コンピューティング
タッチの未来: BCIユーザーのための人工感覚の強化
Securities.io を Google の優先ソースに追加
急速な技術の進歩により、人間と機械の境界がますます狭まっています。この進歩の最前線にあるのが脳コンピュータ・インターフェース（BCI）で、脳の電気活動と外部出力との直接的な通信リンクを作り出します。
脳とコンピュータ間の通信を促進することで、BCIは身体的に挑戦を抱える人々の能力を回復するのに役立ちます。脳の活動を信号に変換し、筋肉の動きなど、通常は脳が制御する身体機能を置き換えたり改善したりできます。このように、BCIは人々の生活の質を向上させる大きな可能性を示しています。
約半世紀にわたって開発が進められてきたBCIは、近年大きな進歩を遂げており、研究者は現在、麻痺、運動障害、言語障害、統合失調症の症状を持つ人々など、障害を持つ人々の能力を効率的に回復させる技術の可能性を実証しています。
研究は、BCIを使用することで障害者が失われた触覚感覚を体験できることも示しています。しかし、このような触覚はまだ不完全で、異なる質感や温度の物体間で似通った感覚になりがちです。現在、科学者は直感的な触覚感覚の創出を目指しています。
触覚は私たちの生活に不可欠な要素であり、他者とつながるだけでなく、物をつかんだり歩いたりするのにも役立ちます。シカゴ大学の神経科学者チャールズ・グリーンスポンによれば：
「ほとんどの人は、視覚ではなく触覚にどれほど頼っているかに気付いていません。感覚がないと、何をするにも手を常に見なければならず、物をこぼしたり、潰したり、落としたりするリスクが依然としてあります。」
義肢の感覚を回復させるために、研究者は特定の機能を司る脳領域に微小な電極アレイを配置します。
これにより、参加者はロボットアームを思考だけで動かすことができ、アームのセンサーが触覚に割り当てられた脳領域に電気活動のパルスを送ります。科学者は触覚を呼び起こすことはできましたが、感覚はかなり弱く、接触が実際にどこで起きたかを特定するのが困難でした。
しかし、現在では、全く新しい研究により、脳コンピュータ・インターフェース利用者が画面に表示された異なる物体に対して独自の触覚体験を設計し、感覚だけである程度の精度で物体を推測できるようになっています。
義肢における感覚フィードバック統合の課題
ピッツバーグ大学医学部の科学者たちは、四肢麻痺（四肢麻痺）患者が失われた触覚を回復できるBCIの開発に1さらに近づく画期的な成果を達成しました。
四肢麻痺とは、腕と脚の両方、そして多くの場合胴体の動きも失い、通常は頸椎脊髄損傷、脳卒中、その他の神経障害が原因です。
損傷により、脳が触覚などの感覚情報を受け取り処理する信号が阻害され、患者は影響を受けた四肢の感覚を失います。
義肢は失われた機能を代替する人工の手足を提供しますが、実際の手足と同様に触覚も提供できなければなりません。従来の人工手足は主に動作の回復に焦点を当てていましたが、技術の進歩により、センサーと電気刺激を用いて触覚を実現できるようになりました。
四肢の失われた機能を完全に回復させるには、装置が人間の感覚運動系とシームレスに統合される必要があります。感覚運動系は人間の知覚と行動を結びつけます。
これを実現するためには、触覚フィードバックが極めて重要です。この種のデバイスとの感覚的相互作用は、物理的な触覚体験に関するものです。
有望な方法の一つは、体性感覚皮質への皮質内微小刺激（ICMS）で、これにより麻痺した四肢に局所的な感覚を呼び起こすことができます。触覚情報を直接脳に届けることで、ICMSは高度な切断や脊髄損傷を持つ人々にとって魅力的な選択肢となります。
しかし、これを実現するのは簡単ではなく、触覚の神経処理に関する理解が限られているため非常に困難です。ハードウェアの制約も神経応答を自然に再現する能力を制限します。また、刺激パラメータ空間は複雑で、人工的な感覚がどれほど実在的であるかの測定はバイアスがかかりやすく、解釈が難しいです。
微小刺激によって引き起こされる触覚の位置と強さは信頼性がありますが、より複雑な自然感覚を開発する際には、広範な刺激空間を効果的にスキャンする技術が不十分であり、知覚品質の分析にも課題があります。
