กล้ามเนื้ออ่อนแรงกลับมาสื่อสารได้ ด้วยเทคโนโลยีฝังชิบในสมอง

เกือบ 3 ปีแล้วที่ เคซีย์ ฮาร์แรลล์  มีชิปอิเล็กโทรดฝังอยู่ในสมอง หลังจากเขาตัดสินใจเข้าร่วมการทดลองเทคโนโลยี Brain-Computer Interface หรือ BCI ที่อาจช่วยให้ผู้ป่วยอัมพาตกลับมาสื่อสารได้อีกครั้ง

ฮาร์แรลล์ ป่วยเป็นโรค ALS หรือโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง ซึ่งเป็นโรคที่ทำให้กล้ามเนื้อค่อย ๆ สูญเสียความสามารถในการทำงาน จนในที่สุดเขาต้องพึ่งพาคนอื่นในการใช้ชีวิตประจำวัน ทั้งการควบคุมรถเข็น การแต่งตัว และการกินอาหาร ที่สำคัญคือ เมื่อไม่สามารถควบคุมกล้ามเนื้อไดเ เขาเริ่มพูดได้ยากขึ้นเรื่อย ๆ จนคนรอบข้างแทบไม่เข้าใจว่าเขากำลังพูดอะไร

ถอดรหัสสัญญาณออกมาเป็นเสียงพูด

เมื่อ 3 ปีก่อน เดวิด แบรนด์แมน รองศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมประสาทจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย และทีมวิจัย จึงถามฮาร์แรลล์ ว่าเขาสนใจทดลองฝังอุปกรณ์ในสมองเพื่อช่วยในการสื่อสารหรือไม่

แล้วใครจะปฏิเสธ? ฮาร์แรลล์ ตอบตกลง เพราะเขามองว่านี่อาจเป็นช่วงเวลาสำคัญของการเปลี่ยนแปลงด้านเทคโนโลยี และเขาอยากเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงนั้น

เดือนกรกฎาคม 2023 ฮาร์แรลล์เข้ารับการผ่าตัดนานประมาณ 5 ชั่วโมง เพื่อให้แพทย์ฝังแผงอิเล็กโทรดทั้งหมด 256 จุดเข้าไปในสมอง อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับจุดรับส่งสัญญาณบริเวณกะโหลกศีรษะ เพื่อส่งข้อมูลจากสมองไปยังคอมพิวเตอร์

หลักการทำงานของระบบนี้ คือ การจับสัญญาณจากบริเวณสมองที่ควบคุมการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับการพูด จากนั้นใช้ซอฟต์แวร์และอัลกอริทึมแปลสัญญาณเหล่านั้นออกมาเป็นคำพูด

นิโคลัส การ์ด นักวิศวกรรมประสาทจาก  อธิบายว่า นักวิจัยเริ่มจากการเรียนรู้ว่าสมองของ ฮาร์แรลล์ ส่งสัญญาณอย่างไรเมื่อต้องการออกเสียงต่าง ๆ จากนั้นจึงนำข้อมูลเหล่านี้มาประกอบเป็นคำ

พูดง่าย ๆ คือ ระบบจะเปลี่ยนจาก “สัญญาณสมอง” ไปเป็น “เสียงพื้นฐาน” และจากเสียงพื้นฐานเหล่านั้นจึงกลายเป็น “คำพูด”

เพียงประมาณ 1 เดือนหลังการผ่าตัด ทีมวิจัยก็สามารถทำให้ระบบถอดรหัสคำพูดของฮาร์แรลล์ ทำงานได้สำเร็จ

ในวันแรกที่เริ่มใช้งาน ฮาร์แรลล์สามารถสื่อสารด้วยคำศัพท์ประมาณ 50 คำ และระบบสามารถถอดสิ่งที่เขาตั้งใจจะพูดได้ถูกต้องถึง 99.6 เปอร์เซนต์ ต่อมาทีมวิจัยขยายคลังคำศัพท์ให้รองรับมากถึง 125,000 คำ โดยมีความแม่นยำประมาณ 97.5 เปอร์เซนต์

