3 เรื่องเด่นด้านประสาทวิทยาศาสตร์แห่งปี 2019

ด้วยความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ ทำให้เกิดความเคลื่อนไหวมากมายในสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ตลอดปี 2019 นี่คือ 3 ด้านของการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง ซึ่งท้าทายความคิดเดิมๆ ของเราเกี่ยวกับตัวตนของเรา หรือสิ่งที่เราอาจจะเป็นได้.

สมองมนุษย์นีแอนเดอร์ทาลกลับชาติมาเกิด

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?!

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.

โทรจิตด้วยเสียง

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.

หากคุณชื่นชอบบทความนี้ อย่าลืมอ่านบทความอื่นๆ ของเราเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ทางประสาทที่สำคัญที่สุดในปี 2017 และ 2018 ด้วย.

5 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญทางด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในปี 2018

7 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในปี 2017

‍