การวิจัยสมองแมลงวัน ที่เป็นการวิเคราะห์สมองของสัตว์โตเต็มวัยที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมีมา นับว่าความก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการทำความเข้าใจสมองมนุษย์
การวิจัยสมองแมลงวัน
Dr. Gregory Jefferis จากห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุล (Laboratory of Molecular Biology หรือ LMB) ของสภาวิจัยทางการแพทย์ในเคมบริดจ์ บอกกับ ในปัจจุบัน เรายังไม่รู้เลยว่าเครือข่ายเซลล์สมองในศีรษะของเราช่วยให้เราโต้ตอบกับโลกได้อย่างไร
“การเชื่อมต่อมีอะไรบ้าง สัญญาณไหลผ่านระบบอย่างไร เพื่อให้เราประมวลผลข้อมูล เพื่อจดจำใบหน้าของคุณ ช่วยให้คุณได้ยินเสียงของฉัน และเปลี่ยนคำเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้า”
“การทำแผนที่สมองแมลงวันเป็นสิ่งที่น่าทึ่งมาก และจะช่วยให้เราเข้าใจถึงการทำงานของสมองของเราได้อย่างแท้จริง”
สมองของเรามีเซลล์สมองหรือเซลล์ประสาทมากกว่าแมลงวันผลไม้ถึงล้านเท่า แล้วแผนผังการเชื่อมต่อของสมองแมลงวันจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้วิธีคิดของสมองของมนุษย์
รูปร่างและโครงสร้างถือเป็นปัจจัยสำคัญในการอธิบายว่าสมองสามารถทำงานคำนวณที่ซับซ้อนได้อย่างไร การพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเท่าเมล็ดฝิ่นให้สามารถทำงานเหล่านี้ได้ทั้งหมดนั้นเกินความสามารถของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่
แผนผังสมอง คอนเนกโทม (Connectome)
Dr. Mala Murthy หัวหน้าร่วมอีกคนจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (Princeton University) กล่าวว่าแผนผังเส้นประสาทใหม่นี้ ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า คอนเนกโทม (Connectome) จะเป็น “การเปลี่ยนแปลงอย่างสำคัญสำหรับนักประสาทวิทยาศาสตร์”
“นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างคอนเนกโทมของหนอนตัวหนึ่งที่มีเส้นประสาท 300 เส้นและแมลงวันตัวหนึ่งที่มีเส้นประสาท 3,000 เส้น แต่การสร้างแผนผังการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ของสิ่งที่มีเส้นประสาท 130,000 เส้นนั้นเป็นความสำเร็จทางเทคนิคที่น่าทึ่ง ซึ่งจะช่วยปูทางไปสู่การค้นหาคอนเนกโทมสำหรับสมองที่ใหญ่กว่า เช่น สมองของหนู และบางทีอาจจะรวมไปถึงสมองของเราเองในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า”
นักวิจัยสามารถระบุระบบประสาทแยกจากกันได้ต่างหากสำหรับฟังก์ชันเฉพาะตัว และแสดงวิธีการเชื่อมต่อ เช่น ประสาทส่วนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวจะอยู่ที่ฐานของสมอง ในขณะที่ประสาทสำหรับประมวลผลการมองเห็นจะอยู่ทางด้านข้าง โดยเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นจะมีมากกว่ามาก เนื่องจากการมองเห็นต้องการพลังการประมวลผลมากกว่ามาก ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์รู้เกี่ยวกับระบบประสาทที่แยกกัน แต่พวกเขาไม่รู้ว่าพวกมันเชื่อมต่อกันอย่างไร
ทำไมแมลงวันถึงตบยาก?
