โดย แบรนดอน สเปกเตอร์ เผยแพร่เมื่อ 19 กรกฎาคม 2019
ใช้เวลาเพียง 20 เซลล์ประสาทในการเปลี่ยนบาคาร่าความเป็นจริงให้กลายเป็นภาพหลอนเรื่องราวใหม่แสดงให้เห็น (เครดิตภาพ: Shutterstock)นักวิทยาศาสตร์ตัดหน้าต่างเข้าไปในสมองของเมาส์จากนั้นส่องแสงเลเซอร์เพื่อกระตุ้นภาพหลอนนั่นเป็นเรื่องแปลก – แต่ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (18 กรกฎาคม) ในวารสาร Science นั้นแปลกกว่า นักวิจัยพบว่าในขณะที่หนูมีเซลล์ประสาทหรือเซลล์สมองหลายล้านเซลล์แสงเลเซอร์จําเป็นต้องสัมผัสเพียงประมาณ 20 ตัวเท่านั้นเพื่อหลอกล่อให้เมาส์จดจํารูปแบบบนผนังที่ไม่ได้อยู่ที่นั่นจริงๆ
ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิจัยถามคําถามที่ไม่ค่อยพูด: ทําไมหนู (และมนุษย์)
จึงไม่สะดุดตลอดเวลา?”สมองของหนูมีเซลล์ประสาทหลายล้านตัว สมองของมนุษย์มีเงินหลายพันล้าน” คาร์ล ดีสเซรอธ ผู้เขียนการศึกษาอาวุโส นักประสาทวิทยาและจิตแพทย์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าวในแถลงการณ์ “ถ้าเพียง 20 หรือดังนั้นสามารถสร้างการรับรู้แล้วทําไมเราไม่หลอนตลอดเวลาเนื่องจากกิจกรรมสุ่มปลอม?” [ประสาทสัมผัสและไม่ใช่ Sense: 7 ภาพหลอนแปลก ๆ]
ความไวทางจิตที่เหลือเชื่อนี้แสดงให้เห็นว่าสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจเป็นเครื่องจักรที่ปรับแต่งอย่างประณีตกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ Deisseroth กล่าวเสริมว่าสามารถตอบสนองต่อเซลล์สมองจํานวนต่ําเกินไปโดยไม่ฟุ้งซ่านเกินไปจากเซลล์ประสาทที่ยิงผิดแบบสุ่ม ในขณะที่การทดลองในปัจจุบันดูเฉพาะการรับรู้รูปแบบภาพที่เรียบง่าย แต่ก็เป็นไปได้ว่าความรู้สึกทางจิตที่ซับซ้อนมากขึ้นเช่นอารมณ์หรือความทรงจําก็ถูกควบคุมโดยเซลล์สมองจํานวนน้อยอย่างน่าประหลาดใจเช่นกัน
สะดุดบนเลเซอร์
คุณจะทําให้เมาส์หลอนโดยไม่ต้องพูดลื่นไถลมันยาประสาทหลอนได้อย่างไร? สําหรับการทดลองนี้นักวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่า optogenetics – โดยพื้นฐานแล้วการแทรกยีนที่ไวต่อแสงเข้าไปในสมองของสัตว์ที่ทําให้เซลล์ประสาทบางชนิดติดไฟเมื่อสัมผัสกับความยาวคลื่นของแสงบางชนิด
เทคนิคนี้ถูกใช้ในการศึกษาก่อนหน้านี้เพื่อเปลี่ยนหนูให้กลายเป็น ”ซอมบี้” ที่หิวโหยและเพื่อช่วยให้หนูเตะนิสัยโคเคนของพวกเขา ที่นี่ใช้เพื่อเรียนรู้ว่าสมองของหนูตอบสนองอย่างไรเมื่อแสดงรูปแบบต่างๆ ของเส้นแนวนอนและแนวตั้ง และเพื่อดูว่าการตอบสนองทางประสาทเหล่านั้นสามารถสร้างขึ้นใหม่อย่างหมดจดโดยการเต้นของเซลล์ประสาทกลุ่มเล็ก ๆ ด้วยแสงเป้าหมายหรือไม่
