นักวิจัยใช้อินเทอร์เฟซของสมองและเครื่องจักรเพื่อสร้างสัมผัสที่หกในหนู

ในด้านการแพทย์ส่วนใหญ่ อินเตอร์เฟซเครื่องสมอง การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การพยายามทดแทนข้อมูลทางประสาทสัมผัสที่สูญเสียไป เช่น การฟื้นฟูความรู้สึกสัมผัสของผู้ที่ได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลัง อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดได้ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไปโดยใช้อินเทอร์เฟซของเครื่องจักรสมองเพื่อเพิ่มระบบประสาทสัมผัสที่มีอยู่ และสร้าง "สัมผัสที่หก" ในหนู

“ถือเป็นก้าวสำคัญในการขับเคลื่อนระบบ ‘Cyber-Physical’ ที่ผสมผสานคอมพิวเตอร์เข้ากับสิ่งมีชีวิต สมอง” ผู้เขียนอาวุโส ดร. ทิม ลูคัส ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมประสาทแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย กล่าวกับ Digital เทรนด์ เขากล่าวว่าเทคโนโลยีนี้สามารถพัฒนาได้ในอนาคตเพื่อฟื้นฟูประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสให้กับผู้ที่เป็นอัมพาต

อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองสามารถใช้เพื่อควบคุมทุกอย่างจาก โดรนไปจนถึงแขนไบโอนิคและกลายเป็นประเด็นร้อนในเทคโนโลยีเกิดใหม่ อีลอน มัสก์ กำลังทำงานเกี่ยวกับ โครงการนิวราลิงค์ ใช้การปลูกถ่ายไซเบอร์เนติกส์เพื่อให้ผู้คนสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ได้ และ เฟสบุ๊ค กำลังทำงานด้วยตัวมันเอง ระบบคอมพิวเตอร์อ่านสมอง

การศึกษาใหม่จาก Penn Medicine ทำเช่นนั้น โดยการปลูกฝังอิเล็กโทรดเล็กๆ เข้าไปในสมองของหนู และป้อนข้อมูลในรูปแบบของการตอบสนองทางประสาทสัมผัส นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการผ่าตัดฝังอิเล็กโทรดเข้าไปในสมองของหนู จากนั้นพวกเขาก็นำสัตว์เหล่านั้นไปไว้ในเขาวงกตน้ำซึ่งทาสีดำอยู่ข้างใน โดยมีแท่นที่ซ่อนอยู่ใต้น้ำซึ่งพวกมันต้องไปให้ถึงเพื่อที่จะหลบหนี

พวกหนูไม่สามารถมองเห็นแท่นได้ ดังนั้นพวกมันจึงไม่ได้รับข้อมูลภาพเกี่ยวกับวิธีการนำทางในเขาวงกต แต่พวกเขามีข้อมูลจากอินเทอร์เฟซ อิเล็กโทรดจะกระตุ้นสมองของพวกมันเพื่อแจ้งให้หนูทราบว่าแท่นนั้นอยู่ที่ไหนโดยสัมพันธ์กับพวกมัน ตำแหน่งปัจจุบันและหนูก็สามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อเข้าถึงแพลตฟอร์มได้แม้กระทั่งใน ความมืด

นักวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการกระตุ้นระดับไมโครในคอร์ติคอล ซึ่งมีความแม่นยำมากกว่าการกระตุ้นสมองแบบอื่นๆ มาก (เช่น การกระตุ้นด้วยกระแสตรงผ่านผิวหนัง). วิธีการอื่นๆ เหล่านี้กระตุ้นเซลล์ประสาทและองค์ประกอบทางประสาทอื่นๆ นับพันหรือหลายล้านส่วน ในขณะที่การกระตุ้นระดับจุลภาคในเยื่อหุ้มสมองจะเปิดใช้งานเพียงประมาณ 10 องค์ประกอบเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าการกระตุ้นที่ใช้กับสมองสามารถกำหนดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ ทำให้นักวิจัยสามารถสร้างการรับรู้เดี่ยวที่แยกจากกัน แทนที่จะเปิดใช้งานพื้นที่สมองทั้งหมด

