22 ความก้าวหน้าสำคัญในด้านประสาทวิทยาศาสตร์

ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วกว่าสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ ทำให้เกิดความเคลื่อนไหวมากมายในวงการประสาทวิทยาศาสตร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นี่คือ 22 งานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง ซึ่งท้าทายความคิดเดิมๆ ของเราเกี่ยวกับตัวตนของเรา หรือสิ่งที่เราอาจจะเป็นได้.

1. การสร้างแผนที่การทำงานของสมองแบบ 3 มิติแบบเรียลไทม์

เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์จาก MIT ได้พัฒนา เทคนิคใหม่ ในการเชื่อมโยงการทำแผนที่โครงสร้าง (กายวิภาคของสมอง) กับการทำแผนที่การทำงาน (พฤติกรรมของสมอง) ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการทำได้อย่างถูกต้อง ยิ่งไปกว่านั้น การทดลองนี้ได้ดำเนินการในหนูทดลองที่มีชีวิต โดยทำการทำแผนที่ในบริเวณต่างๆ ของสมองหนูแบบเรียลไทม์ วิดีโอนี้แสดงให้เห็นถึงความน่าทึ่งของการเชื่อมโยงระหว่างโครงสร้างสมองและกิจกรรมที่เกิดขึ้นจริง ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามการตอบสนองต่อภาพต่างๆ ที่หนูทดลองได้รับชม

เทคนิคที่ล้ำสมัยนี้เป็นการผสมผสานกล้องจุลทรรศน์สามโฟตอนแบบสร้างฮาร์มอนิกที่สาม (THG) เข้ากับ การทำแผนที่เรตินาโทปิกทำให้สามารถสังเกตกิจกรรมในเนื้อเยื่อสมองส่วนลึกได้ผ่านทางสัญญาณไฟฟ้า

นอกจากนี้ยังให้ความละเอียดภาพที่น่าทึ่ง ทำให้สามารถศึกษาเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์และโครงสร้างย่อยของเซลล์เหล่านั้น รวมถึงหลอดเลือดขนาดเล็กและ ไมอีลิน ซึ่งเป็นฉนวนชนิดหนึ่งที่ทราบกันดีว่าเป็นปัจจัยสำคัญต่อความเร็วในการประมวลผลของสมอง  

การศึกษานี้มุ่งเน้นไปที่ศูนย์รับภาพในสมอง แต่สามารถใช้วิธีเดียวกันนี้ในการศึกษาบริเวณอื่นๆ ได้ วิธีการนี้มีแนวโน้มที่จะเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างสภาวะสมองที่แข็งแรงและสมองที่เป็นโรค รวมถึงวิธีที่สมองตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อม.

2. การมองเห็นกระบวนการตัดสินใจที่เกิดขึ้นในสมอง

มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดประสบความสำเร็จครั้งสำคัญด้วย กล้องจุลทรรศน์แบบสองโฟกัส เทคนิค COSMOSงานวิจัยของพวกเขาบันทึกภาพเคลื่อนไหวของกิจกรรมทางประสาททั่วทั้งเปลือกสมองของหนูทดลอง

สัญญาณเหล่านี้ถูกบันทึกโดยการถ่ายภาพสมองจากสามมุมที่แตกต่างกัน จากนั้นจึงใช้การประมวลผลทางคอมพิวเตอร์เพื่อแยกสัญญาณออกมาเป็นวิดีโอสดของกิจกรรมระดับมหภาคในซีกสมองซ้ายและขวา นี่คือตัวอย่างที่คุณจะได้เห็นพายุไฟฟ้าอันน่าทึ่งของสมองจริง ๆ ขณะกำลังทำงาน.

เนื่องจาก สมองส่วนคอร์เทกซ์ ทำหน้าที่ประมวลผลทางปัญญาที่ซับซ้อนในระดับสูง พฤติกรรมที่ดูลึกลับซับซ้อน เช่น กระบวนการตัดสินใจ จึงเริ่มที่จะถูกไขปริศนาได้ในภาพรวม ตัวอย่างเช่น การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการตัดสินใจที่ขึ้นอยู่กับการรับรู้ทางประสาทสัมผัสและการทำงานของกล้ามเนื้อ (ลองนึกถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจว่าจะหลบรถที่กำลังวิ่งเข้ามาทางไหน)

นักวิจัยยังคาดหวังว่า COSMOS จะเป็นวิธีการต้นทุนต่ำสำหรับการคัดกรองผลกระทบของยาทางจิตเวช เพื่อให้สามารถพัฒนายาเหล่านั้นให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานมากขึ้น.

3. ความก้าวหน้าด้านการนอนหลับสำหรับสมองเทียม

ดังที่เราได้กล่าวถึงใน บล็อกก่อนหน้านี้ความก้าวหน้าครั้งสำคัญของ Deep Mind มาจากการจำลองคอลัมน์นีโอคอร์เท็กซ์ของสมองมนุษย์ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มพูนสติปัญญาอย่างมหาศาลโดยใช้พลังการประมวลผลเพียงเศษเสี้ยวเดียว ส่งผลให้ AI ที่จำลองแบบมนุษย์นี้สามารถเอาชนะผู้เล่นหมากรุก หมากล้อม และอีสปอร์ตที่ดีที่สุดในโลกได้แล้ว

แม้จะยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่การนอนหลับมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์ โดยจะเกิดปัญหาอย่างร้ายแรงเมื่อใดก็ตามที่ ร่างกายขาดการนอน หลับ ในปีนี้ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอะลาโมสได้ค้นพบว่าเครือข่ายการคำนวณแบบสไปค์ของระบบ AI ก็ประสบกับภาวะขาดการนอนหลับเช่นกัน โดยจะทำงานไม่เสถียรเมื่อทำงานเป็นเวลานานโดยไม่พักผ่อน อย่างไรก็ตาม เมื่อปรับเครือข่ายให้อยู่ในสถานะที่คล้ายกับคลื่นสมองที่เราประสบในระหว่างการนอนหลับ ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีที่สุดก็จะกลับคืนมา

เรื่องนี้อาจฟังดูไม่สำคัญนัก แต่ความก้าวหน้าในด้านปัญญาประดิษฐ์มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของเราทุกคน ผลการวิจัยยังชี้ให้เห็นว่า การผสมผสานระหว่างศาสตร์ด้านประสาทวิทยาศาสตร์และปัญญาประดิษฐ์ อาจนำไปสู่ยุคใหม่ของคอมพิวเตอร์อัจฉริยะขั้นสูง.