นักวิจัยทําภารกิจนี้สําเร็จโดยการแกะสลักหน้าต่างที่แท้จริงลงในกะโหลกศีรษะของหนู
(สมบูรณ์ด้วยบานหน้าต่างกระจกโปร่งใสและทุกอย่าง) การผ่าตัดนี้เผยให้เห็นเยื่อหุ้มสมองที่มองเห็นซึ่งเป็นบริเวณสมองที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลภาพทั้งในหนูและมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ยังแทรกยีนเข้าไปในหนูเพื่อผลิตโปรตีนสองชนิดที่แตกต่างกันโดยตัวหนึ่งทําให้เซลล์ประสาทเรืองแสงเป็นสีเขียวเมื่อใดก็ตามที่ถูกเปิดใช้งานและอีกตัวหนึ่งที่ทําให้เซลล์ประสาทยิงเมื่อสัมผัสกับแสงเลเซอร์อินฟราเรดที่เฉพาะเจาะจง
จากนั้นนักวิจัยได้แสดงให้หนูเห็นรูปแบบของการเคลื่อนที่ของเส้นขนานและฝึกให้พวกเขาเลียพวยกาน้ําเมื่อเส้นเป็นแนวตั้งหรือแนวนอนอย่างสมบูรณ์แบบ ต้องขอบคุณโปรตีนที่เรืองแสงสีเขียวนักวิทยาศาสตร์จึงเห็นว่าเซลล์ประสาทใดยิงเมื่อหนูรับรู้และตอบสนองต่อการวางแนวเส้นที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ทําให้นักวิจัยสามารถพัฒนา “โฮโลแกรม” พิเศษ 3 มิติของแสงเลเซอร์ที่สามารถยิงได้อย่างแม่นยําที่จุดที่เหมาะสมในสมองของเมาส์เพื่อกําหนดเป้าหมายเฉพาะเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องในการจดจําเส้นแนวนอนหรือแนวตั้ง
ตอนนี้สําหรับ “ภาพหลอน” นักวิจัยค่อยๆแสดงให้เห็นว่าหนูค่อยๆสลัวการฉายภาพของเส้นแนวนอนและแนวตั้งมากขึ้นในขณะเดียวกันก็กระตุ้นเซลล์ประสาทที่เหมาะสมในสมองของหนูด้วยเลเซอร์พิเศษ ในตอนท้ายของการทดลองนักวิจัยหยุดแสดงเส้นหนูทั้งหมด – แต่เมื่อเลเซอร์กระทบเซลล์ประสาทที่รับผิดชอบในการมองเห็นเส้นแนวนอนหรือแนวตั้งหนูยังคงทําปฏิกิริยาโดยการเลียพวยกาน้ําที่เหมาะสม
นี่เป็นภาพหลอนที่แท้จริงหรือไม่? หนู “เห็น” เส้นที่มองไม่เห็นจริงหรือ? เป็นไปไม่ได้ที่จะรู้แน่ชัด Deisseroth กล่าวในบทความข่าวที่มาพร้อมกับการศึกษา อย่างไรก็ตาม การยิงเซลล์สมองของหนูและการตอบสนองเชิงพฤติกรรมต่อแสงเลเซอร์ดูเหมือนกับที่พวกเขาทํา “ระหว่างการรับรู้ตามธรรมชาติ” Deisseroth กล่าว ผลที่ได้คือแสงเลเซอร์ทําให้สมองของหนูตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางสายตาเฉพาะที่ไม่ได้อยู่ที่นั่น
นักวิจัยเขียนอย่างน่าทึ่งว่าพวกเขาสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางประสาทที่เฉพาะเจาะจงเหล่านี้ในหนูของพวกเขาโดยการกําหนดเป้าหมายระหว่าง 10 ถึง 20 เซลล์ประสาทซึ่งเป็นเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์ของผลรวมหลายล้านล้านของหนูบาคาร่า
