ハーバード大学医学大学院によれば、人間の脳は非常に複雑で、推定860億個のニューロンが100兆個以上の結合を形成しています。 長年にわたり、脳やそこから収集されるデータの解析は神経科学者や研究機関に委ねられてきましたが、ブレインコンピュータインタフェース（BCI）技術の台頭により、脳データはかつてないほど身近なものになりつつあります。
これらの革新的なデバイスは、神経活動をリアルタイムの実用的な洞察への変換し、ユーザーが自分の精神状態をよりよく理解し、集中力を高め、ストレスをモニタリングし、全体的なウェルビーイングをサポートできるようにします。
ブレインコンピュータインタフェースとは何か？
ブレインコンピュータインタフェース（BCI）とは、脳内の電気活動と外部デバイス、つまりコンピュータとの間の通信のことである。BCIは、脳信号を分析することで機能します。最も一般的なのは脳波（EEG）センサーを通じて、脳活動の結果を目的のデバイスに伝達するものです。
現代のニューロテクノロジーは、科学者が初めて脳活動の測定値を記録できるようになった、100年前のハンス・ベルガーによる脳波（EEG）の研究から始まったと言えます。その後、脳は技術はより詳細なデータを取得できるよう改良されてきました。また、血流を分析して脳活動を測定する機能的磁気共鳴画像法（fMRI）などの技術の進歩も、脳の機能に関する私たちの理解に大きく貢献しています。
BCI技術の進化
ブレインコンピュータインタフェース（BCI）は、初期のニューロテクノロジーから得られた知見を活用してさらなる一歩を踏み出し、脳と外部デバイスとの間に直接的な通信経路を提供するものです。この用語は、1970年代に非侵襲的な脳波（EEG）を用いて人間の脳とコンピュータ画面との間の通信を可能にするという、先駆的な研究を行っていたジャック・ヴィダル（Jacques Vidal）によって初めて提唱されました2。
脳波検出用センサーを灰白質に直接接触させる外科的方法を利用した霊長類の実験も行われています。 外科的手法や非侵襲的手法、そしてデバイスを頭蓋骨の内側かつ脳の外側に埋め込む半侵襲的手法を用いたヒトを対象とした臨床試験が、数十年にわたり続けられています。近年、コネクテッドスマートデバイスや、様々なデバイス間でのリアルタイムな相互連携を可能にする技術が登場したことで、BCIの可能性は急速に拡大しています。
AIによる脳の理解の進展
脳から直接信号を記録し、解釈する際に、科学者が常に直面してきた主な課題の一つは、範囲の問題です。脳は膨大な量の情報を生成するため、大量に発生する電気信号を捉え続け、それらを理解することは極めて困難な課題でした。
人工知能の発展と広範な導入の実現可能性が高まるにつれて、バーガーが想像もできなかったような方法で、この脳のデータを収集し、集約するための道筋が明確になりつつあります。 一般的なクラウドベースのコンピューティングよりも近接性に依存するエッジAIのアプローチは特に効果的で、エッジコンピューティングのリアルタイムのスピードを活用して、BCIデバイスによって取り込まれたデータ負荷を管理することができます。
BCIの応用
脳から直接情報を取得し、それを動作へと変換する技術は、非常に大きな可能性を秘めています。 以下に挙げるのは、BCIの研究が、医療技術企業の新たな探求に貢献している可能性のほんの一例です。
メンタルヘルス
BCI技術は、不安、注意欠如・多動症（ADHD）、うつ病、あるいは心的外傷後ストレス障害（PTSD）を抱える人々にとって、自身のメンタルヘルスを自己管理するのに役立つ強力な神経療法のツールです。異常な脳波パターンについてリアルタイムの視覚的なフィードバックを提供することで、ユーザーは自身の精神状態への理解を深め、より健康的でバランスの取れた神経活動を行うよう、徐々に脳を訓練することができます。
コミュニケーション支援
筋萎縮性側索硬化症（ALS）のような進行性の病気で発話能力を失った人であれ、怪我による麻痺で話すことが困難な人であれ、BCIはこれらの人々のコミュニケーションを可能にするという点で大きな進歩を遂げています。
認知機能の向上
BCIを活用することで、人のアルファ活動を増加させ、記憶力や集中力持続時間、総合的な認知機能を刺激する、直接的なニューロフィードバックを提供することが可能です。これは、パイロットの注意力維持から、脳卒中患者の回復時間の向上まで、さまざまな形で応用が可能です。
疾患の検出
脳と直接相互作用するデバイスは、特定の神経疾患や精神疾患の診断を支援するほか、場合によっては損傷部位に直接働きかけることで解決策の一端を担うこともあります。
現在のブレインインタフェースデバイス
研究室の外での実用化を視野にいれた、実用的なBCIデバイスの開発に向けた、数多くの取り組みが進められています。以下は、この技術の開発に取り組んでいる企業の一例です。
Neurable
ボストンを拠点とするスタートアップ企業Neurableは、ヘッドフォン、眼鏡、ヘルメットなどの日常的なデバイスを活用し、非侵襲的かつシームレスなBCIを実現することで、ユーザーの生産性やメンタルウェルネスの向上を支援することを目指しています。同社初の商用製品は、イヤーパッドに埋め込まれた12個の脳波センサーを内蔵したヘッドフォンです。
