ネイチャー・エレクトロニクスにおけるブレークスルー
中国の研究者が、脳の自然な動きに動的に適応する伸縮性マイクロ電極を開発した。この電極は、侵襲型ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）の臨床応用を長年妨げてきた重大な技術的障壁を解消する。中国・北京脳科学研究所のファン・イン氏が主導したこの研究は、2026年2月6日に科学誌『ネイチャー・エレクトロニクス』に発表された。この革新は、ニューロテクノロジーにおける根本的な課題に対応している。従来の柔軟な電極は曲げることはできるが、伸縮はできない。この制約により、心拍に伴って脳が鼓動したり、頭蓋内で位置を変えたりすると、電極が神経組織から離れてしまう。新しい電極アーキテクチャは、らせん状の設計によって伸ばす力を無害な曲げ運動に変換し、装置が脳の動きに抵抗するのではなく、これに追随できるようにする。らせん形状により、電極はばねのように伸縮でき、デリケートな神経組織に損傷を与えるせん断力を伝えずに、脳のリズミカルな動きに対応できる。
この問題が最初に確認されたのは、約4年前に非ヒト霊長類を用いてファン氏のチームが行った実験の際だった。独占インタビューで、ファン氏は脳の動きによって柔軟な電極が実際に後退する危険性があることをチームが観察したと説明した。この観察をきっかけに、研究チームは、周囲の組織に損傷を与える力なしに伸縮できる電極の新しい構造を探り始めた。
柔軟性だけでは不十分な理由
電極の後退という問題は、2024年にイーロン・マスク氏率いるニューラリンクが、最初のヒト患者の脳に植え込んだ1,024本の柔軟な電極の約85％が、数週間以内に後退したと報告して国際的な注目を集めた。脳は静止した臓器ではない。脳は一回の心周期ごとに約100マイクロメートル動き、呼吸や頭の動きによって位置を変える。曲げることが可能な従来の直線型電極でも、この絶え間ない動きに対応するための力学的な柔軟性に欠ける。電極の一端が頭蓋骨に固定され、もう一端が脳組織に固定されている場合、相対的な動きがあれば張力が生じる。従来の設計では、この張力によって組織から引き離され、信号の喪失、炎症反応、そして移植部位周辺の瘢痕組織形成につながる。この力学的な不一致は、長期的な侵襲型BCIの安定性にとって最も根強い障壁の一つとなってきた。グリア瘢痕として知られる形成された瘢痕組織は、電極を近くのニューロンから絶縁し、信号品質を徐々に悪化させて、最終的には装置が実質的に使用不能になる。
らせんアーキテクチャ
解決策は、電極の形状を根本的に再考することだった。チームは、まっすぐな、あるいは単純に曲げただけのワイヤーではなく、超薄型のらせん構造として電極を設計した。重要な革新は、装置が力学的ストレスをどのように管理するかにある。脳が動くと、らせん構造は引張による伸長を低エネルギーの座屈変形に変換し、引き離されるのではなく、実質的には曲げたり巻き取ったりする。この構造上の選択により、動きに対応するために必要な力が大幅に減少する。ファン氏によれば、従来の直線型電極を100マイクロメートル伸ばすには約4ミリニュートンの力が必要だが、新しい伸縮性設計では37マイクロニュートンで済み、力は約100分の1になる。この力学的ストレスの低減は、組織損傷の減少と移植部位での免疫反応の減少に直結する。
電極は、高スループットの神経信号取得と生体力学的柔軟性を両立する超薄型柔軟フィルムで製造されている。研究チームはマカクザルを用いて1,024チャンネルの高密度アレイの試験に成功し、大規模な信号取得と長期的な安定性を実証した。この規模は商用システムの主要仕様と同等でありながら、生体組織との力学的な一体化において優れた性能を示す。
研究室から実患者へ
電極のブレークスルーは、中国における侵襲型BCI開発の広範な加速の中で生まれた。2025年3月、中国科学院脳科学・智能技術卓越センターは、復旦大学附属華山病院と共同で、中国初となる侵襲型BCIシステムのヒト対象臨床試験を開始した。この試験により、中国は米国に次いで2番目に、侵襲型ブレイン・コンピューター・インターフェースを臨床段階に進めた国となった。手術チームは高精度ナビゲーションシステムを用いて、電極を運動野にミリ単位の精度で配置し、処置中の侵襲を最小限に抑えた。
最初の被験者は、13年前の高圧電気事故で四肢をすべて失った男性で、2025年3月25日にインプラントを受けた。2～3週間の訓練のうちに、思考だけを使って電子機器を操作できるようになり、レースゲームやチェスのプログラムを巧みに操作した。2022年に高位頸髄損傷を負ったとされる2人目の患者・張氏は、さらに顕著な機能を獲得した。2025年6月にWRS01無線インプラントを受けた後、スマート車椅子の操作、ロボット犬への指示、そして自動販売機の製品確認を行う有償のリモートワークを習得した。彼は、神経信号のみによって収入を得る仕事に就いた、最初の既知のBCI臨床試験参加者となった。
