การศึกษาครั้งใหม่แสดงให้เห็นว่า การอ่านคลื่นสมองซึ่งสามารถควบคุมช่องออกเสียงของบุคคลได้ อาจเป็นวิธีดีที่สุดในการช่วยคืนเสียงกลับมาให้กับผู้ที่สูญเสียความสามารถในการพูดได้
    การเชื่อมโยงสมองกับเครื่องจักรจะสร้างคำพูดสังเคราะห์ (synthetic speech) ที่ให้เสียงเหมือนธรรมชาติ โดยใช้การทำงานของสมองมาควบคุมช่องออกเสียง “เสมือนจริง” ("virtual" vocal tract) คือ การจำลองแบบทางคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีรายละเอียดทางกายวิภาค ที่สะท้อนการเคลื่อนไหวของริมฝีปาก ขากรรไกร ลิ้น และกล่องเสียง ซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่คนพูด
    การเชื่อมโยงนี้ได้สร้างคำพูดประดิษฐ์ (artificial speech) ที่สามารถเข้าใจได้แม่นยำมากขึ้นถึงร้อยละ 70 ของเวลา  Josh Chartier ผู้ร่วมเขียนรายงานการศึกษา ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาชีววิศวกรรมที่ University of California, San Francisco (UCSF) Weill Institute for Neuroscience กล่าว
    ผู้เข้าร่วมการศึกษาเพื่อพิสูจน์แนวคิดนี้ยังมีความสามารถในการพูด เป็นผู้ป่วย 5 คน ที่ได้รับการรักษาที่ UCSF Epilepsy Center โดยฝังขั้วไฟฟ้า (electrodes) ชั่วคราวในสมองเพื่อทำแผนที่แหล่งที่มาของอาการชักเพื่อเตรียมสำหรับศัลยกรรมประสาท
    แต่คณะผู้วิจัยเชื่อว่าที่สุดแล้วเครื่องสังเคราะห์คำพูดจะสามารถช่วยคนที่สูญเสียความสามารถในการพูดเนื่องจากโรคหลอดเลือดสมอง ภาวะบาดเจ็บสมอง หรือภาวะเสื่อมของระบบประสาท อย่างเช่น โรคพาร์กินสัน โรคปลอกประสาทอักเสบ หรือโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงเอแอลเอส (amyotrophic lateral sclerosis: ALS (Lou Gehrig's disease))

นักวิจัยวางขั้วไฟฟ้าบนสมองของผู้เข้าร่วมการศึกษา ซึ่งรูปแบบการทำงานของสมองที่บันทึกไว้ระหว่างที่พูด จะถูกแปรเป็นแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ของช่องออกเสียง (ด้านขวา) จากนั้นจะสังเคราะห์เพื่อสร้างประโยคคำพูดขึ้นมาใหม่ (ภาพโดย Chang lab/UCSF Department of Neurosurgery)

    “เราพบว่า มีการแชร์รหัสที่เป็นกลางสำหรับการเคลื่อนไหวของเสียงบางส่วนร่วมกันในแต่ละบุคคล” Dr. Edward Chang ศาสตราจารย์ประสาทศัลยศาสตร์ที่ School of Medicine แห่ง UCSF นักวิจัยอาวุโสกล่าว
    “ช่องออกเสียงประดิษฐ์ซึ่งจำลองตัวแบบจากเสียงของบุคคลหนึ่งสามารถปรับเพื่อสังเคราะห์เข้ากับคำพูดที่มาจากการทำงานในสมองของอีกคนหนึ่งได้” เขาอธิบาย
    “ซึ่งหมายความว่าตัวถอดรหัสคำพูด (speech decoder) ที่ผ่านการฝึกฝนในบุคคลคน ๆ หนึ่งซึ่งมีคำพูดเหมือนเดิม สักวันหนึ่งอาจจะทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นให้กับบางคนที่สูญเสียการพูดไป ซึ่งเขาสามารถเรียนรู้โดยใช้การทำงานในสมองของตนเอง เพื่อควบคุมช่องออกเสียงที่จำลองจากของจริง”  Dr.Chang กล่าว

Gopala Anumanchipalli ผู้เขียนรายงานคนที่หนึ่งถือชุดของขั้วไฟฟ้า intracranial electrodes ชนิดที่ใช้บันทึกการทำงานของสมองในการศึกษาครั้งนี้  (ภาพโดย UCSF)

