導入
直接ニューラル インターフェイス(IND、BCI (ブレイン コンピューター インターフェイス)、ブレイン マシン インターフェイス、またはブレイン コンピューターインターフェイスとも呼ばれる) は、脳と外部デバイス (コンピューター、電子ツールなど) の間の直接通信インターフェイスです。これらのシステムは、人間の認知機能や行動機能の不全を支援、改善、修復するように設計できます。 IND は単方向または双方向にすることができます。このタイプのペリフェラルは、他のマン/マシン インターフェイスとは根本的に異なります。このような接続では、脳の活動によって発せられる信号を筋肉 (精神運動)活動に事前に変換する必要がありません。後者は通常、筋肉の入力信号に変換されます。機械。 「脳、神経、筋肉、従来の人間と機械のインターフェース」という反応の連鎖から解放されることで、緊急のインタラクションの場合、応答時間を数十分の一秒短縮できます。さらに、重要な器官 (手、足、目など) が解放され、他の種類の同時コマンドに使用できるようになります。
原則
一方向 IND は、マシン入力情報をマシンに送信したり、マシンから出力情報を受信したりできますが、その両方はできません。コンピューティングにおけるすべての入出力ハードウェアと同様、各インターフェイスは特定の用途を目的としているためです。一方、双方向 IND は情報の送信と受信の両方が可能ですが、動物や人間ではまだテストされていません。
直接ニューラル インターフェイスは脳に埋め込まれ、人間の皮質、動物の皮質、またはニューロンの培養の両方を指します。脳はニューロンの電気的特性のみが利用されているため、「論理的思考が可能な存在」として理解されるべきではありません。
アプリケーション
1970年代以降、INDの研究分野は、主に聴覚、視覚、運動障害を回復する機能を持つ神経補綴（ニューロプロテーゼ）に関して目覚ましい発展を遂げました。脳の素晴らしい可塑性のおかげで、プロテーゼによって生成される神経インパルスは、一定期間の適応の後、自然なインパルスとして処理できることが観察されています。
最近の進歩のおかげで、IND は失われた機能 (聴覚、視覚、さらには運動など) の回復を可能にするだけでなく、自然な能力 (PC の制御など) をはるかに超えてこれらの機能を拡張することもできます。単純なマウス、オンライン ゲーム、さらにはロボットの手足では実現不可能な速度と精度でカーソルを操作できます。
ニューラルインターフェース通信
コミュニケーションスキルが損なわれている患者は、直接ニューラルインターフェース技術（特にブレインゲート経由）の恩恵を受けてコミュニケーションを図ることができます。この方法では、手の下にあるコンピュータのマウスを想像し、思考を通じて、画面上にモデル化された仮想キーボード上でカーソルを動かすことができます。キーボードには文字に加えて、あらかじめ定義された単語が含まれており、文章やアイデアを簡単に作成できます。
練習すれば、Matthew Nagle のような仮想キーボード ユーザーは、従来のコンピュータ マウスを操作するのと同じ簡単に (ニューラル インターフェイス経由で) 仮想キーボードを操作できるようになります。
神経前肢学
神経プロテーゼの設計は、人間の神経系の機能をエミュレートできるシステムを組み込んだプロテーゼに関する神経科学の専門分野です。最も一般的に使用されている神経プロテーゼは人工内耳で、2006 年の時点で世界中で約 100,000 人の患者に埋め込まれています。網膜インプラントなど、他にも多数のプロテーゼがあります。
IND と神経プロテーゼの違いは、基本的に機器の使用法にあります。一般に、神経プロテーゼは神経系をプロテーゼに接続しますが、IND は神経系をコンピューターに接続します。ほとんどの場合、神経人工装具は神経系の任意の部分 (手足の神経など) に接続されますが、IND は中枢神経系に接続されます。
明らかな正当な理由により、この 2 つの用語は交換可能であると考えられることがあります。実際、どちらも同じ目標、つまり聴覚、視覚、運動、または認知機能を回復することを追求しており、同じ実験方法と外科的方法を使用しています。