4. อุปกรณ์ฝังขนาดเล็กช่วยให้ผู้ป่วยอัมพาตสามารถควบคุมคอมพิวเตอร์ได้

เพื่อ เครื่องมือขนาดเล็กจิ๋วในสมอง ปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยที่มีภาวะอัมพาตแขนขาอย่างรุนแรงจากโรคเซลล์ประสาทสั่ง การ การทดลองนี้ ได้ฝังเทคโนโลยีขนาดเล็กใหม่นี้เข้าไปในสมองของผู้เข้าร่วมการ

อุปกรณ์ที่เรียกว่า Stentrode™ ถูกสอดเข้าไปทางช่องผ่าตัดเล็กบริเวณคอ และจากนั้นเคลื่อนไปยังบริเวณสมองส่วนควบคุมการเคลื่อนไหวผ่านทางหลอดเลือด วิธีการผ่าตัดเล็กนี้ช่วยหลีกเลี่ยงความเสี่ยงและภาวะแทรกซ้อนหลังการผ่าตัดสมองแบบเปิด.

อุปกรณ์ฝังในร่างกายนี้ใช้เทคโนโลยีไร้สายในการส่งสัญญาณกิจกรรมของเซลล์ประสาทเฉพาะไปยังคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นคำสั่งตามความตั้งใจของผู้ป่วย น่าทึ่งมากที่ชิปขนาดเล็กนี้ช่วยให้ผู้ป่วยสามารถทำสิ่งต่างๆ เช่น คลิกและซูม และเขียนได้อย่างแม่นยำถึง 93% ช่วยให้พวกเขาสามารถทำสิ่งที่เรามองข้ามไปได้ เช่น การส่งข้อความ อีเมล และซื้อของออนไลน์.  

แม้จะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ลักษณะการรักษาที่ไม่รุกรานมากนักแสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่ของเทคโนโลยีประสาทวิทยาระดับไมโครในการช่วยเหลือผู้ที่มีความบกพร่องทางสติปัญญาทุกประเภท.

5. นักประสาทวิทยาศาสตร์เปลี่ยนเซลล์ประสาทปกติให้กลายเป็นเซลล์ประสาทที่สามารถสร้างใหม่ได้

ในปี 2018 เราได้รายงาน ว่านักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีการเปลี่ยนเซลล์ต้นกำเนิดให้กลายเป็นเซลล์ประสาทเฉพาะชนิดแล้ว ในปีนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยต่างๆ ในสหรัฐอเมริกา 4 แห่ง ได้ก้าวไปอีกขั้นหนึ่งสู่เป้าหมายสูงสุดของการยืดอายุขัย โดยการระบุเครือข่ายยีนที่ควบคุมการสร้างเซลล์ใหม่ พวกเขาได้ ดัดแปลงเซลล์ปกติให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้เพื่อทดแทนเซลล์ที่กำลังจะตาย

การทดสอบแนวคิดของพวกเขาดำเนินการโดยใช้เซลล์เกลียของปลาซีบรา โดยเปลี่ยนเซลล์เหล่านั้นให้กลายเป็นเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งสามารถตรวจจับและฟื้นฟูเซลล์จอประสาทตาที่เสียหายเพื่อฟื้นฟูการมองเห็นที่บกพร่องได้.

การตายของเซลล์ หรือ อะพอพโทซิสมีบทบาทสำคัญในกระบวนการชราตามธรรมชาติของมนุษย์ นักวิจัยเชื่อว่ากระบวนการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองจะคล้ายคลึงกัน หากประสบความสำเร็จ จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อภาวะต่างๆ เช่น โรคอัลไซเมอร์ ซึ่งสมองส่วนใหญ่ถูกทำลายจากการตายของเซลล์ประสาท นอกจากนี้ยังอาจมีบทบาทในการป้องกันผลข้างเคียงต่างๆ ของการชราตามธรรมชาติในสมอง เพื่อให้มีอายุยืนยาวและมีสุขภาพดีในวัยชรา

6. การป้องกันภาวะความเสื่อมของระบบประสาท

แทนที่จะทดแทนเซลล์ที่กำลังจะตาย นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กได้ระบุถึงกระบวนการสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์สมอง ซึ่งเรียกว่า ภาวะเสื่อมโดยการค้นพบกระบวนการที่ การดูดซึมกลูตาเมตของเซลล์ ช่วยป้องกันการตายของเซลล์ในคนที่มีสุขภาพดี แต่จะหยุดทำงานในภาวะที่เป็นโรค เช่น โรคหลอดเลือดสมอง ซึ่งทำให้ปริมาณออกซิเจนที่ส่งไปยังเซลล์สมองลดลง

โดยหลักแล้ว กลไกนี้ทำให้เซลล์ฆ่าตัวเองตายไป เนื่องจากไม่ได้รับสัญญาณทางเคมีที่ถูกต้องเพื่อบอกให้พวกมันมีชีวิตอยู่ต่อไป นักวิจัยจึงได้พัฒนาสารยับยั้งชนิดพิเศษที่สามารถเข้าไปยับยั้ง "กลไกการตายของเซลล์" ก่อนที่จะเกิดขึ้น.