นักวิจัยรายอื่นๆ กำลังใช้แผนผังประสาทนี้ เพื่อหาสาเหตุว่าทำไมตบแมลงวันยาก
คำตอบที่ได้คือ วงจรปราสาทการมองเห็นของแมลงวันตรวจจับทิศทางที่หนังสือพิมพ์ของคุณกำลังพุ่งตรงมาที่มัน และส่งสัญญาณไปยังขาของแมลงวัน แต่ที่สำคัญคือ พวกมันส่งสัญญาณกระโดดที่แรงกว่าไปยังขาที่หันออกจากวัตถุ ดังนั้นอาจพูดได้ว่าพวกมันกระโดดออกไปก่อนที่จะคิดซะด้วยซ้ำ การค้นพบนี้ อาจอธิบายได้ว่าทำไมมนุษย์ที่เก้งก้างอย่างเราจึงตบแมลงวันไม่โดนสักที
วิธีการศึกษาสมองของแมลงวัน
แผนผังการเชื่อมต่อของสมองแมลงวันนี้ถูกสร้างขึ้นโดยการหั่นสมองของแมลงวันเป็นชิ้นเล็ก ๆ โดยใช้เครื่องขูดชีสขนาดเล็ก แล้วถ่ายภาพทั้ง 7,000 ชิ้นและนำมารวมกันเป็นภาพดิจิตอล จากนั้นทีมพรินซ์ตันใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อสร้างรูปร่างและการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาททั้งหมด แต่เอไอยังไม่สมบูรณ์แบบ นักวิจัยเลยต้องแก้ไขข้อผิดพลาดมากกว่าสามล้านข้อด้วยตนเอง
งานนี้ถือเป็นความสำเร็จทางเทคนิคขั้นสูงที่น่าทึ่ง แต่ยังแค่ครึ่งทางเท่านั้น แผนผังประสาทเพียงอย่างเดียวไม่มีความหมาย ถ้าไม่มีคำอธิบายว่าเส้นประสาทแต่ละเส้นทำหน้าที่อะไร Dr Philipp Schlegel ซึ่งมาจากห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุลของสภาวิจัยการแพทย์กล่าว
“ข้อมูลเหล่านี้อาจคล้ายกับ Google Maps แต่สำหรับสมองแล้ว แผนผังการเชื่อมต่อแบบดิบระหว่างเซลล์ประสาทก็เหมือนกับการรู้โครงสร้างที่สอดคล้องกันของถนนกับอาคาร”
“การอธิบายเซลล์ประสาทก็เหมือนกับการเพิ่มชื่อสำหรับถนนและเมือง เวลาเปิดทำการของธุรกิจ หมายเลขโทรศัพท์ รีวิว ฯลฯ ลงในแผนที่ คุณต้องการทั้งสองอย่างเพื่อให้ใช้งานได้จริง”
การสมองแมลงวันสู่สมองมนุษย์
นักวิทยาศาสตร์ทุกคนสามารถใช้แผนผังสมองของแมลงวันได้เพื่อเป็นแนวทางในการวิจัย Dr Philipp Schlegel เชื่อว่าโลกของวิทยาศาสตร์ประสาทจะเห็น “คลื่นการค้นพบในอีกสองสามปีข้างหน้า” จากแผนผังนี้
สมองมนุษย์มีขนาดใหญ่กว่าสมองของแมลงวันมาก และเรายังไม่มีเทคโนโลยีที่จะจับภาพข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับการเชื่อมต่อของสมอง แต่นักวิจัยก็เชื่อว่าอาจจะใช้ถึงเวลา 30 ปีจึงจะสามารถสร้างแผนผังคอนเนคโทมของมนุษย์ได้ สมองของแมลงวันเป็นจุดเริ่มต้นของความเข้าใจใหม่และลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการทำงานของจิตใจของเรา โดยการวิจัยครั้งนี้ดำเนินการโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ร่วมมือระหว่างประเทศขนาดใหญ่ที่เรียกว่า FlyWire Consortium
อ้างอิง bbc.com nature.com และ cover nature.com
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
การวิจัยสมองแมลงวัน ก้าวสำคัญของการเข้าใจสมองมนุษย์
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
