筋電を活用し、自らの意思で独立制御可能な「第６の指」を開発 電通大とフランス国立科学研究センター
ヒトが自らの運動器官を制御する体内の微細な電力「筋電」を使い、人工的なデバイスを自らの意思だけで制御できたと、日本とフランスの国際研究グループが発表した。開発したデバイスはヒトの指を模したもので5本の指の外側に装着できることから、研究グループでは「第6の指を身体化できた」と発表しており、今後同様に他の器官も拡張できる可能性を示している。
一定の訓練で全ての被験者が独立制御可能に
開発に成功したのは電気通信大学大学院情報理工学研究科の梅沢昂平氏（当時大学院生）、鈴木悠汰氏（当時 大学院生）、宮脇陽一教授らと、フランス国立科学研究センター（CNRS）の Gowrishankar Ganesh 主任研究員からなる国際共同研究グループ。研究グループでは、これまでの先行研究では、運動を補助したり代替するためのデバイスの操作に他の部位を動かす必要があったと指摘、デバイスの制御に筋電を使うことで、自分の器官と同じように制御できるソリューションの開発を目指した。
具体的には、まず「指」の動きができるデバイス「sixth finger」を制作。腕の筋肉の電気活動をセンサで計測し、指を曲げ伸ばしする際に生じる腕の筋肉の電気活動とは異なる特定の信号パターンとなったときに動作するよう設計した。つまり、通常の5本指を動かす際の筋電活動では動かないように設計し、意図して「6本目」を動かそうとしたときにだけ動作するようにした。これにより、自身の指の動きおよび他の身体部位の動きとも独立して動かすことができるという。
次にこのデバイスの操作に慣れることができるか、被験者に特定のタスクを行う実験を実施した。成人被験者18名に自身の指と sixth finger の両方を使って指の曲げ伸ばしやキータッピングを平均１時間程度行ってもらい、タスクの前後で人工指に対する感覚を問うアンケートと、手の感覚を評価する行動実験課題（手が見えない状態で人差し指と小指の位置を定量化する位置同定課題）を、sixth finger を外した状態で実施した。タスク実施前後におけるこれらの課題の変化量を調査することで、実際に筋電のみで外部デバイスを操作できるようになったのかを検証した。
結果、すべての被験者がこのデバイスを十分、思い通りに（直感的に）動かせると感じ実際に動かすことができ、さらに動かせると考えた人ほど「身体の一部である」と感じている割合が高く、具体的には小指の位置に対する感覚のばらつきが大きくなっていることが明らかになった。研究グループでは、これは外部デバイスを動かせるようになっただけではなく、こうしたデバイスを「身体の一部」と感じ、受け入れようとしていることを示しているとしていて、その意味で世界で初めて「身体化」の証明に成功したとしている。
今後研究グループでは、このデバイスをより駆動力を高めることなどで実用度の高いものに進化させる可能性を示しているほか、こうした外部デバイスを操作できるようになることで、脳内の体性感覚野や運動野がどのような変化を示すか研究することが可能になったとしている。研究成果は「Scientific Reports」に2022年2月14日付で掲載された。