ดำดิ่งสู่การทำงานของสมอง - National Geographic Thailand

ดำดิ่งสู่การทำงานของสมอง

ดำดิ่งสู่”การทำงานของสมอง”

นักวิทยาศาสตร์กำลังเรียนรู้อะไรมากมายเกี่ยวกับ การทำงานของสมอง จนหลายคนอาจหลงลืมไปว่าเพียงก่อนหน้านี้ไม่นานเรายังไม่เข้าใจเลยแม้แต่น้อยว่า สมองทำงานอย่างไรหรือสมองคืออะไร แพทย์ในยุคกรีก-โรมันโบราณเชื่อว่าสมองทำมาจากเสมหะ อาริสโตเติลมองสมองเป็นเหมือนตู้เย็นที่ทำให้หัวใจอันร้อนรุ่มเย็นลง จากยุคนั้นจนถึงสมัยฟื้นฟูศิลปวิทยา นักกายวิภาคศาสตร์ประกาศว่า การรับรู้ อารมณ์ การใช้เหตุผล และการกระทำต่างๆ ล้วนเป็นผลมาจาก “วิญญาณสัตว์” หรือไอลึกลับที่ไหลเวียนผ่านโพรงในศีรษะและกระจายไปทั่วร่างกาย

การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่สิบเจ็ดทำให้แนวคิดดังกล่าวเปลี่ยนไป โทมัส วิลลิส แพทย์ชาวอังกฤษตระหนักว่า เนื้อเยื่อสมองคือที่ตั้งของกิจกรรมทางจิตใจทั้งปวง เขาศึกษาการทำงานของสมองโดยผ่าสมองแกะ สุนัข และผู้ป่วยที่เสียชีวิต และสร้างแผนที่สมองที่มีความถูกต้องแม่นยำทางกายวิภาคครั้งแรก

เวลาล่วงเลยมาอีกหนึ่งศตวรรษกว่าที่เราจะทราบว่าสมองทำงานโดยอาศัยอิมพัลส์หรือพลังผลักดันในรูปกระแสไฟฟ้า แทนที่จะเป็นวิญญาณสัตว์ แรงดันไฟฟ้า (voltage) เคลื่อนที่ไปทั่วสมองและเดินทางออกมายังระบบประสาทของร่างกาย แม้กระทั่งในศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความรู้เกี่ยวกับเส้นทางของใยประสาทน้อยมาก กามิลโล กอลจี นายแพทย์ชาวอิตาลีชี้ว่า สมองเป็นเหมือนโครงข่ายเส้นใยที่เชื่อมต่อกันอย่างไร้ตะเข็บ

ชมการทำงานของสมองแบบชัดๆ 

ซานเตียโก รามองอี กาฆาล นักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน สานต่องานวิจัยของกอลจีโดยทดสอบเทคนิคใหม่ในการย้อมสีเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์เพื่อตามรอยแขนงเซลล์อันซับซ้อน เขาพบว่า เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะแยกจากเซลล์อื่นๆ เซลล์ประสามส่งสัญญาณไปตามเส้นใยที่เรียกว่า ใยประสาทขาออก (axon) มีช่องว่างเล็กๆ คั่นระหว่างปลายของใยประสาทขาออกกับปลายรับของเซลล์ประสาทที่เรียกว่า ใยประสาทขาเข้า (dendrite) นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในภายหลังว่า ใยประสาทขาออกปล่อยสารเคมีหลายตัวเข้าไปในช่องว่างเพื่อกระตุ้นให้เกิดสัญญาณประสาทในเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกัน

 

อ่านเพิ่มเติม : สมองยามหลับใหลวิทยาศาสตร์ว่าด้วยความดีกับความชั่ว 

เรื่องแนะนำ

มดรู้จักการต่อกันเป็นสะพาน

มดรู้จักการต่อกันเป็นสะพาน ว่ากันว่าบนโลกใบนี้มีประชากรมดทั้งหมดรวมกันราวหมื่นล้านล้านตัว จำนวนมากมหาศาลเช่นนี้เทียบได้กับวลีที่ว่ามนุษย์ครองโลก เพราะหากเทียบด้วยจำนวนแล้ว มดเองก็กำลังครองโลกอยู่เช่นกัน มดเป็นสัตว์สังคมที่มีความซับซ้อนและความสำเร็จของพวกมันนั้นจำเป้นต้องอาศัยการพึ่งพากัน จากฟุตเทจที่ทำการทดลองกับมดนี้จะแสดงให้เห็นว่าพวกมันแก้ไขปัญหาช่องว่างด้วยการต่อตัวเป็นสะพานเพื่อเดินต่อไปยังจุดหมาย มดที่ต่อตัวอยู่ริมสุดจะชะลอตัวเองลงเมื่อเจอกับช่องว่าง และมดงานตัวอื่นๆ จะเข้ามาเติมเต็มจนในที่สุดสะพานมดก็เสร็จสมบูรณ์ ด้วยมันสมองที่มีน้ำหนักเพียง 1 ในล้านของมันสมองมนุษย์ น่าแปลกใจที่มดเหล่านี้สามารถสื่อสารกันได้ด้วยการส่งสัญญาณเท่านั้น แตกต่างจากเราพวกมันไม่มีภาษาแต่ใช้สัญชาตญาณในการสื่อสาร การทดลองศึกษาความร่วมมือกันของมดเหล่านี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ไขคำตอบว่ามดมีรูปแบบการสื่อสารในสังคมอย่างไร ตลอดจนอะไรคือเคล็ดลับที่ช่วยให้มันอยู่รอดมาจนทุกวันนี้ได้   อ่านเพิ่มเติม ทำไมราชินีมดและแมลงอื่นๆ จึงฝังศพพวกที่ตายแล้ว

