Neurologist แพทย์ ถอดรหัสความคิดของผู้คนโดยใช้การสแกนสมอง

Neurologist แพทย์ ได้จับใจความสำคัญของสิ่งที่คนสามคนคิด ด้วยการสแกนสมอง แต่ได้แค่เพียงสิ่งที่พวกเขาต้องการเท่านั้น การสแกนสามารถดึงเรื่องราวยาวเหยียดออกมาจากสมองของคนๆ หนึ่งได้โดยตรง แต่ถ้าคนๆ นั้นให้ความร่วมมือเท่านั้น

ความสำเร็จในการ “อ่านใจ” นี้ซึ่งอธิบายไว้เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคมใน Nature Neuroscience ยังต้องดำเนินการอีกยาวไกลก่อนที่จะนำไปใช้นอกห้องทดลองที่ซับซ้อนได้ แต่ผลสุดท้ายอาจนำไปสู่อุปกรณ์ที่ไร้รอยต่อซึ่งช่วยให้ผู้ที่ไม่สามารถพูดคุยหรือสื่อสารได้อย่างง่ายดาย การวิจัยยังแสดงความกังวลด้านความเป็นส่วนตัวเกี่ยวกับการดักฟังทางประสาทที่ไม่พึงปรารถนา “ฉันคิดว่ามันน่าทึ่ง” Gopala Anumanchipalli วิศวกรประสาทแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ผู้ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว “มันเหมือนกับว่า ‘ว้าว ตอนนี้เรามาถึงแล้ว'” เขากล่าว “ฉันดีใจที่ได้เห็นสิ่งนี้”

ตรงข้ามกับอุปกรณ์ฝังที่ได้แสดงให้เห็นสัญญาล่าสุด ระบบใหม่ไม่จำเป็นต้องมีการผ่าตัด และไม่เหมือนกับวิธีการภายนอกอื่น ๆ มันสร้างกระแสของคำอย่างต่อเนื่องแทนที่จะมีคำศัพท์ที่ จำกัด มากขึ้น

สำหรับการศึกษาใหม่ คนสามคนนอนอยู่ในเครื่อง MRI ขนาดใหญ่เป็นเวลาอย่างน้อย 16 ชั่วโมงต่อคน พวกเขาฟังเรื่องราวส่วนใหญ่จากพอดคาสต์ของ The Moth ในขณะที่การสแกน MRI เชิงฟังก์ชันตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดในสมอง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เป็นตัวกระตุ้นการทำงานของสมอง แม้ว่าจะเป็นมาตรการที่ช้าและไม่สมบูรณ์ก็ตาม

ข้อมูลประสาทการสแกนสมองในมือของ Neurologist แพทย์

นักประสาทวิทยาศาสตร์ด้านการคำนวณ Alexander Huth และ Jerry Tang จาก University of Texas at Austin และเพื่อนร่วมงานสามารถจับคู่รูปแบบการทำงานของสมองกับคำและความคิดบางอย่างได้ แนวทางดังกล่าวใช้โมเดลภาษาที่สร้างขึ้นด้วย GPT ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกที่ช่วยให้แชทบอท AI ในปัจจุบัน

เมื่อนักวิจัยรู้ว่ารูปแบบการทำงานของสมองแบบใดที่ตรงกับคำในนิทาน ทีมสามารถทำงานย้อนกลับได้ โดยใช้รูปแบบของสมองในการทำนายคำศัพท์และแนวคิดใหม่ๆ กระบวนการนี้ดำเนินไปในลักษณะวนซ้ำ ตัวถอดรหัสจัดอันดับความน่าจะเป็นของคำที่ปรากฏต่อจากคำก่อนหน้า จากนั้นใช้รูปแบบกิจกรรมของสมองเพื่อช่วยเลือกผู้ชนะและท้ายที่สุดก็ลงเอยที่ส่วนสำคัญของแนวคิด

“มันไม่ได้ตอกย้ำทุกคำอย่างแน่นอน” Huth กล่าว อัตราข้อผิดพลาดแบบคำต่อคำนั้นค่อนข้างสูงจริง ๆ ระหว่าง 92 ถึง 94 เปอร์เซ็นต์ “แต่นั่นไม่ได้อธิบายถึงวิธีการถอดความสิ่งต่างๆ” เขากล่าว “มันได้รับความคิด” ตัวอย่างเช่น เมื่อมีคนได้ยินว่า “ฉันยังไม่มีใบขับขี่” ผู้ถอดรหัสก็พูดออกมาว่า “เธอยังไม่ได้เริ่มเรียนขับรถเลยด้วยซ้ำ”

คำตอบดังกล่าวทำให้ชัดเจนว่าผู้ถอดรหัสมีปัญหากับสรรพนาม แม้ว่านักวิจัยจะไม่รู้ว่าทำไม “มันไม่รู้ว่าใครกำลังทำอะไรกับใคร” ฮูธกล่าวในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 27 เมษายน