สำหรับฮาร์แรลล์ นี่ไม่ต่างอะไรกับการที่เขาสามารถกลับมาพูดได้อีกครั้ง แม้ร่างกายจะไม่สามารถควบคุมกล้ามเนื้อที่ใช้พูดได้ตามปกติแล้วก็ตาม

ผู้ป่วยดูแลตัวเองได้

อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรกยังไม่มีใครรู้ว่าอุปกรณ์จะสามารถทำงานได้นานแค่ไหน เพราะเทคโนโลยี BCI ยังถือว่าเป็นเทคโนโลยีใหม่ และมีผู้ป่วยไม่มากนักที่ใช้อุปกรณ์ซึ่งฝังอยู่ในสมองเป็นเวลานาน

อีกหนึ่งในความกังวลคือการเกิดเนื้อเยื่อแผลเป็นรอบอิเล็กโทรด ซึ่งอาจรบกวนการรับสัญญาณจากสมอง แต่จนถึงตอนนี้ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะยังไม่เป็นปัญหาสำหรับฮาร์แรลล์

ที่น่าสนใจไปกว่านั้นคือ เขายังสามารถใช้ระบบได้อย่างอิสระมากขึ้นอีกด้วย

ในปี 2023 ทีมวิจัยต้องเดินทางไปที่บ้านของฮาร์แรลล์เพื่อเชื่อมต่อและถอดอุปกรณ์ให้ทุกครั้งที่เขาต้องการใช้งาน แต่ปัจจุบันระบบได้รับการพัฒนาให้ทำงานได้ง่ายขึ้น คนดูแลของเขาสามารถเป็นผู้เชื่อมต่อและถอดอุปกรณ์ให้ได้ ทำให้ทุกวันนี้ฮาร์แรลล์เพียงแค่ตื่นขึ้นมา เชื่อมต่อระบบ แล้วก็สามารถเริ่มใช้งานได้เลย

ก้าวต่อไปของเทคโนโลยีฝังชิปในสมอง

ระบบยังได้รับการพัฒนาให้มีความแม่นยำประมาณ 99 เปอร์เซนต์ และไม่ได้ช่วยแค่เรื่องการพูดเท่านั้น ฮาร์แรลล์ยังสามารถควบคุมเคอร์เซอร์บนหน้าจอคอมพิวเตอร์ได้ ทำให้เขาส่งข้อความและอีเมล ท่องอินเทอร์เน็ต รวมถึงทำงานในฐานะนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมต่อไปได้

สำหรับนักวิจัย สิ่งสำคัญของเทคโนโลยีนี้จึงไม่ใช่แค่ตัวเลขความแม่นยำ แต่คือการทำให้ผู้ป่วยสามารถนำมันไปใช้ในชีวิตจริงได้ โดยไม่ต้องมีทีมวิจัยคอยอยู่ข้าง ๆ ตลอดเวลา

จากจุดเริ่มต้นที่ฮาร์แรลล์แทบไม่สามารถสื่อสารด้วยเสียงของตัวเองได้ วันนี้เขาสามารถใช้สัญญาณจากสมองเพื่อพูด ส่งข้อความ ใช้คอมพิวเตอร์ และกลับมามีส่วนร่วมกับโลกภายนอกได้อีกครั้ง

เทคโนโลยี BCI อาจยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่กรณีของ ฮาร์แรลล์ กำลังแสดงให้เห็นว่า ในวันที่ร่างกายไม่สามารถทำตามคำสั่งของสมองได้ เทคโนโลยีอาจเข้ามาช่วยสร้าง “สะพาน” เชื่อมระหว่างสองสิ่งนี้ และเปิดโอกาสให้ผู้ป่วยกลับมาสื่อสารกับโลกได้อีกครั้ง