สารยับยั้งเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า มีประสิทธิภาพสูง ในการปกป้องเซลล์ประสาท ซึ่งหวังว่าจะนำไปสู่ทางเลือกการรักษาแบบใหม่สำหรับโรคความเสื่อมของระบบประสาท

7. โรคพาร์กินสันเป็นหนึ่งในสองโรคที่แตกต่างกัน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอาร์ฮุสได้ใช้เทคนิคการถ่ายภาพ PET และ MRI ขั้นสูงเพื่อเปิดเผยว่าโรคพาร์กินสันนั้นแท้จริงแล้วมีอยู่ รูปแบบที่แตกต่างกันสอง

ในรูปแบบหนึ่ง โรคจะเริ่มต้นที่ลำไส้ แล้วแพร่กระจายไปยังสมองผ่านทางเส้นประสาท ในอีกรูปแบบหนึ่ง โรคจะเริ่มต้นที่สมองก่อน แล้วจึงแพร่กระจายไปยังลำไส้และอวัยวะอื่นๆ วิดีโอนี้ให้ภาพรวมที่ดีมาก.

แม้ว่าจะไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้ แต่ก็เป็นก้าวสำคัญในทิศทางที่ถูกต้องสำหรับการตรวจพบโรคในระยะเริ่มต้นเพื่อการป้องกัน ตัวอย่างเช่น อาจนำไปสู่การรักษาที่ป้องกันไม่ให้โรคลุกลามไปถึงสมอง ซึ่งจะทำให้เกิดผลกระทบรุนแรงในระยะยาว นอกจากนี้ยังเป็นอีกชิ้นส่วนสำคัญในปริศนาของความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างลำไส้และสมองของเรา ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า แกนลำไส้-สมอง

8. ปัญญาประดิษฐ์ช่วยพัฒนาการวินิจฉัยอาการบาดเจ็บทางสมองที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนได้พัฒนา อัลกอริทึม AI ชนิดใหม่ ที่สามารถตรวจจับ แยกแยะ และระบุประเภทของการบาดเจ็บที่สมองต่างๆ จากข้อมูลการสแกน CT แบบภูมิประเทศได้

การสแกน CT รวบรวมข้อมูลจำนวนมหาศาล ซึ่งผู้เชี่ยวชาญอาจต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการวิเคราะห์ และจำเป็นต้องรวมการประเมินผลการสแกนหลายครั้งในช่วงเวลาต่างๆ เพื่อติดตามแนวโน้มการฟื้นตัวหรือความคืบหน้าของโรค เครื่องมือ AI ใหม่นี้ดูเหมือนจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้ดีกว่าผู้เชี่ยวชาญ และยังรวดเร็วและประหยัดกว่ามาก.

ตัวอย่างเช่น งานวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าซอฟต์แวร์มีประสิทธิภาพสูงในการวัดปริมาณความคืบหน้าของรอยโรคในสมองหลายประเภทโดยอัตโนมัติ ช่วยในการทำนายว่ารอยโรคใดจะขยายใหญ่ขึ้น การประยุกต์ใช้ AI ประเภทนี้เพื่อช่วยในการวิเคราะห์ของมนุษย์นั้นมีแนวโน้มที่จะเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงมากมายที่จะพลิกโฉมการวินิจฉัยทางการแพทย์ในรูปแบบที่คุ้มค่า.

9. ความลับของบุคคลที่มีอายุยืนยาวเป็นพิเศษถูกเปิดเผยแล้ว

ผู้สูงอายุ ที่มีความสามารถทางสติปัญญาเหนือกว่าคนในวัยเดียวกัน คือบุคคลที่มีทักษะทางสติปัญญาสูงกว่ามาก สามารถคงความสามารถทางจิตใจที่อ่อนเยาว์ไว้ได้แม้ในวัย 70 และ 80 ปี จนถึงปัจจุบันนี้ ความลับในการรักษาความสามารถทางสติปัญญาในระดับสูงสุดของพวกเขายังคงเป็นที่เข้าใจกันน้อยมาก

โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยโคโลญจน์และศูนย์วิจัยจูลิชได้ค้นพบ ความแตกต่างที่สำคัญในด้านชีววิทยาโดยใช้การสแกน PET พวกเขาพบว่าผู้ที่มีอายุยืนยาวเป็นพิเศษมีความต้านทานต่อ เทา และ โปรตีนซึ่งก่อนหน้านี้โปรตีนเหล่านี้ศึกษาได้ยากจนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ผู้สูงอายุที่มีความสามารถทางสติปัญญาสูงจะมีระดับของโปรตีนเทาและอะไมลอยด์ต่ำกว่า ซึ่งส่งผลให้เกิดความเสื่อมของระบบประสาทหลายชนิดในคนส่วนใหญ่เมื่ออายุมากขึ้น ปัจจุบันมีการระบุแล้วว่า การลดลงของความต้านทานต่อการสะสมของโปรตีนเทาและอะไมลอยด์เป็นปัจจัยทางชีวภาพหลักที่ทำให้ความสามารถทางสติปัญญาถึงขีดสุดลดลง.

งานวิจัยใหม่สามารถมุ่งเน้นไปที่กระบวนการเหล่านี้เพื่อหาวิธีรักษาภาวะสมองเสื่อมโดยทั่วไป ตลอดจนช่วยพัฒนายาเพื่อป้องกันภาวะสมองเสื่อมที่เกิดขึ้นแล้ว.

‍

10. การรักษาภาวะซึมเศร้ารุนแรงด้วยการกระตุ้นสมองส่วนลึกแบบปรับได้

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก ประสบความสำเร็จในการพัฒนาวิธี การกระตุ้นสมองส่วนลึก (DBS) เพื่อรักษาอาการซึมเศร้าแบบเฉพาะเจาะจงเมื่ออาการปรากฏขึ้น การกระตุ้นสมองส่วนลึกเกี่ยวข้องกับการฝังอิเล็กโทรดไว้ในสมองเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าไปเปลี่ยนแปลงการทำงานของสมอง

การศึกษาในอดีตประสบความสำเร็จอย่างจำกัดในการรักษาโรคซึมเศร้าด้วยการกระตุ้นสมองส่วนลึก (DBS) เนื่องจากอุปกรณ์สามารถส่งกระแสไฟฟ้ากระตุ้นอย่างต่อเนื่องได้เฉพาะในบริเวณเดียวของสมองเท่านั้น อย่างไรก็ตาม โรคซึมเศร้าสามารถส่งผลกระทบต่อบริเวณต่างๆ ของสมอง และสัญญาณประสาทของโรคซึมเศร้าสามารถเปลี่ยนแปลงขึ้นลงได้อย่างคาดเดาไม่ได้.