ICMSの心理物理学を調査した多くの研究は、1つずつ刺激パラメータを操作してきました。これらの研究の大半は、感覚を言語化できない非ヒト霊長類で実施されました。
したがって、ICMSで誘発される感覚の質を探求するための、より効率的な手法が必要です。
そこで、ピット大学とシカゴ大学の共同研究において、研究者は複雑で自然な感覚を創出する課題に対処するインターフェースを提示しました。
研究は、最終的に日常生活でクローズドループBCIを使用することが期待される人々にとって、ICMS誘発感覚の機能的使用と体験を調査することが重要であると指摘しました。
しかし、このような研究で利用可能な参加者のサンプルは限られています。体性感覚皮質と運動皮質に双方向性皮質内インプラントを持つ人は約7人しかおらず、研究にはそのうち3人が含まれました。
BCIユーザーが感覚体験を定義できるようにする
科学者が作成したインターフェースは、四肢麻痺の男性3名によって、さまざまな仮想オブジェクトに対する感覚を設計するために使用されました。
人工的な触覚は、猫、リンゴ、鍵、タオル、トーストの5つのオブジェクトとの相互作用を表すように設計されました。これらのオブジェクトは、親しみやすさ、快適さ、温度、微細・粗大なテクスチャ、湿度、摩擦、柔軟性といった触覚次元の範囲をカバーするよう選ばれました。
参加者は左手の残存機能を用いて、手のひら表面に「触覚」感覚を生成するタブレットインターフェースとやり取りしました。
人工触覚でオブジェクトを探査する際、参加者はリンゴの涼しい丸み、ドアキーの滑らかで硬い表面、猫の暖かい毛皮を語りました。これは以前の実験とは全く異なり、以前は人工触覚はしびれやざわめきのように感じられ、オブジェクト間で変化がほとんどありませんでした。
この実験が従来の研究と異なる点は、参加者が自ら刺激を制御し、視覚的に提示されたオブジェクトを能動的に探査できたことです。
受動的刺激では、視覚や探査がなく、人々は通常、圧力や振動といった皮膚レベルの感覚を報告します。これは参加者の注意が自分の身体に向けられるためです。
対照的に、能動的探査を行う参加者は外界に注意を向ける傾向があり、同じ知覚を物体指向の感覚（例：ざらつき）として解釈します。これが、最新の研究参加者が自発的により多くの物体指向の感覚記述子を報告した理由かもしれません。
タブレット上に表示されたオブジェクトを「触る」ことで刺激提示を制御できるこの能力は、より現実的な実験コンテキストを作り出しました。ここで体験した感覚は、実験者が意味のあるコンテキストなしに駆動した刺激の結果ではなく、対象を探査するための意図的な動きによるものです。
科学者は基本的にBCIユーザーに、触覚感覚を生成する電気刺激の詳細を自ら決定させ、直感的に感じられる触覚を再現できるようにしました。ピット大学リハビリ神経工学ラボの元ポスドク研究員で、現在テキサス大学サウスウェスタン校の神経外科・生体医工学助教授であるCeci Verbaarschot氏は次のように述べています：
「触覚は非言語的な社会的コミュニケーションの重要な部分であり、個人的で多くの意味を持つ感覚です。」
She added:
「自分自身の感覚を設計することで、BCIユーザーはオブジェクトとの相互作用をより現実的かつ意味深いものにでき、快適で直感的に使用できる神経義肢の実現に近づきます。」
神経入力だけで感覚現実を再構築する
研究期間中、完璧な触覚を探す過程で、科学者はBCI参加者にまずトースト、タオル、鍵、リンゴ、猫のいずれかに触れたように感じる刺激パラメータの組み合わせを見つけるよう求めました。
参加者はデジタルで提示されたオブジェクトを探査しながら、主観的に鮮明な言葉でオブジェクトを描写しました。例えば、ある参加者は猫をシルキーで滑らかと表現し、別の参加者はタッピーで暖かいと述べました。その後、画像を取り除き、刺激だけでオブジェクトを認識しなければなりませんでした。
BCIユーザーの「触る」体験をシミュレートするために、研究では3つの電極を順次刺激しました。これらの電極はオブジェクトの異なる領域に接触したことに対応し、手の隣接領域に感覚を引き起こしました。
参加者は視覚的手がかりなしで5つのオブジェクトのうち1つを正確に識別できる確率が35％で、これは偶然より大幅に上回りますが、さらなる改善が必要です。しかし、触覚特性が似通ったオブジェクト間では感覚の混同が増加しました。