รู้จักกับ “เฮอร์ริเคน” เจ้าแห่งพายุ

รู้จักกับ เฮอร์ริเคน เจ้าแห่งพายุ แรงลมกรรโชก ฝนกระหน่ำ คลื่นกลืนกิน นี่คือสัญญาณมรณะของเฮอร์ริเคน … พายุเฮอร์ริเคน (hurricane) คือพายุหมุนเขตร้อนที่เกิดในมหาสมุทรแอตแลนติก เหนือทะเลแคริบเบียน อ่าวเม็กซิโก และในมหาสมุทรแปซิฟิก แถบฝั่งทะเลด้านตะวันตกของประเทศเม็กซิโก พายุเช่นเดียวกันนี้ที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกและในทะเลจีนใต้เรียกว่า ไต้ฝุ่น (typhoon) หากเกิดในอ่าวเบงกอลและมหาสมุทรอินเดียเรียกว่า ไซโคลน (cyclone) โดยพายุเฮอร์ริเคนลูกหนึ่งอาจปลดปล่อยพลังงานในหนึ่งวันเทียบเท่ากับระเบิดนิวเคลียร์ขนาดเล็กถึง 500,000 ลูก พายุเฮอร์ริเคนก่อตัวขึ้นในฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วง  เมื่อดวงอาทิตย์ทำให้ผืนน้ำกว้างใหญ่ในเขตร้อนอุ่นขึ้นกว่า 27 องศาเซลเซียส (82 องศาฟาเรนไฮต์) อากาศที่อุ่นและชื้นลอยตัวสูงขึ้นเหนือจุดร้อนเหล่านี้ ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ขณะที่อากาศในระดับสูงขึ้นไปและอากาศเหนือพื้นผิวมารวมตัวกัน ก่อให้เกิดรูปแบบการเคลื่อนที่แบบวงกลมของกลุ่มเมฆที่รู้จักกันในชื่อ พายุดีเปรสชัน (tropical depression) หรือพายุหมุนกำลังอ่อน เมื่อกำลังลมมีความเร็วมากกว่า 39 ไมล์ต่อชั่วโมง (62 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) พายุโซนร้อน (tropical storm) ก็ก่อตัวขึ้น และหากกำลังลมทวีขึ้นเป็น 74  ไมล์ต่อชั่วโมง (119 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) พายุเฮอร์ริเคนก็ถือกำเนิดขึ้นอย่างเป็นทางการ   ภายในพายุ แถบฝนยาวถึง […]

InSight ยานสำรวจของ NASA ลงจอดบนดาวอังคารสำเร็จ

InSight ยานสำรวจของ NASA ลงจอดบนดาวอังคารสำเร็จ ดาวอังคาร เพิ่งจะต้อนรับยานสำรวจลำใหม่ล่าสุดชื่ออินไซต์ InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) ที่ลงจอดบนผิวดาวเคราะห์แดงดวงนี้ หลังจากรอนแรมเดินทางในห้วงอวกาศกว่าเจ็ดเดือน เป็นระยะทางกว่า 458 ล้านกิโลเมตร จากพื้นโลก ยานอินไซต์จะปฏิบัติภารกิจอยู่บนดาวอังคารเป็นเวลาสองปี โดยจะทำการสำรวจลึกเข้าไปภายในพื้นผิวของดาวอังคาร เก็บข้อมูลทั้งลักษณะทางกายภาพของดาวเคราะห์ ชั้นหินที่ลึกลงไป รวมไปถึงสำรวจโลกและดวงจันทร์จากดาวอังคาร อุปกรณ์ที่ติดตั้งไปด้วยคือ Heat Flow and Physical Properties Probe, (HP3) สำหรับวัดอุณหภูมิภายในดาวอังคาร โดยมีเครื่องมือขุดเจาะลงไปในพื้นผิวดาวอังคารประมาณ 5 เมตร นับเป็นระยะลึกเกินกว่าที่จะมีใครเคยขุดเจาะมาก่อน และ HP3 จะทำการวัดอุณหภูมิและความร้อนที่แกนกลางของดาวอังคารปลดปล่อยออกมา เพื่อที่จะบอกข้อมูลเกี่ยวกับความร้อนแกนกลางที่ดาวอังคารปลดปล่อยออกมา ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์ Rotation and Interior Structure Experiment (RISE) ก็จะทำการวัดตำแหน่งของดาวอังคารอย่างละเอียด เพื่อวัดอัตราการ “ส่าย” […]