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

นักวิจัยไทย คิดค้นโปรตีนทางเลือกจากขนไก่

อาหารแห่งอนาคต หรือ Future food เป็นแนวโน้มเรื่องการศึกษาวิจัยมาตลอดช่วงไม่กี่ปี่ที่ผ่านมา บริษัทอาหารหลายแห่งกำลังเร่งศึกษานวัตกรรมด้านการผลิตอาหารเพื่ออนาคต เช่น โปรตีนทางเลือก เนื้อสัตว์ที่ปลูกจากห้องปฏิบัติการ และเนื้อสัตว์ที่ผลิตจากพืช ภายในบรรยากาศสบายและอบอุ่นในร้านอาหารแห่งหนึ่งภายในมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วันนี้เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย มีโอกาสพบกับ กัน-ศรวุฒิ กิตติบัณฑร นักศึกษาปริญญาโทด้าน Material Futures ที่สถาบัน Central Saint Martins กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ผู้แปรรูปขนไก่ซึ่งเป็นขยะเหลือทิ้งในอุตสาหกรรมอาหารและปศุสัตว์ ให้กลายมาเป็น โปรตีนทางเลือก หลังจากจบการศึกษาด้านสถาปัตยกรรม จากคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และได้ทำงานในบริษัทเอกชนที่เกี่ยวข้องกับสาขานี้ เขาค้นพบตัวเองว่า เขาคือคนหนึ่งที่ชอบสร้างชิ้นงานจากสิ่งเล็กๆ แล้วไปประกอบเป็นภาพใหญ่ และนี่คือจุดเปลี่ยนทางความคิดที่อยากเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุศาสตร์ เพื่อสร้างความแตกต่างจากสถาปนิกคนอื่นๆ ศรวุฒิสนใจการทำวิจัยด้านวัสดุศาสตร์ จึงเลือกไปศึกษาต่อที่ประเทศอังกฤษที่เขาได้ศึกษาเรื่อง “การออกแบบวัสดุเพื่ออนาคต” จนมาพบขนไก่ซึ่งกลายเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากโรงงานปศุสัตว์ และเป็นวัสดุที่กลายเป็นขยะมากที่สุดชนิดหนึ่งในลอนดอน ในช่วงแรก เขาตั้งใจนำขนไก่มาผลิตเป็นวัสดุเพื่อสร้างอาคาร ด้วยคุณสมบัติที่ขนไก่สามารถเก็บอุณหภูมิได้และมีความแข็งแรง แต่เนื่องจากมีงานวิจัยได้ศึกษาหัวข้อนี้ไปแล้วหลายฉบับ เขาจึงต้องเปลี่ยนหัวข้องานวิจัยไปในทิศทางอื่น “สาขาที่ผมเรียนเป็นการเรียนที่ประยุกต์หลายศาสตร์เข้าด้วยกันทั้งเรื่องการออกแบบ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี” ศรวุฒิกล่าวและเสริมว่า “ดังนั้น การคิดหัวข้อวิจัยจึงต้องเกี่ยวโยงกับทั้งสามหัวข้อนี้ เพื่อให้เกิดเป็นผลงานขึ้นมา” […]