「私たちは月に向かって射撃し、軌道に乗せました。この研究では、触覚だけでオブジェクトを区別するという非常に困難な課題に挑み、参加者はかなり成功しました。」
– ピット大学の理学療法・リハビリテーション准教授であるロバート・ガウント博士（シニア研究著者）
ガウントは、ミスさえも「予測可能」であると指摘しました。タオルと猫はどちらも柔らかく区別が難しいのに対し、猫と鍵の間では混同が起きにくいからです。
全体として、参加者が広範なパラメータ空間という挑戦的な環境でも、異なるオブジェクト感覚を作り出せたことは有望であると結論付けました。
結論として、体性感覚皮質への微小刺激は、さまざまな具体的特性を持つ直感的な知覚を刺激できると述べました。より複雑な刺激は「より広い知覚空間を解放し、人々が人工的に知覚したオブジェクトをより高精度かつ直感的に区別できるようになる」可能性があるとしています。
これは、個人の独自の感覚世界とシームレスに融合する人工義肢を作るための重要な一歩です。
BCIにおける人工触覚の洗練への関心の高まり
BCIの世界では、現在、触覚をより直感的にすることに焦点が高まっています。今年だけでも、研究者はロボット義肢とBCIを用いて運動制御と触覚感覚の回復に関していくつかの進展を遂げました。
神経科学者グリーンスポンとそのチームは、人工義肢における自然な触覚感覚の創出における現在の限界に取り組み、電気刺激された触覚感覚が正確に局在化され、安定し、日常使用に十分な強さであることを保証することに注力しました。
そのために、彼らは触覚中心の個々の電極に短いパルスを送信しました。その後、参加者は各感覚の位置と強さを報告し、特定の体部位に対応する脳領域の包括的なマップを作成しました。
テストの結果、2つの近接した電極を同時に刺激すると、参加者はより強く、より明瞭な触覚を感じました。
補完的な論文では、感覚位置が重なる電極クラスターを配置することで、人工触覚をより直感的かつ没入感のあるものにすることに取り組みました。これにより、参加者は小さく離散的な刺激でも、優しい滑らかな触覚と表現される感覚を得ました。
電極を順次活性化することも、参加者が複雑な形状を区別し、触れた物体の変化に応答する能力を向上させ、バイオニックフィードバックを自然な触覚の複雑かつ精密な能力に近づけました。
「私たちは、方向、曲率、動き、3D形状に関連する触覚感覚を、脳制御のバイオニック義肢を使用する参加者に伝えました。現在、人工触覚の別のレベルに到達しています。この豊かさは、人間の手に典型的な器用さ、操作性、そして高度な次元の触覚体験を実現するために不可欠だと考えています。」
– 研究主任著者、チャルマース工科大学助教授のジャコモ・バレ氏。
一方、マックス・プランク・インテリジェント・システム研究所の科学者は、落ち着いたタッチ、皮膚への圧迫、広範な周波数での振動など、表現豊かな触覚感覚を提供できるウェアラブルデバイスを発明しました。これは現在のデバイスの能力を超えています。
触覚感覚を拡張するために、彼らは電気駆動型皮膚電流油圧（CUTE）ウェアラブルを開発し、時間とともに電圧を変えることで複数のタッチをカスタマイズできるようにしました。
「私たちのCUTEデバイスは、軽量のウェアラブルシステムで快適かつ表現豊かな触覚コミュニケーションを提供できることを実証しました。将来的には、この技術が身体のより広い領域に適用され、より複雑な感覚を生み出し、以前は作り出すのが難しかった触覚手がかりの人間知覚の研究にも役立つ可能性があります。」
– 第一著者、MPI-ISの博士課程学生ナタリア・サンチェス
脳コンピュータ・インターフェース領域への投資
脳コンピュータ・インターフェースに取り組む企業のほとんどはまだ非上場であり、一般投資家がアクセスするのは困難です。ClearPoint Neuro (CLPT ) は数少ない上場例の一つです。同社は自らBCIを製造しているわけではありませんが、MRIガイド下の外科用ツールは既に病院で神経デバイスの埋め込みに使用されています。これにより、分野を前進させる裏方プレーヤーであり、公開市場を通じてこの領域に投資する希少な機会となっています。
ClearPoint Neuro Inc.