ด้วยเป้าหมายหลักในการสร้างเครื่องกระตุ้นหัวใจสำหรับสมอง นักวิทยาศาสตร์ได้ถอดรหัสตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของระบบประสาทตัวใหม่ รูปแบบกิจกรรมของสมองที่เฉพาะเจาะจงนี้สามารถทำนายการเริ่มมีอาการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยความรู้ดังกล่าว ทีมงานจึงปรับแต่งเทคโนโลยี DBS ใหม่ที่จะทำงานเฉพาะเมื่อและในตำแหน่งที่ตรวจพบรูปแบบนั้นเท่านั้น.

การบำบัดแบบอัตโนมัติตามความต้องการนี้เป็นสิ่งที่น่าประทับใจ เพราะการตอบสนองเชิงฟังก์ชันนั้นมีความเฉพาะเจาะจงทั้งต่อสมองของผู้ป่วยและวงจรประสาทที่ก่อให้เกิดโรค ในการทดลองครั้งแรก วิธีการกระตุ้นสมองส่วนลึกแบบกำหนดเองนี้ได้รับการทดสอบกับผู้ป่วยที่ทุกข์ทรมานจากภาวะซึมเศร้ารุนแรงและประสบความสำเร็จอย่างยอดเยี่ยม อาการของผู้ป่วยดีขึ้นเกือบจะในทันที และเป็นเช่นนั้นต่อเนื่องในระยะยาว.

ในยุคโควิดที่ความวิตกกังวลและปัญหาสุขภาพจิตกำลังแพร่หลาย วิธีการนี้อาจพิสูจน์ได้ว่าเป็นวิธีการรักษาที่ไม่ใช้ยาที่มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับผู้คนหลายร้อยล้านคน.

11. เกินกว่าการได้ยินของมนุษย์

เช่นเดียวกับคลื่นแสง มนุษย์สามารถรับรู้คลื่นเสียงที่เดินทางรอบตัวเราได้เพียงช่วงความถี่แคบๆ เท่านั้น โดยทั่วไปแล้วเราจะรับรู้ได้เฉพาะความถี่ระหว่าง 20 เฮิรตซ์ ถึง 20,000 เฮิรตซ์ เท่านั้น ความถี่ที่สูงกว่านี้จะถือว่าเป็นคลื่นอัลตราโซนิก ซึ่งเป็นช่วงความถี่ที่สัตว์ต่างๆ เช่น ค้างคาว ใช้ในการดำเนินชีวิต และเป็นช่วงความถี่ที่ใช้ในการสแกนทางการแพทย์ด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ด้วย.

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Aalto ได้คิดค้นวิธีการใหม่โดยใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ซึ่งนำไปสู่การสร้างอุปกรณ์ที่ ช่วยให้มนุษย์มีประสาทการได้ยินในระดับเดียวกับค้างคาวโดยไม่เพียงแต่สามารถได้ยินความถี่ที่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์เท่านั้น แต่ยังสามารถแยกแยะทิศทางและระยะห่างของแหล่งกำเนิดเสียงได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น สำหรับนักชีววิทยา อุปกรณ์นี้ช่วยให้สามารถติดตามค้างคาวที่บินอย่างเงียบเชียบ และระบุตำแหน่งของพวกมันได้

หลักการทำงานคือการบันทึกคลื่นอัลตราซาวนด์ผ่านชุดไมโครโฟนทรงกลม ซึ่งตรวจจับเสียงอัลตราโซนิกและใช้คอมพิวเตอร์แปลงระดับเสียงเป็นความถี่ที่หูได้ยิน จากนั้นจึงเล่นคลื่นเสียงที่แปลงแล้วผ่านหูฟังแบบเรียลไทม์ ความสามารถในการรับรู้เสียงที่ปกติแล้วหูไม่ได้ยินนั้นอาจมีประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น การได้ยินและระบุตำแหน่งการรั่วไหลของก๊าซที่ปกติแล้วไม่มีเสียง.

12. ปัญญาประดิษฐ์เรียนรู้การดมกลิ่นด้วยตนเองในแบบเดียวกับที่มนุษย์ทำ

แม้ว่าประสาทวิทยาศาสตร์จะเป็นสาขาวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่และเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่ปัญญาประดิษฐ์ (AI) นั้นใหม่กว่ามากและเติบโตเร็วกว่ามาก ศักยภาพของการผสมผสานสองสาขาวิทยาศาสตร์นี้ได้รับ การเปิดเผยโดยนักวิจัยจากMIT

จากการใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักร นักวิจัยค้นพบว่าโครงข่ายประสาทเทียมสามารถเรียนรู้การดมกลิ่นได้ด้วยตนเองในเวลาเพียงไม่กี่นาที ซึ่งเลียนแบบวงจรการดมกลิ่นในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้อย่างแท้จริง นี่เป็นเรื่องที่สำคัญมาก เพราะอัลกอริทึมที่นำมาใช้ไม่มีความรู้เกี่ยวกับการวิวัฒนาการนับล้านปีที่จำเป็นต่อการพัฒนาการรับกลิ่นทางชีววิทยาเลย.

แต่ที่น่าทึ่งก็คือ เครือข่ายประสาทเทียมสามารถจำลองกิจกรรมทางชีวภาพของการดมกลิ่นได้อย่างใกล้เคียงมาก จนเผยให้เห็นว่าเครือข่ายการดมกลิ่นของสมองได้รับการปรับให้เหมาะสมทางคณิตศาสตร์เพื่อการทำงานของมัน.