脳波センサーが脳信号を処理し、AIを使用して装着者の集中レベルを判定することで、ユーザーは自身の生産性が最も高い時間帯や、精神的な休息が必要なタイミングをより深く理解することができます。このヘッドフォンは、Neurableのアプリと連携しており、ユーザーは自身の脳データにアクセスして、より効率的に働くための洞察を得ることができます。
Cognixion
Cognixion ONEは、Augmented Reality Wearable Speech™を搭載した世界初のBCIとして販売されています。この製品は、言葉を発することが困難な人々がより効果的にコミュニケーションできるよう支援することに重点を置いた、非侵襲型のニューラルインタフェースを提供します。Cognixion ONEは、脳性麻痺、ALS、その他の神経疾患など、コミュニケーション障害を抱える人々が、より自然にコミュニケーションを取れるよう支援します。
この眼鏡は、文脈を認識する予測入力キーボードと視線追跡技術を活用し、ユーザーが伝えたいメッセージをレンズ上に表示します。この革新的なAR眼鏡は、現在の技術がしばしば伴う配線やコンピュータモニターを排除し、ユーザーの機動性を高めるとともに、視界を遮ることなく他者と会話することを可能にします。
Neuralink
イーロン・マスク氏が設立したニューロテクノロジーのスタートアップ企業Neuralinkは、四肢麻痺患者が脳活動によってデバイスを操作できるようにすることを目指した、埋め込み型BCIニューラルチップを開発しています。N1インプラントと呼ばれるこのチップは、人体内部よりも過酷な条件下に耐えられるよう設計された、生体適合性のある筐体に収められています。小型バッテリーを使用しており、コンパクターを経由して体外からワイヤレスで充電されます。Neuralinkは、高度な低消費電力チップと電子回路を使用して、神経信号をワイヤレスでNeuralinkアプリにデコードすることで、脳信号を動作へと変換することを可能にしています。現在はまだ臨床試験の初期段階ですが、最終的には個人の運動機能を回復させ、さらには生まれつき目が見えない人の視覚を回復させることが、同社の目標です。
BCIの限界
BCIにおける主な焦点の一つは、脳信号を検出するセンサーです。センサーはより近いほど良好な結果が得られますが、侵襲的な手法は必ずしも魅力的でも実現可能でもありません。脳組織に直接接続する場合、瘢痕（はんこん）組織が形成されるリスクがあり、それが信号の伝達を妨げる可能性があります。有望な非侵襲的あるいは部分的に侵襲的な手法が数多く存在しますが、灰白質への直接接続がもたらす利点を再現することは困難です。
前述したように、大規模なデータセットの管理や解釈も、AIが有望視されている課題の一つです。運用に必要とされる膨大な資源は、地球全体でエネルギー効率が重視される中で、問題となる可能性があります。AIを活用した機械学習に伴う膨大なエネルギー需要を支える、半導体性能やその他の技術を進化させることは、BCIの将来的な成功を確実にするために極めて重要です。
BCIの将来展望
現在のAIモデルにはいくつかの課題があるものの、すでにBCIに確かな影響を及ぼしています。AIそしてそれを支える技術をより効率的で信頼性の高いものにするための資金は、不足していません。現在進行中の取り組みのほんの一部でも成功すれば、人間の思考を単に置き換えるだけでなく、BCIの支援によって最大限に引き出すことに焦点があてられる近未来を想像するのは難しくありません。
Ambiqはどのように貢献するのか？
メーカー各社が、より小型で装着時の負担が少ないフォームファクターでBCIを実現する方法を模索する中、エッジAIは魅力的な選択肢となっています。しかし、BCI技術を実現可能なだけでなく、実用的なものにするためには、高性能なコンピューティングとエネルギー効率が不可欠です。Ambiqは、このようなエッジ技術向けに、高性能コンピューティングと比類のないエネルギー効率を実現する、超低消費電力のシステムオンチップ（SoC）を幅広く提供しています。
独自のSPOT®（サブスレッショルド電力最適化技術）プラットフォームにより、デバイスはより高速かつ正確に動作し、高度な機能を実現するための十分な電力を確保できるため、BCI技術の可能性を広げることができます。Ambiqがどのように医療用アプリケーションを実現しているかについては、こちらをご覧ください。
Sources:
A New Field of Neuroscience Aims to Map Connections in the Brain | Harvard Medical School | January 19, 2023
Toward Direct Brain-Computer Communication | Annual Reviews | 1973
Neurable | The Mind. Unlocked. | Work Smarter, Not Longer | 2025
Cognixion | 2025