ClearPoint Neuroは遺伝子治療を可能にする企業で、脳と脊髄への正確なナビゲーションを専門としています。デバイスを脳内に正確に配置できるプラットフォームを提供することで、同社の技術はBCIシステムの開発と実装、そしてその応用に重要な役割を果たしています。
世界中に50社以上のバイオファーマパートナーと75以上の神経外科センターを持つClearPointは、この新興産業での成長に有利な位置にあります。
CLPT 価格チャート
時価総額は3億8700万ドルで、株価は現在13.86ドル（年初来9.75％下落）です。EPS（TTM）は-0.70、P/E（TTM）は-19.68で、配当は提供されていません。
会社の財務に関しては、2024年の売上高は3140万ドルで、前年から31％増加し、10年連続で成長しています。この期間、売上総利益率は61％で、前年から4％上昇しました。
「最も強力な財務・戦略的パフォーマンス」とCEOのジョー・バーネットは述べ、続けて「非常に重要なことに、我々はClearPointの次のフェーズに突入したと感じており、これを『Fast. Forward』と呼んでいます。」と語りました。
10百万ドルの転換社債を早期返済し、年末時点で未払い債務はありませんでした。この期間のキャッシュ消費は900万ドルで、2023年に比べ35％減少しました。2024年12月31日現在、現金及び現金同等物は2010万ドルです。
最近、同社はMRI用ClearPoint Prism Neuro Laser Therapy Systemの使用拡大をFDAに申請しました。この動きにより、現在アクセスできない米国の間質熱療法（LITT）市場への参入が可能になるかもしれません。
Clearpoint Neuro Inc.の最新情報
結論
脳活動から直接、動かす意図や環境内の何かを制御する能力を持つ脳コンピュータ・インターフェース（BCI）は、特に障害を持つ人々がテクノロジーや周囲の世界と相互作用する方法を根本的に変える巨大な可能性を示しています。BCIは基本的に、ユーザーが思考だけでデバイスを操作できるようにします。
ピット医科大学の研究は、ユーザーが自らの触覚環境を作り出すことを可能にし、単なる機能回復から体験の回復へと重要な転換点を示しました。これは、義肢が単なるツールではなく、自己の延長として機能し得ることを示しています。
しかし、これはまだ始まりに過ぎず、改善の余地は大きく残されています。BCIシステムが進化すれば、人工的な感覚と生物学的な感覚の境界はますます曖昧になり、我々の認知、相互作用、さらには意識の定義さえも再構築する高度な能力がもたらされるでしょう。
ベストな脳コンピュータ・インターフェース企業のリストはこちらをご覧ください。
参照文献：
1. Verbaarschot, C., Karapetyan, V., Greenspon, C. M., Cramer, A., van der Kouwe, A., Wendelken, S., … & Andersen, R. A. (2025). ヒト体性感覚皮質へのカスタマイズされた皮質内微小刺激を通じた触覚オブジェクト特性の伝達. Nature Communications, 16, 4017. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58616-6