การจำลองโครงสร้างวงจรธรรมชาติในสมองอย่างแม่นยำด้วยระบบการเรียนรู้ของเครื่องจักรแบบอิสระ อาจเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงยุคใหม่ที่ปัญญาประดิษฐ์จะสอนเราถึงความลับภายในของการวิวัฒนาการทางชีววิทยา การรับรู้กลิ่นเป็นจุดเริ่มต้นในปี 2021 แต่ใครจะรู้ว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่สิ่งใดได้บ้าง…

13. อุปกรณ์ประสาทเทียมแปลงความคิดเป็นประโยคในผู้ป่วยอัมพาตขั้นรุนแรง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก ได้พัฒนา อุปกรณ์ช่วยพูดชนิดใหม่ สำหรับผู้ป่วยที่เป็นอัมพาตที่ไม่สามารถพูดได้ วิธีการนี้ได้รับการสาธิตว่าประสบความสำเร็จในผู้ชายคนหนึ่งที่มีก้านสมองเสียหายอย่างรุนแรงจนเป็นอัมพาตทั้งตัว

ที่น่าทึ่งคือ มันทำงานโดยการตรวจจับสัญญาณสมองที่เกี่ยวข้องกับการพูด ซึ่งควบคุมเส้นเสียง เมื่อเราพูด เส้นเสียงต้องการคำสั่งการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนเพื่อออกเสียงต่างๆ ที่เราใช้ในการสนทนา แม้ว่าจะไม่สามารถขยับได้ สัญญาณเหล่านี้ก็ยังสามารถส่งจากสมองได้.

นักวิทยาศาสตร์ใช้การบันทึกการทำงานของสมองจากผู้ป่วยโรคลมชัก เพื่อพัฒนาระบบถอดรหัสคำสั่งไปยังกล้ามเนื้อที่ใช้ในการออกเสียงแบบเรียลไทม์ ให้เป็นคำพูด จากรูปแบบการทำงานของระบบประสาทเหล่านี้ พวกเขาสามารถแยกแยะคำศัพท์ทั่วไป 50 คำได้อย่างแม่นยำทุกครั้งที่ผู้ป่วยกำลังคิดถึงคำเหล่านั้น.  

สิ่งที่จำเป็นก็คือให้ผู้ป่วยสวมชุดอิเล็กโทรดความหนาแน่นสูงเพื่อจับและบันทึกกิจกรรมทางประสาท ซึ่งบันทึกสัญญาณจากเปลือกสมองส่วนควบคุมการพูด วิธีนี้ทำให้สามารถแปลได้ถึง 18 คำต่อนาทีด้วยความแม่นยำ 93% ข้อดีสำหรับผู้ป่วยก็คือ เขาเพียงแค่ต้องทำตัวเหมือนกำลังพูดจริงๆ และเขาสามารถสื่อสารประโยคต่างๆ ได้หลายร้อยประโยคจากคำศัพท์ 50 คำ.

แม้ว่าความก้าวหน้านี้ดูเหมือนจะจำกัดอยู่เฉพาะผู้ป่วยที่เป็นอัมพาต แต่เราก็ประสบกับภาวะอัมพาตทุกคืนขณะฝัน (เว้นแต่เราจะเดินละเมอ) หากพัฒนาไปได้มากพอ วิธีการนี้อาจปูทางไปสู่การแปลความคิดของเราขณะนอนหลับได้!

14. สมองขนาดเล็กของมนุษย์ที่พัฒนาขึ้นมาพร้อมกับกิจกรรมทางประสาทที่ซับซ้อน

ในทางเทคนิคเรียกว่า 'ออร์แกนอยด์สมอง' หรือสมองขนาดเล็ก ซึ่งสามารถเพาะเลี้ยงได้จาก เซลล์ต้นกำเนิดแบบเหนี่ยวนำให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่าง (induced pluripotentstem cells) เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้สามารถนำมาจากผิวหนังหรือเลือดของบุคคล และมีศักยภาพที่จะเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ชนิดใดก็ได้ ประโยชน์ก็คือ โครงสร้างของเซลล์ที่ปกติเข้าถึงได้ยากมาก สามารถเพาะเลี้ยงและแยกออกมาเพื่อการศึกษาได้ในทางทฤษฎี ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสมอง อย่างไรก็ตาม สมองขนาดเล็กในอดีตมีโครงสร้างการทำงานที่จำกัด

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญของนักวิทยาศาสตร์ที่ UCLA ในปีนี้ ได้ยกระดับความซับซ้อนของโครงสร้างไปอีกขั้น โดยการเพาะเลี้ยงกลุ่มของออร์แกนอยด์เพื่อสร้างโครงสร้างสมองสามมิติที่ซับซ้อน นักวิจัยได้นำเซลล์ต้นกำเนิดจากผู้ป่วยที่เป็นโรคเร็ตต์ (ภาวะที่มีอาการชัก) และสามารถเพาะเลี้ยงสมองขนาดเล็กที่มีการทำงานคล้ายกับส่วนต่างๆ ของสมองมนุษย์ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาสามารถสังเกตแบบแผนของกิจกรรมทางไฟฟ้าที่คล้ายกับการเริ่มต้นของอาการชักได้อย่างปลอดภัยและประสบความสำเร็จ

งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า บางแง่มุมของการทำงานของสมองสามารถแยกและศึกษาได้ในห้องปฏิบัติการจนถึงระดับเซลล์ที่มีชีวิตแต่ละเซลล์ ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือ สมองขนาดเล็กเหล่านี้สามารถเพาะเลี้ยงเพื่อจำลองแง่มุมต่างๆ ของการทำงานของสมองทั้งในภาวะปกติและภาวะที่เป็นโรค รวมถึงใช้ทดสอบยาและการรักษาโดยไม่มีความเสี่ยงต่อมนุษย์หรือสัตว์.