การจำลองเรื่องราวภายในสมองที่ได้สแกน

นักถอดรหัสยังสามารถจำลองเรื่องราวจาก การสแกนสมอง ของผู้คนอย่างคร่าว ๆ ในสองสถานการณ์ที่แตกต่างกัน: ในขณะที่ผู้คนเล่าเรื่องที่ซ้อมให้ตัวเองฟังอย่างเงียบ ๆ และในขณะที่พวกเขาชมภาพยนตร์เงียบ ความจริงที่ว่าสถานการณ์เหล่านี้สามารถถอดรหัสได้เป็นเรื่องน่าตื่นเต้น Huth กล่าวเพราะ “นั่นหมายความว่าสิ่งที่เราได้รับจากตัวถอดรหัสนี้ไม่ใช่ภาษาระดับต่ำ” แทน “เรากำลังได้รับความคิดของสิ่งนั้น”

“การศึกษาครั้งนี้น่าประทับใจมาก และทำให้เรามองเห็นสิ่งที่อาจเป็นไปได้ในอนาคต” Sarah Wandelt นักประสาทวิทยาด้านการคำนวณที่ Caltech ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการถอดรหัสสมองสามารถกระตุ้นการอภิปรายเกี่ยวกับความเป็นส่วนตัวทางจิตใจ ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิจัยกล่าวถึงในการศึกษาใหม่ “เรารู้ว่าสิ่งนี้อาจดูน่ากลัว” Huth กล่าว “มันแปลกที่เราเอาคนเข้าเครื่องสแกนแล้วอ่านออกว่าพวกเขากำลังคิดอะไรอยู่”

แต่ทีมงานพบว่าวิธีการใหม่นี้ไม่เหมาะกับทุกคน: ตัวถอดรหัสแต่ละตัวค่อนข้างเป็นส่วนตัวและทำงานเฉพาะกับบุคคลที่มีข้อมูลสมองช่วยสร้างมันขึ้นมา ยิ่งไปกว่านั้น บุคคลต้องร่วมมือโดยสมัครใจเพื่อให้ตัวถอดรหัสสามารถระบุแนวคิดได้ ถ้าคนๆ หนึ่งไม่ได้ให้ความสนใจกับเรื่องราวที่เป็นเสียง ตัวถอดรหัสก็จะไม่สามารถรับเรื่องราวนั้นจากสัญญาณสมองได้ ผู้เข้าร่วมสามารถขัดขวางความพยายามในการดักฟังได้โดยเพียงแค่เพิกเฉยต่อเรื่องราวและคิดถึงสัตว์ต่างๆ ทำโจทย์เลขหรือจดจ่อกับเรื่องอื่น

“ฉันดีใจที่การทดลองเหล่านี้เสร็จสิ้นเพื่อทำความเข้าใจความเป็นส่วนตัว” Anumanchipalli กล่าว “ฉันคิดว่าเราควรจะตั้งสติให้ดี เพราะหลังจากข้อเท็จจริงแล้ว การกลับไปหยุดค้นคว้าก็เป็นเรื่องยาก”

กลุ่มเซลล์ในห้องทดลองทำให้เกิดคลื่นสมองขึ้นเอง

อวัยวะขนาดเท่าถั่วที่สามารถส่งสัญญาณประสานงานภายในสมองได้ เมื่อกลุ่มเซลล์ประสาทขนาดเท่าเม็ดถั่วเติบโตในจานทดลอง พวกมันจะเริ่มส่งสัญญาณไฟฟ้าเป็นจังหวะ การสั่นเหล่านี้มีลักษณะบางอย่างเหมือนกับที่พบในสมองของทารกที่กำลังพัฒนา นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 3 ตุลาคมใน Cell Stem Cell

เซลล์สมองของมนุษย์ทรงกลมสามมิติที่เรียกว่าออร์แกนอยด์ในสมองเป็นแบบจำลองที่เรียบง่ายมากของสมองมนุษย์ ถึงกระนั้น ออร์แกนอยด์ที่หาได้ง่ายเหล่านี้อาจเป็นวิธีที่ดีกว่าในการศึกษาว่าสมองถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร และกระบวนการนั้นผิดพลาดได้อย่างไร

John Huguenard นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าวว่า “สนามนี้ร้อนมาก” ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วทั้งในการสร้างและทำความเข้าใจออร์แกนอยด์ในสมอง

การค้นพบกิจกรรมทางไฟฟ้าที่ประสานกันแบบนี้ในเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาทของออร์กานอยด์ถือเป็นสิ่งแรก เขากล่าว “เซลล์ประสาทกำลังเติบโตและโตพอที่พวกมันไม่เพียงเริ่มทำตัวเหมือนเซลล์ประสาทและสั่งงานทีละตัวเท่านั้น แต่ตอนนี้พวกมันสามารถประสานกันได้”

สำหรับการศึกษานี้ นักวิจัยได้เกลี้ยกล่อมเซลล์ต้นกำเนิดให้สร้างเซลล์ประสาทบางส่วนที่ประกอบกันเป็นชั้นนอกของสมอง ออร์กานอยด์เปลือกนอกเหล่านี้เติบโตในห้องปฏิบัติการที่มีอาร์เรย์ของอิเล็กโทรดที่พิมพ์อยู่ด้านล่าง ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบกิจกรรมทางไฟฟ้าได้ในขณะที่ออร์กานอยด์พัฒนาขึ้น

