เรารู้กันดีว่าวิธีการที่สมองของคนเราสั่งการกล้ามเนื้อต่างๆ รวมทั้งรับข้อมูลจากประสาทรับรู้ ตลอดจนคิดและจดจำเรื่องราวทั้งหลายนั้น คือการส่งผ่านคลื่นสัญญาณไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง แน่นอนว่ามันย่อมมีความเป็นไปได้ว่าการส่งสัญญาณคลื่นไฟฟ้าด้วยวิธีและรูปแบบที่เหมาะสมย่อมสามารถเสริมการทำงานของสมองได้ ตัวอย่างหนึ่งที่เสริมข้อเท็จจริงเรื่องความเป็นไปได้ที่ว่านี้ คืองานวิจัยที่ DARPA ช่วยออกทุนสนับสนุนให้งานหนึ่ง

DARPA ต้องการหาทางช่วยเหลือทหารผ่านศึกที่สมองได้รับการกระทบกระเทือน หลายคนมีปัญหาในการใช้ชีวิตประจำวันเพราะหลงลืมอะไรต่างๆ ได้ง่าย งานวิจัยจึงมีขึ้นเพื่อหาทางช่วยแก้ปัญหาให้แก่วีรบุรุษผู้ผ่านสนามรบเหล่านี้ โดยการใช้คลื่นสัญญาณไฟฟ้ากระตุ้นเข้าไปที่สมอง ทำให้ความสามารถในการจำข้อมูลช่วงสั้นๆ ที่เรียกว่า "ความจำอาศัยเหตุการณ์" ดีขึ้นถึง 35%

ความจำอาศัยเหตุการณ์ คือความทรงจำเกี่ยวกับเหตุการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับตนเอง มีทั้งความจำที่เป็นข้อมูลสำคัญจำได้นาน และความทรงจำที่เป็นข้อมูลใหม่ๆ เติมเข้ามาเรื่อยและใช้ประโยชน์อยู่ไม่นาน ซึ่งงานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่ข้อมูลประเภทหลัง ตัวอย่างเช่น ข้อมูลความทรงจำว่าจอดรถไว้ตรงไหน, ล็อกประตูบ้านแล้วหรือไม่, วางกุญแจไว้ที่ไหน เป็นต้น เพราะการสูญเสียความสามารถในการจำข้อมูลเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อการใช้ชีวิตประจำวันเป็นอย่างมาก

ทีมวิจัยได้อาสาสมัคร 14 คนมาร่วมทำการทดลอง พวกเขาทุกคนมีขั้วไฟฟ้าฝังอยู่ที่สมอง (อาสาสมัครเหล่านี้มีขั้วตัวนำไฟฟ้าฝังเอาไว้ที่สมองเพื่อการรักษาอาการเจ็บป่วยอยู่ก่อนแล้ว) โดยทีมวิจัยให้พวกเขาทำโจทย์ทดสอบความจำแบบง่ายๆ ซึ่งในระหว่างนั้นทีมวิจัยก็ทำการเก็บข้อมูลสัญญาณคลื่นไฟฟ้าสมองส่วนฮิปโปแคมปัส มีบทบาทสำคัญในการสร้างความทรงจำระยะสั้น, ความทรงจำระยะยาว และการกำหนดทิศทางในพื้นที่ว่าง โดยสามารถตรวจวัดสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทได้ 10-60 สัญญาณอย่างต่อเนื่อง โดยรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าจะมีลักษณะเฉพาะตามข้อมูลความทรงจำแต่ละอย่างและยังแตกต่างกันไปตามรายบุคคลด้วย

สิ่งที่ทีมวิจัยพบและน่าอัศจรรย์ก็คือ แม้ตัวอาสาสมัครเองอาจจะจำไม่ได้ว่าตอบคำถามโจทย์ทดสอบอย่างไร แต่รูปแบบสัญญาณไฟฟ้าของเซลล์ประสาทก็ยังถูกตรวจพบได้โดยเครื่องมืออ่านค่า พูดง่ายๆ ก็คือ แม้สมองของอาสาสมัครจะจำข้อมูลไม่ได้ แต่สัญญาณไฟฟ้าในสมองยังคงรูปแบบไว้อยู่ ปัญหาคือจะทำอย่างไรให้สมองของอาสาสมัครดึงเอาข้อมูลตรงนั้นกลับมา

ทีมวิจัยจึงใช้โมเดลทางคณิตศาสตร์ซึ่งพัฒนาโดยวิศวกรชีววิทยาจากทีมวิจัยของ University of Southern California ซึ่งเป็นโมเดลที่เคยถูกนำมาใช้เพื่อถอดความทรงจำจากสมองสัตว์ได้สำเร็จมาแล้ว โดยคราวนี้ก็ใช้โมเดลเดียวกันมาถอดรหัสสัญญาณไฟฟ้าจากสมองของอาสาสมัคร

หลังการถอดรหัสแล้ว ทีมวิจัยจึงสังเคราะห์สัญญาณเพิ่มเติมเสียใหม่ ก่อนจะส่งสัญญาณกลับเข้าไปสู่สมองส่วนฮิปโปแคมปัสของอาสาสมัครผู้ร่วมการทดลอง โดยเจาะจงพื้นที่เป้าหมายในสมองอย่างชัดเจน กระบวนการนี้เปรียบเทียบเสมือนกับการแก้ไขข้อมูลในไฟล์ส่วนที่ระบุพื้นที่จัดเก็บและการเรียกใช้ข้อมูลให้ถูกต้อง จากนั้นก็ส่งมันกลับเข้าไปอยู่ในโฟลเดอร์ที่มันควรจะถูกจัดเก็บไว้ ทั้งนี้กระบวนการสังเคราะห์สัญญาณนั้นจะแตกต่างกันไปในรายละเอียดตามอาสาสมัครแต่ละคน

เมื่ออาสาสมัครทำโจทย์ทดสอบความทรงจำอีกครั้งโดยมีการส่งคลื่นสัญญาณไฟฟ้าที่ผ่านการปรับแต่งเข้าไปช่วยด้วย พบว่าผลการทดสอบความจำดีขึ้นประมาณ 35% โดยการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกนี้จะยิ่งเห็นได้ชัดกับผู้ที่มีปัญหาเรื่องการจำอยู่ก่อนแล้ว

เป้าหมายสูงสุดของโครงการวิจัยซึ่งออกทุนให้โดย DARPA นี้ ไม่ใช่แค่เทคนิควิธีการที่จะช่วยให้สมองที่ได้รับความเสียหายให้กลับมาจำอะไรต่างๆ ได้ดีขึ้น แต่ตั้งเป้าไปให้สุดทางโดยการสร้างอุปกรณ์ที่สามารถปลูกถ่ายกับคนและใช้งานได้จริงโดยไม่จำกัดเพียงแค่ในห้องทดลอง

ที่มา - IEEE Spectrum, เอกสารงานวิจัย