สมองของมนุษย์มีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงยังมีข้อจำกัดที่ชัดเจนในแง่ของความซับซ้อนของโครงสร้างสมองที่สามารถศึกษาได้ แต่เห็นได้ชัดว่าสาขาวิทยาศาสตร์ประสาทที่กำลังเกิดขึ้นใหม่นี้มีศักยภาพราวกับนิยายวิทยาศาสตร์.

15. 'นิวโรเกรน' ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาอินเทอร์เฟซระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่

ด้วยการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของพลังการประมวลผลในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ไมโครชิปจึงมีขนาดเล็ลงเรื่อยๆ ทุกปี นักวิทยาศาสตร์ด้านประสาทวิทยาที่มุ่งเน้นเทคโนโลยีจากมหาวิทยาลัยบราวน์ ได้พัฒนาคอมพิวเตอร์ไร้สายขนาดเล็กมากจนตาเปล่าอาจมองไม่เห็น โดยตั้งชื่อว่า "นิวโรเกรน" (Neurograins) เนื่องจากมีขนาดประมาณเท่าเมล็ดเกลือ และถูกพัฒนาขึ้นเพื่อติดตามและตรวจสอบกิจกรรมของสมอง  

คอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วเหล่านี้สามารถบันทึกกิจกรรมทางไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้เคียง และส่งข้อมูลแบบไร้สายได้ เป้าหมายคือการพัฒนาระบบเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์ (BCI) รูปแบบใหม่ โดยที่เครือข่ายของเซ็นเซอร์ขนาดเล็กเหล่านี้สามารถติดตามกิจกรรมของสมองในแง่มุมที่สำคัญ และส่งข้อมูลไปยังศูนย์กลางที่อยู่ใกล้เคียงได้.

ในการทดลองเพื่อพิสูจน์แนวคิด นักวิจัยได้ใช้เครือข่ายเพื่อบันทึกกิจกรรมทางประสาทของสัตว์ฟันแทะได้อย่างแม่นยำกว่าที่เคยทำได้มาก่อน การบันทึกสัญญาณสมองในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนนี้ แม้จะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มที่ดีมากที่จะสามารถแปลงคลื่นสมองให้เป็นการกระทำที่มีประโยชน์ในโลกแห่งความเป็นจริงได้โดยไม่ต้องใช้ความพยายามทางกายภาพใดๆ.

16. การฟื้นฟูการมองเห็นให้แก่ผู้ที่ตาบอดสนิท

ชนิดใหม่ ไมโครอิเล็กโทรดอาร์เรย์ เพื่อสร้างการมองเห็นเทียมรูปแบบหนึ่งผ่านทางอวัยวะเทียมสำหรับการมองเห็น นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์จักษุวิทยาจอห์น เอ. โมแรน มหาวิทยาลัยยูทาห์ ได้สร้างอุปกรณ์ดังกล่าวขึ้นเพื่อบันทึกและกระตุ้นกิจกรรมของเซลล์ประสาทภายในเปลือกสมองส่วนการมองเห็น

อุปกรณ์นี้ถูกฝังไว้ในดวงตา รับข้อมูลภาพผ่านแว่นตาที่มีกล้องวิดีโอขนาดเล็ก จากนั้นข้อมูลจะถูกประมวลผลโดยซอฟต์แวร์เฉพาะทาง อุปกรณ์จะกระตุ้นเซลล์ประสาทในจอประสาทตาให้สร้างแสงวาบคล้ายกับว่ากำลังรับจุดแสง ซึ่งจะช่วยให้จิตใจรับรู้ภาพพื้นฐานของเส้นและรูปทรงได้.

จากการทดลองกับผู้ป่วยตาบอดสนิท วิธีการนี้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ และไม่มีภาวะแทรกซ้อนจากการผ่าตัดหรือการกระตุ้นเซลล์ประสาท ในการทดสอบครั้งแรกนี้ ใช้เพียงอาร์เรย์เดียว อย่างไรก็ตาม เป้าหมายต่อไปคือการใช้อาร์เรย์ 7 ถึง 10 ชุด เพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดมากขึ้น ซึ่งจะช่วยให้คนตาบอดสามารถนำทางในโลกด้วยการมองเห็นได้จริง.

17. การรักษาด้วยโมเลกุลแบบฉีดชนิดใหม่ ช่วยซ่อมแซมอาการบาดเจ็บรุนแรงของไขสันหลัง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นได้ประยุกต์ใช้ "โมเลกุลเต้นรำ" ชนิดใหม่เพื่อซ่อมแซมเนื้อเยื่อในผู้ที่ได้รับบาดเจ็บไขสันหลังอย่างรุนแรง และ ประสบความสำเร็จในการฟื้นฟูภาวะอัมพาตส่วนที่เป็นการเต้นรำนั้นเกี่ยวข้องกับการควบคุมการเคลื่อนไหวของโมเลกุลเหล่านี้ เพื่อให้พวกมันสามารถแทรกตัวเข้าไปในตัวรับเซลล์ที่ปกติเข้าถึงไม่ได้ เพื่อกระตุ้นให้เซลล์เหล่านั้นเริ่มซ่อมแซมเนื้อเยื่อประสาท

โมเลกุลที่ดูเหมือนมหัศจรรย์เหล่านี้ทำงานโดยการกระตุ้นสัญญาณต่อเนื่อง ทำให้แอกซอนงอกใหม่และช่วยให้เซลล์ประสาทอยู่รอดได้หลังได้รับบาดเจ็บโดยการส่งเสริมให้เซลล์ชนิดใหม่ ๆ เกิดขึ้นมากมาย ซึ่งในทางกลับกันก็ช่วยสนับสนุนการงอกใหม่ของหลอดเลือดที่สูญเสียไปซึ่งจำเป็นต่อการรักษาเซลล์.

