人工知能は神経技術をどのように進歩させるのでしょうか?

ニューロテクノロジーは人間の神経系の原理に基づいており、人間の脳の極めて複雑なモデル構造を研究することを目的としています。実際的な効果の面では、神経技術は研究者が脳の機能と機能障害の原因を理解するのに役立ち、医師がさまざまな神経疾患を治療するのに役立ちます。具体的な応用としては、ニューロテクノロジーは現在、長生きする人々の認知能力の向上、睡眠の改善、脳の健康の改善に重点を置いています。このような背景から、AI 技術の急速な発展により、今後 10 年間でニューロテクノロジーの発展が急速に進むと予想されます。

• 過去20年間で、神経技術企業は190億ドル以上の投資を受けてきました。
• 現在、世界には200社を超えるニューロテクノロジー企業が存在します。
• アメリカを拠点とするニューロテクノロジー企業は、数において絶対的な優位性を持っています。アメリカに121、カナダに14、イギリスに13、スイスに8、イスラエルに7、フランスに6があります。
• 現在、世界中に200を超えるニューロテクノロジー投資機関が存在します。
• 米国には、神経技術投資機関の数も世界最多です。アメリカには136ヶ所、日本とイギリスにはそれぞれ10ヶ所、カナダには7ヶ所、中国とフランスにはそれぞれ6ヶ所あります。
• 2015年、神経技術特許の総額は2億ドルでした。

2020 年の世界のニューロテクノロジー産業の展望

>>>脳コンピューターインターフェース

神経技術分野で最もよく知られている研究方向の 1 つは、脳コンピューター インターフェース (BCI) です。脳コンピューターインターフェースの基本的な考え方は、脳信号を受信し、信号を分析し、信号をコマンドに変換し、実行側の出力デバイスに送信することです。脳コンピューターインターフェースは、筋萎縮性側索硬化症、脳性麻痺、脳卒中、脊髄手術などの神経筋疾患の患者が徐々に機能を回復するのを助けるものとして期待されています。この技術が進歩するにつれ、人間は最終的に脳に USB ポートを埋め込み、脳信号を簡単にアップロードできるようになるかもしれません。 2024年までに、世界の脳コンピューターインターフェース市場は18億ドルに達すると予想されています。

>>>神経調節

米国では現在、15万人以上が主にパーキンソン病の治療のために治療用脳インプラントを使用しています。神経調節療法は慢性疾患の治療に代替選択肢を提供します。神経調節療法は、従来の薬物療法よりも対象が絞られており、費用が安く、副作用も少ないことが多いです。神経調節は脳内の特定の領域を刺激することに重点を置いています。現在、一般的な神経調節刺激にはいくつかの種類があり、それぞれ特徴と用途が異なります。この技術の重要な応用の一つは、脊椎や末梢神経系に対応する脳のさまざまな部分を刺激することで、患者の耐え難い痛みを治療することです。世界の神経調節デバイス業界は、2022 年までに 133 億ドルに成長すると予想されています。

ニューロテクノロジー産業の枠組み

>>>脳深部刺激療法

深部脳刺激法の主な用途は運動障害の治療です。神経刺激装置を例に挙げてみましょう。これらの医療機器は、埋め込まれた電極を通じて脳内の特定のターゲットに電気パルスを送り、パーキンソン病、本態性振戦、ジストニアなどのさまざまな運動障害を治療することができます。臨床試験では、研究者らは慢性的な痛みを治療するための深部脳刺激法の可能性についても検討し始めている。

>>>脊髄刺激

脊髄刺激療法は、主に慢性疼痛の治療に使用される神経調節技術の一種です。ペースメーカーを使用して異常な心拍を修正する基本原理と同様に、神経調節デバイスは新しい神経バランスを確立して痛みを和らげることができます。この治療法では、痛みの一般的な原因として特定されている脊椎の特定の領域の近くに電極を配置します。

世界トップ200のニューロテクノロジー企業の技術推進

>>>迷走神経刺激

迷走神経刺激の本質は、迷走神経への電気インパルスの伝達です。現在の研究結果に基づくと、うつ病、炎症、メタボリックシンドローム、心臓病の間の関連は、迷走神経によって媒介されている可能性が高い。迷走神経刺激は、一部のてんかんやうつ病の症状を緩和することができます。

>>>経頭蓋磁気刺激

経頭蓋磁気刺激法は、磁気誘導力を脳の特定の領域に集中させて刺激効果を発揮する非侵襲性脳刺激技術の一種です。関連するアプリケーションには、脳卒中の状態、多発性硬化症、および神経病変によって引き起こされるその他の疾患の評価が含まれます。経頭蓋磁気刺激は、重度のうつ病、片頭痛、強迫性障害、統合失調症、創作後ストレス障害の治療に使用できます。 2018 年の世界の経頭蓋磁気刺激市場全体の規模は 8 億 8,340 万米ドルと推定されました。

>>>神経バイオマーカー検出のためのAI技術

現在、ハイエンドの神経技術の開発における主な障害の 1 つは、科学者による神経信号 (つまりバイオマーカー) の検出と再構築が、信号伝達の通常の速度を妨げる可能性があることです。神経データは非常に複雑なので、大量の神経データからバイオマーカーとして正確で信頼性の高い信号パターンを見つけるには、より強力な解釈方法が必要です。

基本的な考え方は、AI テクノロジーを使用して、神経データからバイオマーカーを迅速に検出できるプラットフォームを開発することです。この基盤から、研究者は長期的な神経インターフェース（コンピューターが神経データを人体に直接読み書きできるようにする接続）と、神経データから直接バイオマーカーを評価するようにトレーニングされた人工知能システムを組み合わせることができます。

このような AI プラットフォームが神経系の「言語」を正確に理解できれば、閉ループ実験で新たなターゲットを狙ったさまざまな神経調節療法をテストできるようになります。この動きにより、さまざまな慢性疾患に対するより強力な治療法が開発されると期待されており、また、AI技術の人間への臨床応用における画期的な一歩が促進されることになるだろう。この進歩により、現在の医学の状態を研究し、神経バイオマーカーの検出を加速し、AI ベースの神経医学的手法の新世代を探求する新たな方法がもたらされる可能性があります。

ニューロテクノロジーの研究分野と顧客ニーズ

ニューロテクノロジーは、現在のバイオテクノロジー分野の中で最も有望な分野の一つです。過去 20 年間で、民間資本ファンドはこの分野に 190 億ドル以上を投資しており、年間成長率は 31% です。ニューロテクノロジーのいくつかのサブ産業はすでに市場で効果的なソリューションと製品を確立し、完全なビジネスシステムを構築しています。今後数年間で、多くの初期段階のスタートアップ企業が成熟した企業へと進化し、より多くの新しいニューロテクノロジー製品を市場に投入するでしょう。同様に、AI 技術の進歩とコンピューターと生物学の統合の進展により、全人類の脳の健康は必然的に向上するでしょう。将来は有望です、楽しみに待ちましょう！