หลังจากผ่านไปสองเดือน อิเล็กโทรดก็เริ่มจับคลื่นประสาทหรือพฤติกรรมร่วมที่มาจากเซลล์ประสาทหลายตัวส่งสัญญาณควบคู่กันไป ภายในสี่ถึงหกเดือน กิจกรรมทางไฟฟ้าในเซลล์ที่ปลูกในห้องทดลองได้เพิ่มขึ้นถึงระดับที่ “ไม่เคยเห็นมาก่อน” ผู้เขียนร่วม Alysson Muotri นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก กล่าว สัญญาณเหล่านี้บ่งชี้ว่าเซลล์ประสาทในออร์กานอยด์มีการเชื่อมต่อหลายพันล้านครั้ง เขากล่าว

เมื่อครบเก้าเดือน ออร์กานอยด์แสดงกิจกรรมทางไฟฟ้าที่สะท้อนการทำงานของสมองของทารกแรกเกิด แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ชี้ให้เห็นว่า “ออร์กานอยด์กำลังพัฒนาในลักษณะเดียวกับที่สมองของทารกมนุษย์จะพัฒนาไปถึงระดับที่ใกล้เคียงกับทารกแรกเกิดภายในเก้าเดือน” Muotri กล่าว

แม้ว่าออร์กานอยด์จะมีชีวิตอยู่ในห้องทดลองได้เป็นเวลาหลายปี แต่กิจกรรมทางไฟฟ้าของพวกมันจะคงที่ประมาณเก้าเดือน Muotri กล่าว จำเป็นต้องมีการปรับแต่งเพิ่มเติมเพื่อให้ออร์กานอยด์พัฒนาอย่างเต็มที่

ออร์กานอยด์เหล่านี้ แต่ละอันมีขนาดเล็กกว่าสมองมนุษย์ประมาณหนึ่งล้านเท่า ขาดการรวมกันที่ซับซ้อนของเซลล์ที่ช่วยสร้างคลื่นประสาทในคน Muotri และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังสำรวจวิธีการเพิ่มความซับซ้อน โดยอาจเพิ่มชนิดของเซลล์หรือปริมาณเลือดให้มากขึ้น และนักวิทยาศาสตร์กำลังกระตุ้นออร์กานอยด์ ส่งสัญญาณที่คล้ายกับสัญญาณที่เซลล์ประสาทอาจได้รับจากส่วนอื่นของสมองหรือจากโลกภายนอก ซึ่งเป็นแรงที่รู้กันว่าสร้างสมองที่กำลังเติบโต

การวิจัย “ให้กรอบเริ่มต้นสำหรับการวิเคราะห์ว่าโครงข่ายประสาทเทียมเหล่านี้ก่อตัวอย่างไร” มาร์ก เฮสเตอร์ นักประสาทวิทยาจากโรงพยาบาลเด็กทั่วประเทศในโคลัมบัส รัฐโอไฮโอ กล่าว ซึ่งงานของเขาเกี่ยวข้องกับสัญญาณไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยออร์แกนอยด์ในสมองที่โตเต็มที่ด้วย สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าออร์กานอยด์เหล่านี้ไม่ใช่ของจริง แต่เป็นเพียงแบบจำลองเท่านั้น เขากล่าว “ไม่ใช่สมองขนาดจิ๋วที่เรากำลังดูอยู่”

นี่คือ 3 คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการสแกนสมอง:

การสแกนสมองคืออะไร?

• การสแกนสมองเป็นกระบวนการใช้เทคโนโลยีทางการแพทย์เพื่อดูภาพของสมองของบุคคล เพื่อทำความเข้าใจกับโครงสร้าง รูปร่าง และฟังก์ชันต่างๆ ของสมอง

การสแกนสมองสามารถใช้ในการวินิจฉัยโรคได้หรือไม่?

• ใช่ การสแกนสมองสามารถช่วยวินิจฉัยโรคต่างๆ เช่น โรคพาร์กินสัน, โรคอัลไซเมอร์, โรคออทิสติก เป็นต้น โดยจะใช้การวิเคราะห์ภาพสมองเพื่อหาความผิดปกติที่เกิดขึ้นในสมอง

การสแกนสมองมีผลกระทบต่อร่างกายหรือไม่?

• การสแกนสมองด้วยเทคโนโลยีทางการแพทย์มักเป็นกระบวนการที่ปลอดภัย แต่บางครั้งอาจเกิดผลข้างเคียงเล็กน้อยได้ เช่น ความเมื่อยล้าของกล้ามเนื้อหลังการสแกน

แหล่งที่มา

• sciencenews.org
• sciencealert.com

อัพเดตเรื่องราวข่าวสารเพิ่มเติม หรือ เรื่องราวแนะนำ