ไขข้อสงสัย BCI ด้วยอัลตราซาวนด์: ไม่ใช่การสื่อสารทางเดียวอย่างที่คิด

ความเข้าใจของคุณนั้นถูกเพียงบางส่วนเท่านั้น: อินเทอร์เฟซสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไม่ผ่าตัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ ไม่ได้เป็นเพียงแค่ "การส่งคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าไปในกะโหลกศีรษะ" เพราะยังมีทิศทางการใช้ภาพการทำงานของสมองด้วยคลื่นเสียง (functional ultrasound imaging) เพื่อ 'อ่าน' กิจกรรมของสมองด้วย แต่ถ้าถามในแง่ของ "ปฏิสัมพันธ์สองทางที่เสถียร ทำงานแบบเรียลไทม์ มีแบนด์วิดท์สูง และใช้งานได้ในระยะยาว" ปัจจุบัน BCI สองทางแบบไม่ผ่าตัดยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและตรวจสอบความเป็นไปได้ในขั้นต้น ยังไม่สามารถนับว่าเป็น BCI สองทางที่สมบูรณ์แบบได้

ประเด็นสำคัญ

• อัลตราซาวนด์ 'เขียน' ข้อมูลสู่สมองได้: การกระตุ้นสมองด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงผ่านกะโหลกศีรษะ หรือการโฟกัสคลื่นเสียงความถี่สูงผ่านกะโหลก (Transcranial Ultrasound Stimulation / Transcranial Focused Ultrasound) คือหนึ่งในเทคนิคการควบคุมประสาท (neuromodulation) แบบไม่ผ่าตัด ที่สามารถส่งผลต่อการทำงานของเซลล์ประสาททั้งในชั้นเปลือกสมองและส่วนที่อยู่ลึกลงไป

• อัลตราซาวนด์ก็ 'อ่าน' กิจกรรมของสมองได้: งานวิจัยด้านการสร้างภาพการทำงานของสมองด้วยคลื่นเสียง (Functional Ultrasound Imaging - fUS) ศึกษาการสังเกตกิจกรรมของสมองผ่านเทคโนโลยีนี้ และถูกพูดถึงในฐานะช่องทางหนึ่งในการอ่านสัญญาณสำหรับอินเทอร์เฟซสมอง-คอมพิวเตอร์แบบไม่ผ่าตัด

• ดังนั้น ข้อความที่ว่า "อัลตราซาวนด์ส่งเข้าไปได้อย่างเดียว เอาข้อมูลในกะโหลกออกมาไม่ได้" จึงไม่ถูกต้อง: มีบทความปริทัศน์ที่กล่าวถึงทั้ง fUS, การควบคุมสมองด้วยอัลตราซาวนด์ และการควบคุมประสาทด้วยอัลตราซาวนด์แบบวงปิด (closed-loop) ที่ใช้คลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) ร่วมด้วย

• แต่ "อ่านได้" ไม่ได้เท่ากับ "BCI ที่สมบูรณ์แบบ": BCI แบบไม่ผ่าตัดที่มีอยู่ในปัจจุบันยังเผชิญกับข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ เช่น อัตราความผิดพลาดที่สูง นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมถึงมีงานวิจัยที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูงโฟกัสผ่านกะโหลก (tFUS) เพื่อควบคุมการทำงานของสมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับความตั้งใจ เพื่อยกระดับประสิทธิภาพของ BCI ด้านการเคลื่อนไหวและการมองเห็น

• ระบบสองทางมีการทดลองแล้ว: มีรายงานข่าวการทดลองที่ประสบความสำเร็จในการรวมการกระตุ้นด้วยคลื่นเสียงโฟกัสเข้ากับการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) เพื่อถอดรหัสคลื่นสมอง ในอาสาสมัคร 25 คน ซึ่งนับเป็นการเปิดทางสู่การทำงานของ BCI สองทางที่ทั้งเข้ารหัสและถอดรหัสคลื่นสมอง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เช่นนี้ควรถูกมองว่าเป็นความก้าวหน้าทางการวิจัย มากกว่าขีดความสามารถของผลิตภัณฑ์ที่สมบูรณ์

คำอธิบายที่แม่นยำกว่า

• หากกล่าวว่า "BCI ด้วยอัลตราซาวนด์จำนวนมากในปัจจุบัน มุ่งเน้นการกระตุ้น/ควบคุมแบบไม่ผ่าตัด" ข้อความนี้ถือว่าถูกต้อง
• หากกล่าวว่า "BCI ด้วยอัลตราซาวนด์ทั้งหมดทำได้เพียงส่งสัญญาณเข้าไปในสมองทางเดียว และไม่สามารถอ่านข้อมูลภายในสมองได้" ข้อความนี้ไม่ถูกต้อง
• หากกล่าวว่า "ปัจจุบัน BCI สองทางแบบไม่ผ่าตัดยังไม่สมบูรณ์แบบ และยังห่างไกลจากการมีปฏิสัมพันธ์สองทางระหว่างสมองมนุษย์กับเครื่องจักรแบบทันทีทันใดที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างแท้จริง" การตัดสินนี้มีความแม่นยำมากกว่า

บทสรุปสั้นๆ

เส้นทางเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์มีศักยภาพทั้งในด้านการ "อ่าน" และ "เขียน": การเขียนทำได้ผ่านการกระตุ้นด้วยอัลตราซาวนด์ผ่านกะโหลกศีรษะ การอ่านทำได้ผ่านการถ่ายภาพการทำงานของสมอง หรือการทำงานร่วมกับสัญญาณอื่นๆ เช่น EEG ในระบบวงปิด แต่ BCI แบบไม่ผ่าตัดส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังไม่ใช่ BCI สองทางประสิทธิภาพสูงที่สมบูรณ์ หากแต่เป็นขั้นตอนที่การใช้งานทางเดียวยังเป็นหลัก และระบบวงปิดสองทางกำลังค่อยๆ ถูกพิสูจน์แนวคิดอย่างต่อเนื่อง