จากการทดสอบในหนู พบว่าการฉีดโมเลกุลบำบัดเพียงครั้งเดียว ทำให้หนูที่เป็นอัมพาตสามารถเดินได้อีกครั้งภายในเวลาไม่ถึงสี่สัปดาห์ และที่น่าสนใจคือ 12 สัปดาห์ต่อมา (หลังจากที่ฟื้นตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว) สารดังกล่าวจะย่อยสลายกลายเป็นสารอาหารสำหรับเซลล์โดยไม่มีผลข้างเคียงใดๆ และหายไปจากร่างกายตามธรรมชาติอย่างมีประสิทธิภาพ.

18. เทคโนโลยี VR มอบการบำบัดเพื่อเอาชนะความกลัวความสูง

เทคโนโลยีความจริงเสมือน (VR) ถูกนำมาใช้โดยนักจิตวิทยาเชิงฟิสิกส์มานานหลายทศวรรษเพื่อศึกษาว่าเรารับรู้ข้อมูลทางประสาทสัมผัสอย่างไร ในปีนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบาเซิล ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยที่เก่าแก่ที่สุดในสวิตเซอร์แลนด์ ได้พัฒนา ปพลิเคชันความจริงเสมือนเพื่อใช้ในการรักษาอาการกลัวความสูงแอ

ที่ชื่อว่า Easyheightsซึ่งใช้งานได้กับสมาร์ทโฟน เป็นเครื่องมือบำบัดด้วยการเผชิญหน้ากับความกลัว โดยใช้ภาพ 360 องศาของสถานที่จริง ผู้ใช้สวมแว่น VR และยืนอยู่บนแท่นที่เริ่มต้นจากระดับความสูง 1 เมตรเหนือพื้นดิน จากนั้นจะค่อยๆ สูงขึ้นเรื่อยๆ เมื่อผู้ใช้ปรับตัวเข้ากับระดับความสูงแต่ละขั้นได้แล้ว หลักการทำงานคือการเพิ่มการรับรู้ทางประสาทสัมผัสเกี่ยวกับความสูงโดยไม่เพิ่มระดับความกลัว

การทดลองทางคลินิกแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการรักษารูปแบบนี้ ซึ่งช่วยลดอาการกลัวความสูงในสถานการณ์จริงได้อย่างมีนัยสำคัญ และเห็นผลดีดังกล่าวได้จากการฝึกฝนที่บ้านเพียงแค่สี่ชั่วโมง การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่า การผสมผสานความรู้ด้านประสาทวิทยาศาสตร์กับเทคโนโลยีในปัจจุบัน สามารถช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิตของผู้คนได้อย่างมีประสิทธิภาพและเข้าถึงได้ง่าย.

‍

19. การกลับชาติมาเกิดของสมองมนุษย์นีแอนเดอร์ทาล

ในขณะที่เรากำลังพูดคุยกันอยู่นี้ นักประสาทวิทยาที่ สถาบันแม็กซ์พลังค์เพื่อมานุษยวิทยาเชิงวิวัฒนาการ กำลังสร้าง "สมองจำลอง" ที่ได้รับการปลูกถ่ายทางพันธุกรรมด้วยดีเอ็นเอของมนุษย์นีแอนเดอร์ทาลหลายเวอร์ชัน โดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพล้ำสมัยแบบจากล่างขึ้นบนที่เรียกว่า CRISPRขนาดเท่าเมล็ดถั่วนี้ สมองจำลอง จะประกอบด้วยกลุ่มเซลล์ประสาทที่มีชีวิตซึ่งเจริญเติบโตจากเซลล์ต้นกำเนิด และสามารถทำการทำงานของสมองได้จริง

แม้ว่าโครงกระดูกเหล่านั้นจะมีขนาดเล็กเกินกว่าจะแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมที่ซับซ้อน เช่น การสื่อสาร แต่ก็คาดว่าจะเผยให้เห็นความแตกต่างในกิจกรรมพื้นฐานของสมองที่มนุษย์นีแอนเดอร์ทาลอาจมี ในลักษณะนี้ พันธุศาสตร์จึงเป็นเหมือนกล้องโทรทรรศน์ทางประวัติศาสตร์สำหรับประสาทวิทยาศาสตร์ ทำให้สามารถมองเข้าไปในการทำงานของสมองโบราณได้ ทั้งหมดนี้มาจากดีเอ็นเอที่ถูกเก็บรักษาไว้ในชิ้นส่วนกระดูกเป็นเวลาหลายหมื่นปี.

และหากคุณคิดว่านี่เป็นเรื่องง่ายๆ อย่างเช่นเซลล์ไม่กี่เซลล์ในจานเพาะเชื้อ...คิดใหม่ได้เลย นักวิจัยชาวเยอรมันกำลังวางแผนที่จะเชื่อมต่อสมองขนาดเล็กของมนุษย์นีแอนเดอร์ทาลเข้ากับหุ่นยนต์ เพื่อสังเกตพฤติกรรมที่เกิดขึ้น ซึ่งมีความทะเยอทะยานยิ่งกว่าพล็อตเรื่องในภาพยนตร์ไซไฟแห่งอนาคตเสียอีก หากประสบความสำเร็จแล้ว จินตนาการของคุณจะโลดแล่นไปกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า – หุ่นยนต์แม่บ้านมนุษย์นีแอนเดอร์ทาลใครจะสนใจ?!

