており、著者たちも同様のことを想像しています。
基本的に、このソリューションは点滅するピクセルで表現できるあらゆるものを伝達できます。実際、その表現力は相当に広範囲にわたります。この視覚的な「言語」の創造は、未来の科学者、言語学者、そして記号学者が解明すべき課題のように思えます。まるでステロイドを投与された点字のようです。そして、この技術が進歩し、より多くのピクセルが使用されるようになると、これらのパターンは、本来表現すべき物体により近いものになるかもしれません。この技術が今後どのように発展していくのか、非常に興味深いところです。
