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)