なお今回の研究での大きな課題は、BCI操作に必要な脳波がマイクロボルト単位の微弱な電気信号なのに対し、MRIは強い磁石と弱い電磁波を照射するため脳波の数十倍も大きいという点だったという。つまり同時計測を行うと、脳波がMRI信号中に埋もれてしまうということとなってしまうため今回の研究では、脳波計測システム上に現れたMRI信号をオンラインで除去する手法をBCIオンライン処理と連続的に行うことで、MRI内でBCIを行えるようにしたとする。

このような手法で機能的MRIで取得されたBCI操作の成功時と失敗時の脳活動が比較されたところ、成功時には「大脳基底核」の一部である「被殻」の活動が活発だったことが確認されたという。

また、BCI操作の成功時に被殻との機能的なつながりが上昇している神経回路が調べられたところ、「視床」および「運動野」と被殻の間に機能的つながりの増加が見出されたとする。

さらに、BCIの操作が得意な人と苦手な人の間で被殻と、それ以外の脳領域に対する機能的つながりの比較が行われたところ、BCIの操作が得意な人の被殻は、BCI中に運動野とつながっていたとする。一方、BCIの操作が苦手な人の被殻は、運動野だけでなく認知や情動に関わる広範な大脳領域とつながっていることが判明したとする。

脳波BCIは運動野に発する信号により駆動されているため、BCIの操作が得意な人の大脳基底核(被殻)が、BCIの成否を直接左右する運動野と集中的につながっていたことは合理的だが、BCIの操作が苦手な人の大脳基底核(被殻)からのつながりが示された先である運動野以外の広範な大脳領域の活動は、BCIの操作に寄与していないとされる。そのためBCIの操作が得意な人は、練習がなくても最初から適切な神経回路を選択できていたことになると研究チームでは考えを示している。

  • 大脳基底核を起点としたBCI操作中のネットワーク

    大脳基底核を起点としたBCI操作中のネットワーク (出所:プレスリリースPDF)

大脳基底核は、試行錯誤から学んだ運動の選択など、経験に基づく直感的な行動や思考を支える領域であることから、BCIをうまく操作するには、脳認知領域を駆動する「考える」戦略よりも、大脳基底核と運動野の神経回路を駆動する直感的に「感じる」戦略の方が有利な可能性があると研究チームではしている。

なお、今回の研究によって、BCI操作の得手不得手の理由について、少なくともその一部は脳の神経回路の使い方、あるいはその背景にあると想定される「感じる」か「考える」かの戦略の違いという、個人差によるものであることが示唆されることとなったことを踏まえ、研究チームでは今後、BCIを練習することで、BCIの操作成績とともに脳の神経回路がどのように変化するかを調べる予定としている。また、今回の研究成果については、将来、個人の脳における神経回路の使い方に合わせたテーラーメイドBCI開発への応用が期待できるとしている。