20. หมูซอมบี้

หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่นักประสาทวิทยาศาสตร์เผชิญคือ การศึกษาเซลล์สมองที่ยังมีชีวิตอยู่นั้นทำได้ยากมาก แม้แต่เซลล์สมองของผู้เสียชีวิตไม่นานนัก เซลล์ประสาทก็จะสลายตัวอย่างรวดเร็วภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังการเสียชีวิต เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ นักประสาทวิทยาศาสตร์ผู้มุ่งมั่นจากมหาวิทยาลัยเยลได้สร้างเทคโนโลยีชีวภาพล้ำสมัยที่เรียกว่า BrainExระบบสนับสนุนไฮเทคนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาเซลล์สมองให้มีชีวิตอยู่ได้ในลักษณะเดียวกับที่เส้นผมและเล็บยังคงเจริญเติบโตต่อไปหลังการเสียชีวิต

เพื่อทดสอบเทคโนโลยี นักวิจัยได้ใช้ BrainEx ในการฟื้นฟูการทำงานของเซลล์ประสาทและการไหลเวียนโลหิตในสมองของหมูที่ตายไปแล้ว 4 ชั่วโมง สมองถูกนำออกจากหมูและฟื้นคืนชีพด้วยการไหลเวียนโลหิตเทียมโดยใช้ส่วนผสมพิเศษของสารป้องกัน สารทำให้คงตัว และสารเพิ่มความคมชัด ซึ่งเกิดขึ้นก่อนที่การทำงานของเซลล์และโมเลกุลจะเริ่มถูกทำลาย ภาพด้านล่างแสดงความแตกต่างระหว่างสมองหมูที่กำลังสลายตัวตามปกติ 10 ชั่วโมงหลังการตาย (ซ้าย) และเซลล์ที่ดูมีสุขภาพดีในสมองหมูที่ฟื้นคืนชีพ (ขวา).

มาถึงส่วนที่เหมือนซอมบี้แล้ว แม้ว่าเซลล์ประสาทจะยังคงมีชีวิตและทำงานอยู่ แต่ก็ไม่มีกิจกรรมการทำงานระดับสูงในวงจรสมอง – ดังนั้นจึงมีชีวิตและตายไปพร้อมๆ กัน การพลิกผันจากนิยายแบบแฟรงเกนสไตน์มาเป็นเรื่องจริงนี้ แสดงให้เห็นว่าประสาทวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนคำถามทางจริยธรรมที่สำคัญจากเชิงปรัชญาไปสู่การปฏิบัติได้อย่างไร.

เทคโนโลยีชีวภาพนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่หมูซอมบี้เท่านั้น ในหลักการแล้วมันสามารถใช้ได้กับสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิด...รวมถึงมนุษย์ด้วย! ความก้าวหน้านี้มีศักยภาพมหาศาลในการพัฒนาความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของจิตใจเราเอง ในขณะเดียวกัน มันก็ดูใกล้เคียงกับการทำให้คนตายกลับมามีชีวิตอีกครั้งอย่างน่าตกใจ.

22. การสื่อสารด้วยเสียง

ในด้านที่สร้างแรงบันดาลใจมากกว่านั้น ปี 2019 ยังได้เห็นการพัฒนาของระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถแปลงกิจกรรมของสมองไปเป็นเสียงพูดสังเคราะห์ได้ ระบบนี้ทำงานโดยการถอดรหัสการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการพูดผ่านแรงกระตุ้นของเส้นประสาทที่วิเคราะห์ผ่านกิจกรรมทางสรีรวิทยาไฟฟ้า ผล การทดลอง ที่มหาวิทยาลัย แคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก แสดงให้เห็นว่าต้นแบบของระบบสามารถตีความภาษาผ่านสัญญาณประสาทของกล้ามเนื้อได้สำเร็จ หากพูดช้าๆ

นักวิจัยคาดว่าจะพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพนี้ให้เร็วขึ้นจน สามารถพูดได้เร็วเทียบเท่ากับการพูดแบบธรรมชาติซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 150 คำต่อนาที อย่างไรก็ตาม นี่ก็ถือว่าน่าทึ่งมากแล้วเมื่อพิจารณาว่าเป็นการวัดเพียงสัญญาณจากสมองเท่านั้น นี่คือวิดีโอที่แสดงให้เห็นว่ารูปแบบการทำงานของสมองจากคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายภาพของผู้พูด ซึ่งถอดรหัสเป็นการเคลื่อนไหวของช่องเสียง สามารถตีความออกมาเป็นภาษาได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเคยพยายามแก้ปัญหานี้มาก่อนแล้วแต่ก็ไม่สำเร็จ นักวิจัยกลุ่มนี้จึงใช้วิธีใหม่โดยการสร้างแบบจำลองปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อสร้างแบบจำลองของช่องเสียง โดย AI นั้นจะเรียนรู้ด้วยตนเองจากคลังข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับการพูด และฝึกฝนเครือข่ายประสาทเทียมให้สามารถถอดรหัสภาษาจากการเคลื่อนไหวของเสียงได้ การพัฒนาเหล่านี้อาจเป็นก้าวสำคัญในการจำลองชีววิทยาของมนุษย์ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย.

ในมุมมองทางการแพทย์ ผู้ป่วยจำนวนมากที่มีปัญหาเกี่ยวกับลำคอหรือระบบประสาท เช่น โรคหลอดเลือดสมองหรืออัมพาต อาจสูญเสียความสามารถในการพูดไปโดยสิ้นเชิง เทคโนโลยีประสาทนี้ เมื่อผนวกกับสมาร์ทโฟน จะช่วยให้ผู้ที่สูญเสียการพูดสามารถพูดคุยได้อย่างปกติในเวลาจริง ในชีวิตประจำวัน เพียงแค่คิดถึงการพูดเท่านั้น.

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเสียงจำลองนั้นต้องการเพียงการอ่านการทำงานของสมองส่วนเล็กๆ และสามารถส่งเสียงพูดไปยังคอมพิวเตอร์แทบทุกเครื่องได้ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่ทุกคนจะสามารถสื่อสารกับใครก็ได้โดยใช้สมาร์ทโฟนและหูฟังได้อย่างเงียบๆ และลับๆ เนื่องจากระบบนี้สามารถสื่อสารได้สองทาง มันจึงเป็นเหมือนโซลูชันทางเทคโนโลยีประสาทวิทยาที่แท้จริงสำหรับการสื่อสารทางจิตของมนุษย์ ความเป็นไปได้นั้นไม่มีที่สิ้นสุด.

‍