ด้วยการกระตุ้นที่แม่นยำยิ่งขึ้นนี้ นักวิจัยสามารถกำหนดเป้าหมายพื้นที่สมองที่เฉพาะเจาะจงมากเพื่อถ่ายทอดข้อมูลได้ อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายอยู่ แค่กระตุ้นพื้นที่สมองและทึกทักเอาว่าสัตว์จะสามารถเข้าใจข้อมูลนั้นยังไม่เพียงพอ ความก้าวหน้าประการหนึ่งที่ทีมทำคือการแสดงให้เห็นว่า “หุ่นยนต์หนู” สามารถดูดซึมข้อมูลได้ ประมวลผลสัญญาณที่ผลิตจากภายนอกได้สำเร็จเหมือนกับว่ามันใช้สัญญาณที่เกิดตามธรรมชาติ ความรู้สึก

มีความพยายามก่อนหน้านี้ในการสร้าง “สัมผัสที่หก” สำหรับการนำทางโดยใช้เครื่องมือภายนอกเช่น เข็มขัดสั่นที่สามารถช่วยเหลือผู้พิการทางสายตาได้ นำทางไปรอบ ๆ สภาพแวดล้อมของพวกเขา อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดว่าใครบ้างที่สามารถใช้เครื่องมือภายนอกเหล่านี้ได้ — เครื่องมือเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้โดยผู้ที่เป็นอัมพาต เช่น ผู้ที่ไม่สามารถรับรู้ถึงการตอบสนองทางประสาทสัมผัส

“การใช้งานอุปกรณ์คอมพิวเตอร์สมองในท้ายที่สุดก็คือการฟื้นฟูความรู้สึกให้กับผู้ที่ได้รับบาดเจ็บที่ไขสันหลัง” ลูคัสกล่าว “ผู้ป่วยเช่นคริสโตเฟอร์ รีฟไม่สามารถยกนิ้วขึ้นได้ หรือไม่รู้สึกว่ามีเข็มแทงเข้าไปในนิ้วของเขา คริสโตเฟอร์ รีฟ คงไม่ค่อยมีประโยชน์อะไรกับเข็มขัดสั่น”

ก่อนที่นักวิจัยจะสามารถพิจารณาปลูกฝังอุปกรณ์กระตุ้นสมองเข้าไปในมนุษย์ พวกเขาจำเป็นต้องทำการทดลองในสัตว์อีกหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าเทคโนโลยีนี้ปลอดภัย อย่างไรก็ตาม ในที่สุดพวกเขาก็เชื่อว่าพวกเขาสามารถใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์สมองเพื่อรวมคอมพิวเตอร์เข้ากับสมองของมนุษย์ได้

นั่นเปิดประตูสู่แอปพลิเคชันที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ในสมองกับอุปกรณ์อื่นในร่างกาย “วิสัยทัศน์ระยะยาวของเราคือการเชื่อมโยงระบบนี้กับเซ็นเซอร์แบบฝังในแขนขาที่เป็นอัมพาต เพื่อมอบประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสที่สมบูรณ์แบบสำหรับผู้ป่วยที่เป็นอัมพาต” ลูคัสกล่าว

และงานวิจัยนี้ไม่เพียงแต่สนใจในแง่ของการช่วยเหลือผู้พิการเท่านั้น มันอาจจะเปิดสาขาใหม่ของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์สมอง เช่น biorobots ซึ่งสามารถดำเนินการค้นหาและช่วยเหลือได้

ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร พนส.

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• มนุษย์ใช้แขนหุ่นยนต์เทียมที่ควบคุมด้วยสมองเพื่อกิน Twinkie
• A.I. อ่านใจ วิเคราะห์คลื่นสมองของคุณเพื่อเดาว่าคุณกำลังดูวิดีโออะไรอยู่
• 'อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมอง' ของ Facebook ช่วยให้คุณพิมพ์ได้ตามใจ
• A.I. สุดล้ำ สามารถสังเคราะห์คำพูดตามการทำงานของสมอง
• หนูไซบอร์กที่ควบคุมจิตใจของจีนเป็นข้อพิสูจน์ว่าเราอาศัยอยู่ในโลกไซเบอร์พังค์ดิสโทเปีย

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร