รูปแบบของประสาทวิทยาศาสตร์ที่ผมและเพื่อนร่วมงานทำงานอยู่
คล้ายกับนักพยากรณ์อากาศ
เราจะเฝ้าติดตามพายุเสมอ
เราต้องการจะเห็นและตรวจวัดพายุ พูดอีกอย่างคือพายุในสมอง
พวกเราทุกคนพูดถึงการระดมสมองในชีวิตประวันของเรา
แต่พวกเราไม่เคยเห็นหรือได้ยินสมองของเราเลย
ดังนั้น ผมจึงชอบที่จะเริ่มต้นการพูดของผม
ด้วยการนำมันมาคุณให้รู้จัก
จริงๆ แล้ว นี่คือครั้งแรกที่เราบันทึกเซลล์ประสาทมากกว่าหนึ่งเซลล์
เราบันทึกถึงหนึ่งร้อยเซลล์สมองพร้อม ๆ กัน
เราสามารถวัดสัญญาณจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้า
ของร้อยเซลล์นี้จากสัตว์ตัวเดียว
และนี่คือภาพแรกที่เราได้
ในช่วง 10 วินาทีแรกของการบันทึก
ซึ่งตอนนี้เราได้บันทึกเสี้ยวหนึ่งของความคิด
ดังที่เราเห็นอยู่ตรงหน้าพวกเรานี้
ผมบอกนักศึกษาเสมอว่า
เราสามารถเรียกนักประสาทวิทยาว่าเป็นนักดาราศาสตร์ประเภทหนึ่งได้เหมือนกันนะ
เพราะว่าพวกเราทำงานกับระบบ
ที่จำนวนเซลล์นั้นเทียบได้กับ
จำนวนกาแล็กซีที่มีอยู่ในจักรวาลเลยทีเดียว
และจากหลายพันล้านเซลล์ประสาท
เราบันทึกได้เพียงแค่หนึ่งร้อยเซลล์ เมื่อ 10 ปีที่แล้ว
ขณะนี้เรากำลังพยายามบันทึกเซลล์เป็นหลักพัน
และเราหวังว่าจะเข้าใจบางอย่างในระดับพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของมนุษย์
เพราะว่า คุณอาจยังไม่รู้ว่า
ทุกสิ่งที่เราใช้นิยามธรรมชาติของมนุษย์ ล้วนมาจากพายุเหล่านี้
มาจากพายุเหล่านี้ซึ่งม้วนตัวผ่านขุนเขาและหุบเหวในสมองของเรา
กำหนดความทรงจำของเรา ความเชื่อของเรา
ความรู้สึกของเรา และแผนการของเราสำหรับอนาคต
ทุกสิ่งทุกอย่างที่เราเคยทำ
ทุกสิ่งทุกอย่างที่มนุษย์ทุกคนเคยทำ กำลังทำ และจะทำ
จำเป็นจะต้องใช้เซลล์ประสาทจำนวนมากทำงานร่วมกันเพื่อสร้างพายุดังกล่าวขึ้นมา
และเสียงของพายุสมอง ถ้าคุณไม่เคยได้ยินมาก่อน
เป็นแบบนี้
คุณช่วยเร่งระดับเสียงให้ดังขึ้นด้วยครับ
ลูกชายผมบอกว่าเหมือน "กำลังอบป็อบคอร์นพร้อมๆกับฟังสถานีวิทยุ AM ที่จูนสัญญาณไม่ดี"
นี่คือสมองของเรา
นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณนำสัญญาณไฟฟ้าจากพายุสมองป้อนใส่ลำโพง
และคุณลองฟังเสียงของเซลล์สมองร้อยเซลล์กำลังส่งสัญญาณ
สมองของคุณจะมีเสียงเป็นแบบนี้ หรือไม่ว่าสมองของผม หรือสมองของใครๆ ก็ตาม
และสิ่งที่เราต้องการทำในฐานะที่เป็นนักประสาทวิทยา ณ ขณะนี้
ก็คือการนั่งลงฟังเสียงซิมโฟนี่ ซิมโฟนี่ของสมองเหล่านี้
และพยายามถอดรหัสข้อความที่ซ่อนอยู่ในเสียงนี้
เมื่อประมาณ 12 ปีที่แล้ว
เราได้สร้างสิ่งที่เราเรียกว่า ส่วนต่อเชื่อมระหว่างสมองและเครื่องจักร
และที่คุณเห็นอยู่นี้คือแผนผังแสดงการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าว
แนวคิดก็คือ เราใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าจากพายุเหล่านี้
และลองดูว่า ในเวลาเดียวกันกับที่
พายุนี้เคลื่อนออกจากสมองไปสู่ขาหรือแขนของสัตว์ที่เราทดลอง
ซึ่งคือประมาณครึ่งวินาที
เราอยากรู้ว่าเราจะสามารถตรวจจับสัญญาณ
ถอดรหัสข้อความที่ซ่อนอยู่
แปลงมันให้อยู่ในรูปคำสั่งแบบดิจิตอล
และส่งคำสั่งนี้ไปยังอุปกรณ์ที่เราสร้างขึ้น
ซึ่งจะขับเคลื่อนมอเตอร์ตามคำสั่งที่ได้รับจากสมองแบบเรียลไทม์
และเราจะประเมินความสามารถในถอดรหัสของเรา
เทียบกับการทำงานของร่างกาย
และถ้าเราสามารถจะป้อนกลับ
สัญญาณรับรู้ด้านการสัมผัสจากแขนกลนี้
ซึ่งตอนนี้ถูกควบคุมด้วยสมอง
กลับไปยังสมอง
สมองจะมีปฏิกิริยาอย่างไร
ต่อข้อความที่ได้รับจากแขนกล
และนั่นคือสิ่งที่เราทำเมื่อ 10 ปีที่แล้ว
เราเริ่มทดลองกับลิงมีชื่อเสียงตัวหนึ่งชื่อว่า ออโรร่า
ซึ่งทำให้มันมีชื่อเสียงโด่งดังในสาขานี้ในเวลาต่อมา
ออโรร่าชอบเล่นวีดิโอเกมส์
อย่างที่คุณเห็น
มันชอบใช้จอยสติ๊กเหมือนพวกเรา เหมือนพวกเด็กๆ เวลาเล่นเกมส์
และสมกับที่เป็นไพรเมต มันพยายามโกงก่อนที่มันจะตอบได้ถูกต้อง
สิ่งที่มันทำก็คือ ก่อนที่รูปเป้าหมายที่มันจะต้องแตะด้วยลูกศรซึ่ง
ควบคุมด้วยจอยสติ๊กจะปรากฏบนหน้าจอ
ออโรร่าพยายามจะค้นหาเป้าหมาย ไม่ว่ามันจะอยู่ที่ไหน
ทำไมมันทำอย่างนั้น...
เพราะว่าทุกครั้งที่มันแตะเป้าหมายด้วยลูกศรได้อย่างถูกต้อง
มันจะได้รับรางวัลเป็นน้ำส้มบราซิลหนึ่งหยด
ผมบอกคุณได้เลยครับว่า คุณจะให้ลิงตัวไหน ทำอะไรให้คุณก็ได้
ถ้าคุณให้รางวัลมันด้วยน้ำส้มบราซิล
จริง ๆ แล้ว มันใช้ได้กับไพรเมตทุกประเภทเลยนะ
ลองคิดดูครับ
ขณะที่ออโรร่ากำลังเล่นเกมส์นี้อยู่ อย่างที่คุณเห็น
มันพยายามเป็นพันๆ ครั้งต่อวัน
และมันทำได้ถูกต้อง 97 เปอร์เซ็นต์และได้รับน้ำส้ม 350 มิลลิลิตร
เราบันทึกพายุสมองที่ถูกสร้างขึ้นในศีรษะของมัน
และส่งข้อมูลนี้ไปยังแขนกล
ซึ่งพยายามเรียนรู้ที่จะเคลื่อนที่แบบที่ออโรร่าทำ
เนื่องจากแนวคิดของเราคือเปิดส่วนต่อเชื่อม ระหว่างสมอง-เครื่องจักรไว้
และให้ออโรร่าเล่นเกมส์ในความคิดเท่านั้น
โดยไม่ให้มันใช้ร่างกาย
พายุสมองของมันจะควบคุมแขนกล
ที่จะใช้เลื่อนลูกศรไปยังเป้าหมายและแตะเป้าหมาย
และสิ่งที่ทำให้เราประหลาดใจมากก็คือ ออโรร่าทำเหมือนกับที่เราสาธยายเมื่อกี้เป๊ะเลยครับ
มันเล่นเกมส์โดยไม่เคลื่อนไหวร่างกาย
ดังนั้น การเคลื่อนที่ของลูกศรที่คุณเห็นในขณะนี้
คือสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงแรกๆ ที่มันเริ่มเรียนรู้
นี่คือช่วงแรกที่มันเริ่มเรียนรู้
ความต้องการในสมองถูกปลดปล่อยเป็นอิสระจากขอบเขตร่างกายของไพรเมต
และสมองสามารถตอบสนองต่อสิ่งภายนอกได้
ด้วยการควบคุมแขนกล
ออโรร่าก็ยังคงเล่นเกมส์ต่อไป มันยังคงค้นหาเป้าหมายต่อไป
และได้รับรางวัลเป็นน้ำส้มที่มันชื่นชอบต่อไป
มันทำเช่นนั้น เพราะว่า ณ ขณะนั้นมันได้รับแขนอันใหม่
ส่วนแขนกลที่คุณเห็นอยู่นี้ คือ 30 วันให้หลัง
จากวิดีโอแรกที่ผมได้เปิดให้ดู
มันอยู่ภายใต้การควบคุมของสมองของออโรร่า
และมันสามารถเลื่อนลูกศรไปที่เป้าหมาย
และออโรร่ารู้แล้วว่ามันสามารถเล่นเกมส์ได้โดยใช้แขนกล
แต่มันก็ไม่ได้สูญเสียความสามารถในการใช้แขนจริงของมันทำตามใจชอบ
มันสามารถเกาหลังของมัน เกาพวกเรา และเล่นเกมส์อื่นได้
ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดๆ
สมองของออโรร่าสามารถรวมเอาแขนกลนี้
เข้าไว้เป็นส่วนหนึ่งของร่างกายของมันได้
ภาพตัวเองในสมองของออโรร่า ณ ขณะนี้
ได้ถูกขยายออกให้มีแขนเพิ่มขึ้นมาอีก 1 อัน
นี่คือสิ่งที่เราได้ทำเมื่อ 10 ปีที่แล้ว
อีก 10 ปีต่อมา
เมื่อปีก่อน เราค้นพบว่าคุณไม่จำเป็นต้องใช้แขนกลแต่อย่างใด
คุณสามารถสร้างร่างกายเสมือน ตัวอวตาร ตัวแทนของลิง
และใช้มันโต้ตอบกับลิงของเรา
หรือคุณสามารถฝึกลิงเพื่อให้
มันคิดว่านั้นเป็นตัวแทนของมันในโลกเสมือน
และใช้สมองของมันควบคุมการเคลื่อนที่ของแขนขาของอวตาร
และสิ่งที่เราได้ทำนั้นแท้จริงแล้วก็คือการฝึกหัดสัตว์
ให้เรียนรู้วิธีในการควบคุมตัวอวตาร
และสำรวจตรวจสอบวัตถุที่ปรากฏอยู่ในโลกเสมือน
และวัตถุเหล่านี้มีรูปร่างเหมือนกัน
แต่เมื่ออวตารสัมผัสกับพื้นผิวของวัตถุเหล่านี้
วัตถุนั้นก็จะส่งสัญญาณไฟฟ้าที่บ่งบอกลักษณะพื้นผิวของวัตถุนั้น
กลับไปยังสมองของลิงโดยตรง
เป็นการบอกสมองให้รู้ว่าอวตารกำลังสัมผัสอะไรอยู่
และภายใน 4 สัปดาห์ สมองจะเรียนรู้การจัดการกับความรู้สึกใหม่นี้
และผนวกเอาวิธีการรับรู้แบบใหม่นี้เข้าไว้ เหมือนเป็นประสาทสัมผัสอันใหม่
และเมื่อถึงจุดนี้ คุณก็ได้ให้อิสรภาพแก่สมองอย่างแท้จริง
เพราะว่าคุณสามารถใช้สมองส่งคำสั่งไปควบคุมการเคลือนที่ของอวตารได้
และการตอบสนองที่ได้รับมาจากอวตารก็จะถูกประมวลผลในสมอง
โดยไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับผิวหนังแต่อย่างใด
และสิ่งที่คุณเห็นอยู่นี้ คือ โครงร่างของภาระกิจของเรา
คุณจะเห็นสัตว์สัมผัสเป้าหมายสามอันนี้
และมันจะต้องเลือกอันใดอันหนึ่งเพราะมีแค่อันเดียวเท่านั้นที่มีรางวัล
น้ำส้มที่มันต้องการ
และมันจะต้องเลือกโดยการสัมผัสด้วยแขนเสมือน ซึ่งเป็นแขนที่ไม่มีอยู่จริงบนตัวมัน
และนั่นคือสิ่งที่พวกมันทำ
นี่คือการปลดปล่อยสมองอย่างสมบูรณ์
จากข้อจำกัดทางร่างกายและการเคลื่อนไหวในภาระกิจแบบนี้
สัตว์สามารถควบคุมอวตารให้สัมผัสกับเป้าหมายได้
และมันยังสามารถรับรู้ลักษณะของผิวสัมผัสได้จากสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกส่งกลับไปยังสมองโดยตรง
และสมองสามารถแยกแยะได้ว่าผิวสัมผัสอันไหนที่มีรางวัลซ่อนอยู่
คำอธิบายที่คุณเห็นในคลิปนี้ไม่ได้ถูกแสดงให้ลิงเห็น
และถึงยังไง มันก็อ่านภาษาอังกฤษไม่ออกอยู่แล้ว
คำอธิบายเหล่านี้ เราใส่เข้าไปเพื่อบอกให้คุณรู้ว่า เป้าหมายที่ถูกต้องจะถูกเปลี่ยนไปเรื่อยๆ
และลิงก็สามารถหามันเจอได้จากความรู้สึกที่แตกต่างขณะสัมผัส
และพวกมันก็สามารถกดลงไปและเลือก
เมื่อเรามองดูที่สมองของสัตว์เหล่านี้
คุณจะเห็นการเรียงตัวของเซลล์ 125 เซลล์ในภาพด้านบน
แสดงให้เห็นว่าเกิดอะไรขึ้นกับกิจกรรมของสมอง หรือพายุสมอง
ของเซลล์ประสาทเหล่านี้ในสมอง
เมื่อสัตว์ใช้จอยสติ๊ก
และนั่นเป็นภาพที่นักประสาทวิทยาทุกคนรู้
การเรียงตัวแบบพื้นฐานแสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านี้กำลังสร้างรหัส สำหรับการเคลื่อนที่ทุกๆ ทิศทางที่เป็นไปได้
ภาพด้านล่างคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อร่างกายหยุดเคลื่อนที่
และสัตว์เริ่มควบคุมแขนกลหรืออวตารในคอมพิวเตอร์
ด้วยความเร็วพอๆ กับการรีเซ็ตเครื่องคอมพิวเตอร์ของเรา
กิจกรรมของสมองย้ายมาเริ่มตอบสนองต่อเครื่องมือใหม่นี้
ราวกับว่ามันคือส่วนหนึ่งของร่างกายของลิงตัวนั้น
สมองก็มีพฤติกรรมแบบเดียวกัน ด้วยความเร็วสูงสุดเท่าที่เราสามารถจะวัดได้
สิ่งที่เกิดขึ้น ชี้ให้เห็นว่าความรู้สึกของตัวตนเรา
ไม่ได้สิ้นสุดลงที่เซลล์ผิวหนังชั้นนอกของร่างกายเราเท่านั้น
แต่มันจบลงที่ปลายทางของอิเล็คตรอนในอุปกรณ์ ที่เราควบคุมได้ด้วยสมองของเรา
ไวโอลินของเรา รถยนต์ของเรา จักรยานของเรา ลูกฟุตบอลของเรา เสื้อผ้าของเรา
สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดถูกรวมเข้ากับร่างกาย ด้วยระบบอันทรงพลัง น่าทึ่งและปรับเปลี่ยนได้ที่เรียกว่าสมอง
แล้วเราจะขยายมันออกไปได้ไกลแค่ไหน?
ในการทดลองเมื่อไม่กี่ปีมานี้ เราทำการทดลองแบบสุดโต่ง
เราให้สัตว์วิ่งบนเครื่องลู่วิ่งออกกำลังกาย
ที่มหาวิทยาลัยดุ๊ก ประเทศสหรัฐอเมริกา
ให้มันสร้างพายุสมองที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่
และเรามีหุ่นยนต์เลียนแบบมนุษย์
อยู่ที่ห้องทดลอง ATR เมื่องเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น
ที่ซึ่งไฝ่ฝันว่าสักวันหนึ่งมันจะถูกควบคุมด้วยสมอง
สมองมนุษย์ หรือ สมองของไพรเมต
สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือกิจกรรมสมองที่สร้างการเคลื่อนที่ในลิง
ถูกส่งไปยังญี่ปุ่นและทำให้หุ่นยนต์ก้าวเดิน
ขณะเดียวกันแต่ละก้าวของหุ่นยนต์นี้ก็ถูกส่งกลับไปยังมหาลัยดุ๊ก
เพื่อให้เจ้าลิงเห็นขาของหุ่นยนต์ที่กำลังก้าวเดินอยู่ตรงหน้ามัน
เพื่อที่ว่าเจ้าลิงจะได้รับรางวัล ไม่ใช่สำหรับสิ่งที่ร่างกายของมันกำลังทำ
แต่สำหรับทุกๆ ก้าวเดินที่ถูกต้องของหุ่นยนต์ที่อยู่อีกซีกโลกหนึ่ง
ซึ่งถูกควบคุมโดยสมองของมัน
ที่ตลกก็คือสัญญาณเดินทางไปกลับรอบโลกใช้เวลา 20 มิลลิวินาที
ซึ่งสั้นกว่าระยะเวลาที่พายุสมองเดินทางออกจากหัวของลิง
ไปยังกล้ามเนื้อของมันเอง
เจ้าลิงตัวนี้ได้ขับเคลื่อนหุ่นยนต์ที่มีขนาดใหญ่กว่าตัวมันถึง 6 เท่า จากคนละซีกโลก
นี่คือการทดลองอันหนึ่งที่หุ่นยนต์สามารถเดินได้เอง
นี่คือฝันที่เป็นจริงของ CB1 ในญี่ปุ่น
ภายใต้การควบคุมของสมองของไพรเมต
แล้ว...เราทำทั้งหมดนี้ไปเพื่ออะไร?
เราสามารถจะทำอะไรได้จากผลงานวิจัยทั้งหมดนี้
นอกจากความใคร่รู้เกี่ยวกับอาณาจักรอันทรงพลัง ที่อยู่ระหว่างหูของเรา?
ไอเดียก็คือเราต้องการนำความรู้และเทคโนโลยีที่ได้
มาใช้แก้ไขปัญหาทางประสาทวิทยาสำคัญอันหนึ่งที่โลกเผชิญอยู่
ผู้คนหลายล้านได้สูญเสียความสามารถในการเปลี่ยนพายุสมอง
ให้เกิดเป็นการเคลื่อนไหวและการเคลื่อนที่
แม้ว่าสมองของพวกเขาจะยังสามารถสร้างพายุ และรหัสสำหรับการเคลื่อนที่
แต่สัญญาณเหล่านั้นไม่สามารถวิ่งข้ามกำแพง ที่เกิดขึ้นจากการบาดเจ็บของกระดูกสันหลัง
ดังนั้น แนวคิดของเราก็คือการสร้างเส้นทางลัด
ด้วยการใช้ส่วนต่อเชื่อมสมอง-เครื่องจักรเพื่ออ่านสัญญาณ
พายุสมองที่แสดงถึงความต้องการจะเคลื่อนที่อีกครั้ง
วิ่งข้ามรอยแผลบาดเจ็บ โดยเทคนิคไมโครเอ็นจิเนียริ่ง
และส่งสัญญาณไปยังร่างกายใหม่ที่เรียกว่า เอ็กโซสเกลเลตัน (exoskeleton)
ซึ่งเป็นชุดหุ่นยนต์ที่จะทำหน้าที่เป็นร่างกายใหม่สำหรับคนไข้กลุ่มนี้
และภาพที่คุณเห็นนี้เป็นผลงานขององค์กรหนึ่ง
เป็นองค์กรไม่แสวงหากำไรที่ชื่อ วอล์ค อะเกน โปรเจค (Walk Again Project)
ซึ่งเป็นการรวมตัวของนักวิทยาศาสตร์จากยุโรป
อเมริกาและบราซิล
ทำงานร่วมกันเพื่อพัฒนาร่างกายใหม่นี้ขึ้นมา
ร่างกายที่เราเชื่อว่าด้วยกลไกเดียวกันกับ
ที่ทำให้ออโรร่าและเจ้าลิงตัวอื่นๆ สามารถใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ผ่านส่วนต่อเชื่อมสมอง-เครื่องจักรได้
กลไกที่ซึ่งทำให้เราสามารถใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ที่เราประดิษฐ์ขึ้นในชีวิตประจำวันของเราได้
เราหวังว่า กลไกเดียวกันนี้จะช่วยให้คนไข้กลุ่มนี้
ไม่เพียงแต่จะสามารถจินตนาการการเคลื่อนที่ที่พวกเขาต้องการ
เปลี่ยนมันเป็นการเคลื่อนที่ของร่างกายใหม่จริงๆ
แต่สมองจะสามารถผนวกเอาร่างกายใหม่นี้เข้ามา อยู่ภายใต้การควบคุมได้เหมือนกับร่างกายเดิม
เมื่อ 10 ปีที่แล้ว มีคนบอกผมว่า
สิ่งที่ว่านี้จะไม่มีทางเกิดขึ้น มันไม่มีทางเป็นไปได้
และในฐานะนักวิทยาศาสตร์ผมบอกคุณได้เลยว่า
ผมเติบโตขึ้นมาในพื้นที่ทางตอนใต้ของบราซิลในยุค 60
ได้นั่งดูคนบ้ากลุ่มหนึ่งบอกพวกเราว่า พวกเขาจะเดินทางไปดวงจันทร์
ตอนนั้นผมอายุ 5 ขวบ
ผมไม่เข้าใจว่าทำไมนาซ่าไม่จ้างกัปตันเคิร์กกับสป๊อคมาทำงานนี้
เพราะพวกเขาน่าจะถนัดมากๆ
แต่เพราะว่าการได้เห็นสิ่งเหล่านั้นเมื่อยังเด็ก
ทำให้ผมเชื่อในสิ่งที่คุณย่าของผมบอกกับผม
ว่า "สิ่งที่เป็นไปไม่ได้ คือ สิ่งที่เป็นไปได้
ซึ่งคนบางคนไม่ได้ทุ่มเทความพยายามลงไปอย่างเพียงพอ ที่จะทำให้มันเกิดขึ้น"
พวกเขาบอกผมว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้คนบางคน กลับมาเดินอีกครั้ง
ผมกำลังจะทำตามคำแนะนำของคุณย่าของผม
ขอบคุณครับ
(เสียงปรบมือ)