この装置を使えば、意念でテトリスを遊べます

これは2つの点について初めて実証したものです。2人を超える人々による脳と脳のネットワークであること、そして人が脳だけを使って情報を受信し、他者へ送信できることです。

「人間は社会的な存在であり、互いにコミュニケーションをとりながら協力し、一人では解決できない問題を解決します」と、責任著者でワシントン大学ポール・G・アレン・コンピュータサイエンス・工学部の教授であり、神経技術センターの共同所長でもあるRajesh Rao氏は述べています。

「私たちは、人々のグループが脳だけを使って協力できるかどうかを知りたいと考えました。そこから生まれたのがBrainNetというアイデアです。2人が3人目の人物がタスクを解決するのを助けるというものです。」

Heather Wesselさんは本実験の送信者です。画面の両側に「Yes」と「No」が見えます。「Yes」の選択肢の下ではLEDが毎秒17回点滅します。「No」の選択肢の下ではLEDが毎秒15回点滅します。Image: Mark Stone/U. Washington

ゲームの遊び方

テトリスと同様に、ゲームでは画面上部にブロックが、下部には完成させる必要のあるラインが表示されます。送信者である2人はブロックとラインの両方を見ることができますが、ゲームを操作することはできません。受信者である3人目は、ブロックのみを見ることができ、ラインを正常に完成させるためにブロックを回転させるかどうかをゲームに伝えることができます。

各送信者は、ブロックを回転させる必要があるかどうかを判断し、その情報を自分の脳からインターネットを経由して受信者の脳へ伝えます。その後、受信者はその情報を処理し、ブロックを回転させるか回転させないかという指令を、自身の脳から直接ゲームに送信します。これにより、理想的にはラインが完成して消去されます。

ゲームの例です。受信者は左側のパネルを、2人の送信者は右側のパネルを見ています。上段は試行開始時の画面を示しています。送信者(右側のパネル)は下部の緑のラインを見ることができますが、受信者は見ることができません。中段は、送信者が受信者の判断を確認し、受信者に考えを変えるよう提案できる場面を示しています。下段:成功です。送信者が受信者の考えを変えさせた後の2つの画面です。Image: Jiang, et al./Scientific Reports

チームは、5つの参加者グループに16ラウンドのゲームを行うよう依頼しました。各グループでは、3人の参加者全員が別々の部屋におり、互いを見ることも、聞くことも、話すこともできませんでした。

送信者は各自、コンピュータ画面に表示されたゲームを見ることができました。画面には、一方の側に「Yes」、もう一方の側に「No」という語も表示されていました。「Yes」の選択肢の下ではLEDが毎秒17回点滅し、「No」の選択肢の下ではLEDが毎秒15回点滅しました。

「送信者がブロックを回転させるかどうかを決定すると、対応するライトに集中することで、受信者の脳に『Yes』または『No』を送信します」と、筆頭著者でアレン・スクールの学士・修士統合課程の学生であるLinxing Preston Jiang氏は述べています。

BRAINNETの技術的背景

送信者は、脳内の電気活動を検出する脳波(EEG)キャップを装着しました。ライトの点滅パターンの違いにより、脳内で独特の種類の活動が引き起こされ、キャップがそれを検出できます。

Linxing Preston Jiang氏は、本実験の送信者としてSavannah Cassisさんを準備しています。Image: Mark Stone/U. Washington

送信者が対応する選択肢のライトを見つめると、キャップがその信号を検出し、コンピュータは画面上で希望する選択肢に向かって動くカーソルを表示することで、リアルタイムのフィードバックを提供しました。選択内容はその後、「Yes」または「No」の回答に変換され、インターネット経由で受信者に送信されました。

「受信者にメッセージを届けるために、受信者の頭の後ろで小さなラケットのような形をした棒状の器具につながるケーブルを使用しました。このコイルは、目からの信号を変換する脳の部位を刺激します」と、心理学部および学習・脳科学研究所の助教授である共著者のAndrea Stocco氏は述べています。

「基本的に、脳の後部のニューロンを『だまして』、目から信号を受け取ったというメッセージを広げさせるのです。すると参加者は、目の前に明るい弧や物体が突然現れたような感覚を覚えます。」

研究補助員のJustin Abernethy氏は、送信者の回答を心理学大学院生Theodros Haile氏の脳に直接届けるコイルを準備しています。Haile氏も送信者およびコンピュータに回答を返すため、脳波キャップを装着しています。Image: Mark Stone/U. Washington

回答が「Yes、ブロックを回転させる」であれば、受信者には明るい光が見えます。回答が「No」であれば、受信者には何も見えません。受信者は、ブロックを回転させるかどうかを決める前に、両方の送信者からの入力を受け取りました。受信者も脳波キャップを装着していたため、YesかNoかを選ぶ際には、送信者と同じ方法を用いました。

「良い」チームメイトと「悪い」チームメイト

送信者は、受信者の判断を確認し、同意しない場合には修正を送信する機会を得ました。その後、受信者が2回目の判断を送信すると、グループ全員がラインを消去できたかどうかを知ることができました。平均すると、各グループは81パーセント、すなわち16回の試行のうち13回でラインを正常に消去しました。

研究者らは、受信者が信頼性に基づき、時間の経過とともに一方の送信者を他方より信頼するようになるかどうかを知りたいと考えました。チームは、送信者の一人を意図的に「悪い送信者」として選び、16回の試行のうち10回で回答を反転させました。これにより、「Yes、ブロックを回転させる」という提案は、受信者には「No、ブロックを回転させない」として伝えられ、その逆も同様となりました。時間の経過とともに、受信者は両方の送信者に対して比較的中立的な態度から、「良い送信者」からの情報を強く好むようになりました。

チームは、これらの結果が、一人の脳だけでは解決できない難しい問題を人々が協力して解決できるようにする、将来の脳と脳をつなぐインターフェースへの道を開くことを期待しています。

研究者らはまた、この種の脳機能拡張研究の倫理について、より広範な議論を始め、技術の向上に伴って人々のプライバシーが尊重されるよう、プロトコルを策定すべき適切な時期だと考えています。このグループは、こうした問題に対処するため、神経技術センターの神経倫理チームと協力しています。

「しかし現時点では、これはほんの第一歩にすぎません。機材はまだ高価で非常にかさばり、タスクもゲームにすぎません」とRao氏は述べています。「私たちは脳インターフェース技術の『キティホーク』の時代にいます。まだ飛び立ったばかりなのです。」