事故から3年以上が経ち、ようやく再び働くことができるようになった。
患者は、思考によってコンピューターカーソルを操作する研修仕分け担当者としての役割を説明した。システムは神経信号を処理し、動きの意図を解釈して、数十ミリ秒以内に制御コマンドを生成する。これはまばたきよりも速い。
拡大する中国のBCIエコシステム
学術研究の枠を超えて、商用開発も急速に進んでいる。ファン・イン氏が共同創業した企業ジーラン・メディカルは、最近、侵襲型BCI技術の臨床応用を進めるため、シリーズA融資で3億元超を調達した。この企業は、最大1,024チャンネルに対応する完全植込み型無線システムを開発した。コイン大のプロセッサーは、従来の設計に比べて電力消費を75％削減する。同社は、伸縮性電極を大規模に生産できる北京の臨床グレード製造施設を整備した。
他の企業も、補完的なアプローチで市場に参入している。ステアメッド・テクノロジーは、人の髪の毛の直径の100分の1に当たる超柔軟電極を開発し、脳細胞がその存在をほとんど感知できないようにした。同社は30～40人の参加者による多施設共同試験を計画し、2028年までの市場承認を目指す。一方、上海ブレインタイガー・テクノロジーは、ニューラリンクの公開データに匹敵する情報伝送速度を実現する256チャンネルの柔軟電極アレイを実証した。
こうした商業活動は国家政策に支えられている。中国は、まもなく策定される第15次五カ年計画の提言にBCI開発を盛り込んでいる。2025年3月、国家医療保障局は侵襲型BCIの植込みと摘出に関する具体的な価格項目を設定し、臨床請求と保険適用のための規制基盤を整備した。
世界の技術競争
この開発により、思考で操作する装置の商業化競争で、中国は米国企業、特にニューラリンクとの直接的な競争関係に入った。米国はチップ統合とシステムレベルの製品で優位性を保っているが、中国は柔軟電極材料と低侵襲手術技術で独自の強みを築いてきた。中国製電極の断面積はニューラリンク製装置の5分の1から7分の1で、柔軟性は競合製品の100倍を超えている。
技術的アプローチは大きく分かれている。ニューラリンクの完全侵襲型システムでは、頭蓋骨の一部を取り除き、硬性または半硬性の電極アレイを植え込む必要があり、手術リスクが高い。中国のチームは、頭蓋骨への小さな切開と超柔軟プローブを用いる低侵襲技術を重視してきた。華山病院の脳神経外科医、魯俊峰氏はスポーツに例えて、BCIの各アプローチの違いを説明した。非侵襲型装置はスタジアム外のマイクのようなもので、観客の歓声しか拾えない。半侵襲型装置はフィールドの上に吊り下げられ、より明瞭な音を捉える。侵襲型装置は選手に直接取り付けられ、すべての言葉を完璧な明瞭さで聞き取る。
中国のシステムは、同国の電気通信インフラの強みからも恩恵を受けている。WRS01システムは、最適化された無線通信プロトコルを利用することで、エンドツーエンドの遅延を100ミリ秒未満に抑え、利用者にとって自然で即応性の高い操作感を実現している。
残る技術的課題
これらの進歩にもかかわらず、侵襲型BCIが日常的な医療治療になるまでには、依然として大きな障害がある。長期的な生体適合性は引き続き中心的な懸念事項だ。急性期の試験では免疫反応は最小限だが、異物に対する脳の反応は数年から数十年にわたり観察し続ける必要がある。研究者は装置のアップグレードという課題も解決しなければならない。外部機器とは異なり、体内に植え込まれたシステムは、追加の手術なしに容易に交換することはできない。
技術の進歩には、倫理的、安全保障上の問題も伴う。侵襲型BCIは脳への直接的な経路を生み出すため、神経データのプライバシーや不正アクセスからの保護への懸念を招く。医療倫理の専門家は、本人認証、情報暗号化、脳データの悪用防止に関する厳格な基準が必要だと強調する。また、患者は思考を解釈する機械に適応しなければならないため、慎重な心理的スクリーニングも必要となる。
要点
- 中国の研究者が伸縮性電極の設計を『ネイチャー・エレクトロニクス』に発表。ニューラリンクの最初のヒト臨床試験で電極の85％が故障する原因となった後退の問題を解決
- らせん状の電極は、従来の設計の100分の1の伸ばす力で済み、組織損傷と免疫反応を低減
- 中国は2025年3月に初の侵襲型BCI臨床試験を開始し、この節目に到達した国として米国に次ぐ2番目に
- 患者は思考でコンピューター、車椅子、ロボット犬を操作し、参加者の一人は有償のリモートワークに復帰
- ジーラン・メディカルやステアメッドなど複数の中国企業が、2028年を目標とする商業承認に向けて前進
- この技術は中国の次期第15次五カ年計画に盛り込まれ、BCI処置向けの具体的な医療請求コードも設定済み
