2011年4月にキャシー・ハッチンソンがシナモンラテを飲んだ瞬間は、歴史的偉業といえるものだった。全身まひのキャシーは、念じるだけでロボットアームを動かして携帯魔法瓶からストローで飲んだほか、単語をタイプし、メールを送り、車椅子を動した。この実験成果は2012年5月に『Nature』誌で発表され、神経科学界に興奮を巻き起こした。

キャシーは、『ブレインゲート（BrainGate）』と呼ばれるブレイン・マシン・インターフェース（BMI）装置を脳に埋め込んでいた。

体の動きに関する脳の信号を読みとり、義肢を動かす一連の命令に翻訳するこの装置を使えば、脳幹卒中によって閉じ込め症候群になっていたキャシーのような患者が、「腕を動かそう」と考えるだけで、義肢に直接指示を送り、思ったとおりに動かせる（ブレインゲートは、2004年から開発が進められていた技術。当時の日本語版過去記事はこちら）。

彼女の脳には、大きさ1mmのシリコンチップが、大脳皮質の一部である運動皮質に埋め込まれていた。ユタ州を本拠とするBlackrock Microsystems社が製造したこのシリコンチップには、100個の電極が組み込まれている。

運動皮質から指令が出されると、電極とつながった10個あまりのニューロンをつうじて、シリコンチップがそれを聞きとる。キャシーの頭部には、小さなシルクハットに似た黒いプラスチック製の装置が装着されている。そこから伸びた太いケーブルが、脳内のチップと、電子機器が積まれた大きなカートをつないでいる。

カートに搭載された電子機器のスクリーンには、活動電位の波形が表示されている。これが、キャシーのニューロン間で伝達されている信号だ。最終的には、電子機器がこの信号を「上げる」「下げる」「左」「右」「握る」「開く」といった簡単な指示に変換し、それに従ってロボットアームが動くというわけだ。

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ブレインゲートの実験には、ALS（筋萎縮性側索硬化症）や脊髄損傷などさまざまな症状の9人が参加し、どの人も成功したという。

次なる目標は、ワイヤレスシステムへと移行し、ブレインゲートを使う患者が自宅で自由に動きまわれるようにすることだ。その解決策を研究しているのが、神経工学を専門とするブラウン大学のアルト・ヌルミッコだ。同氏が2014年12月に発表した論文では、低消費電力で高速通信が可能な新しいワイヤレス脳センサーが提示されている。このセンサーは、キャシーの頭部に装着されていた突起物的な装置と太いケーブルの代わりとなる可能性を秘めたものだ。

センサーはふたつの要素で構成されている。そのうちのひとつが、大きさ5cm、重さ46.1gの100チャンネルのトランスミッターだ。このトランスミッターが、ニューロンの出すデータを、家庭のインターネット速度に匹敵する毎秒100MBで数m先まで伝送する。もうひとつの構成要素は、家庭用Wi-Fiルーターに似た、4本のアンテナを持つ受信機だ。

アカゲザルを使った試験では、このシステムは良い結果を残しており、トレッドミルを走るなど、アカゲザルがさまざまな行動をしている際に、脳が発する動きの信号を読み取ることに成功した。ただし現時点ではまだ、人体での試験に必要な米食品医薬品局（FDA）の承認を待っている状況だ。