脳と協調して機能するブレイン・コンピュータ・インターフェースを開発(A brain-computer interface that works with, not against, the brain)

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2026-06-09 イェール大学

米国イェール大学の研究チームは、脳とコンピューターを接続するブレイン・コンピューター・インターフェース(BCI)の性能向上には、脳活動を一方的に解読するだけでなく、脳が本来持つ学習能力と協調する設計が重要であることを示した。従来のBCI研究では、脳信号をできるだけ正確に読み取るアルゴリズム開発が中心であったが、本研究は脳とデコーダーが相互に適応する過程に着目した。実験の結果、被験者の脳はBCIシステムの特性に応じて神経活動パターンを柔軟に調整し、より効率的な制御方法を学習することが確認された。すなわち、BCIは脳に対抗する技術ではなく、脳の可塑性を活用して共同で機能するシステムとして設計すべきであることが示された。この知見は、麻痺患者の運動機能支援や神経疾患患者向け支援技術の開発において、より自然で習得しやすい次世代BCIの実現につながる可能性がある。研究は、神経科学と人工知能を融合した新しいヒューマン・マシン・インターフェース設計の方向性を提示している。

<関連情報>

多様体幾何学を介した非侵襲的脳コンピュータインターフェースの人間による学習 Human learning of noninvasive brain–computer interfaces via manifold geometry

Erica L. Busch,E. Chandra Fincke,Guillaume Lajoie,Smita Krishnaswamy & Nicholas B. Turk-Brown
Nature Neuroscience  Published:09 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-026-02311-2

脳と協調して機能するブレイン・コンピュータ・インターフェースを開発(A brain-computer interface that works with, not against, the brain)

Abstract

Brain–computer interfaces (BCIs) promise to restore and enhance human capabilities. Yet, their adoption has been limited by slow and inconsistent learning across users. We show that BCI learning is accelerated by leveraging the naturally occurring geometry, or intrinsic manifold, of brain activity, extracted using data diffusion. Participants were trained with real-time functional magnetic resonance imaging to control an avatar in a video game by self-modulating activity in brain regions supporting spatial navigation. We perturbed the mapping between brain activity and avatar movement to test how neural manifolds constrain human BCI learning. When new mappings relied on directions of significant variance on the intrinsic manifold, participants successfully gained control by realigning brain activity along these directions. When new mappings did not follow the intrinsic manifold, participants could not learn to control the avatar. These findings show how manifold geometry in higher-order brain regions guides human learning of complex cognitive tasks, identifying a principle for improving future neurotechnologies.

医療・健康
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