    เทคโนโลยีการสังเคราะห์คำพูดในปัจจุบันจะต้องให้ผู้พูดสะกดความคิดออกมาทีละตัวอักษร โดยใช้อุปกรณ์ติดตามการเคลื่อนไหวของดวงตาซึ่งเล็กมาก หรือกล้ามเนื้อใบหน้า เป็นวิธีที่ยุ่งยากและมีโอกาสผิดพลาดได้ คณะผู้วิจัยกล่าว
    การอ่านกิจกรรมของสมองโดยตรงสามารถผลิตคำพูดสังเคราะห์ที่แม่นยำกว่าได้เร็วกว่ามาก แต่คณะผู้วิจัยพยายามดึงเสียงของคำพูดจากสมอง Dr.Chang กล่าว
    ดังนั้น Dr.Chang  และคณะผู้ร่วมงานจึงได้หาวิธีการที่แตกต่างออกไป คือ สร้างคำพูดโดยให้ความสนใจที่สัญญาณ ซึ่งสามารถส่งออกมาเพื่อควบคุมส่วนต่าง ๆ ของช่องออกเสียง
    สำหรับการศึกษาครั้งนี้ คณะผู้วิจัยได้ขอให้ผู้ป่วยโรคลมชัก 5 คน อ่านประโยคหลายร้อยประโยคดัง ๆ ในขณะที่การอ่านจากพื้นที่ของสมองที่อยู่ตรงคอร์เท็กซ์ด้านหน้า ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตภาษา Chartier กล่าว
    คณะทำงานได้นำบันทึกเสียงของผู้เข้าร่วมการศึกษาไปใช้ศึกษาโครงสร้างการเคลื่อนไหวของช่องออกเสียงในการทำเสียงที่อ่าน รวมทั้งการเคลื่อนไหวของริมฝีปาก การกระชับเส้นเสียง การใช้ลิ้น และการเคลื่อนไหวของขากรรไกร
    จากข้อมูลดังกล่าว นักวิจัยได้สร้างช่องออกเสียงโดยใช้คอมพิวเตอร์สำหรับผู้เข้าร่วมการศึกษาแต่ละคนซึ่งสามารถควบคุมได้ด้วยการทำงานของสมอง  อัลกอริทึมได้แปรรูปแบบของสมองที่เกิดขึ้นระหว่างการพูดให้เป็นการเคลื่อนไหวของช่องออกเสียง “เสมือนจริง” และเครื่องสังเคราะห์ได้เปลี่ยนการเคลื่อนไหวเหล่านี้เป็นคำพูดสังเคราะห์
    คณะผู้วิจัยได้ทดสอบว่าสามารถเข้าใจคำพูดสังเคราะห์นั้นได้หรือไม่ ด้วยการให้ผู้ฟังคนธรรมดาเขียนสิ่งที่คิดว่าได้ยิน  ผู้เขียนถอดความสิ่งที่ได้ยินสามารถเข้าใจประโยคต่าง ๆ ได้ดีกว่า เมื่อให้รายการสั้น ๆ ของคำที่ให้เลือก ตัวอย่างเช่น ผู้เขียนระบุคำสังเคราะห์ได้ถูกต้องร้อยละ 69 จากรายการที่มี 25 ตัวเลือก รวมทั้งร้อยละ 43 ของประโยคที่เขียนได้ถูกต้องครบถ้วน  แต่เมื่อให้รายการที่มี 50 คำ เพื่อให้เลือก ผู้เขียนระบุได้ถูกต้องเพียงร้อยละ 47 ของคำทั้งหมด และเข้าใจได้ถูกต้องแค่ร้อยละ 21 ของประโยคสังเคราะห์
    คณะผู้วิจัยกำลังทำงานต่อไปเพื่อขยายผลการค้นพบ โดยใช้ชุดขั้วไฟฟ้าและอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์ที่ก้าวหน้ามากขึ้นเพื่อพัฒนาคำพูดสังเคราะห์ที่สมองสร้างขึ้น
    การทดสอบสำคัญขั้นต่อไปจะเป็นการดูว่า ผู้ที่สูญเสียความสามารถในการพูดจะสามารถเรียนรู้การใช้ระบบได้หรือไม่ แม้จะต้องทำร่วมกับคนอื่นที่ยังสามารถพูดได้
    มีการเผยแพร่การศึกษาครั้งใหม่นี้ในวารสาร  Nature