จีนแก้ปัญหาไวรัสโคโรนาอย่างไร – รายงานจากองค์การอนามัยโลก

แพทย์กำลังตรวจภาพซีทีสแกนของปอดในโรงพยาบาลที่เขต Yunmeng เมือง Xiaogan มณฑลหูเป่ย์ ทางตอนกลางของประเทศจีน ภาพถ่ายโดย STR/AFP/CHINA OUT VIA GETTY IMAGES องค์การอนามัยโลกส่งทีมผู้เชี่ยวชาญนานาชาติไปยังประเทศจีน 25 คน เพื่อตรวจสอบเกี่ยวกับสถานการณ์  ไวรัสโคโรนา รวมไปถึงคลิฟฟอร์ด เลน ผู้อำนวยการคลินิกของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ สหรัฐอเมริกา (US National Institutes of Health) โดยทีมได้เดินทางไปที่กรุงปักกิ่ง เมืองอู่ฮั่น, กวางโจว และเฉิงตู และได้มีการแถลงผลการตรวจสอบ และต่อไปนี้ก็คือ ข้อสรุปหลักๆ ของทีมผู้เชี่ยวชาญนานาชาติ 25 คน  ที่องค์การอนามัยโลกส่งเข้าไปสืบสวนสถานการณ์ในจีน หลังจากปฏิบัติงานผ่านไป 9 วัน กรณีส่วนใหญ่ (78-85%) เกิดจากการติดต่อกันในครอบครัวจากละอองเสมหะ (droplet) ไม่ใช่จากการกระจายจากละอองลอย (aerosol) เป็นหลัก ส่วนใหญ่ของเจ้าหน้าที่โรงพยาบาลที่ติดเชื้อ (จากทั้งหมด 2,055 คน) ติดเชื้อจากที่บ้าน หรือไม่ก็ติดเชื้อจากการระบาดในช่วงแรกที่ยังไม่มีการประกาศมาตรการรับมือโรค ราว 5% […]

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์พบซูเปอร์โนวาตัวแรก

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์พบซูเปอร์โนวาตัวแรกของมัน แม้ไม่ได้ถูกออกแบบเพื่อการนี้ เพียงไม่กี่วันหลังจากกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ (James Webb Space Telescope) เริ่มภารกิจอย่างเต็มรูปแบบ กล้องอินฟาเรด (NIRCam) ที่ทำงานอยู่ก็ตรวจพบวัตถุสว่างอย่างไม่คาดคิดในจุดกาแล็กซีที่ชื่อว่า SDSS.J141930.11+5251593 ซึ่งห่างจากโลกราว 3 ถึง 4 พันล้านปีแสง สร้างความประหลาดใจแก่นักดาราศาสตร์อย่างมากเนื่องจากเจมส์เวบบ์ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ตรวจจับวัตถุสว่างเช่นนี้ พวกเขาพบว่าเมื่อเวลาผ่านไป 5 วัน แสงจากวัตถุนั้นจางลงเล็กน้อยและหลังจากเปรียบเทียบข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อยืนยันว่าแสงนั้นเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นใหม่ นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่าเจมส์เวบบ์ได้ค้นพบ “ซูเปอร์โนวา (Supernova)” ตัวแรกของมันแล้ว “เราสงสัยว่ามันเป็นซูเปอร์โนวา” ไมค์ เอนเกสเซอร์ (Mike Engesser) นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ดูแลภารกิจของเจมส์เวบบ์อยู่กล่าว “เราต้องการข้อมูลด้านช่วงเวลามากกว่านี้ในการตัดสินใจ แต่ข้อมูลที่เรามีนั้นตรงกับการเกิดซูเปอร์โนวา ดังนั้นจึงเป็นตัวที่ดีมาก” โดยปกติแล้วมักมีการตรวจสอบและค้นหาซเปอร์โนวาโดยกล้องโทรทรรศน์สำรวจขนาดที่ออกแบบมาเพื่อสแกนพื้นที่กว้างใหญ่บนท้องฟ้า และมองหาจุดแสงที่เกิดขึ้นใหม่ท่ามกลางจุดแสงนับล้านที่มีอยู่แล้ว ทว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์นั้นออกแบบมาเพื่อพุ่งเป้าไปยังจุดพื้นที่เล็ก ๆ ในห้วงอวกาศลึกที่จะมองเห็นรายละเอียดกาแล็กซีอันเก่าแก่และไกลโพ้น และสิ่งที่น่าตื่นเต้นขึ้นไปกว่านั้น คือหากสิ่งที่เวบบ์ตรวจพบนั้นคือซูเปอร์โนวาจริง ๆ นั่นหมายความว่ามันคือซูปเปอร์โนวาเก่าแก่ครั้งแรก ๆ หลังจากเกิดบิ๊กแบง (Big Bang) ได้ไม่นาน เป็นการระเบิดของดาวฤกษ์รุ่นแรก ๆ ที่ทำให้จักรวาลสว่างไสวหลังจากความมืดมิดในช่วงต้นและกระจายแร่ธาตุวัตถุดิบที่จะกลายเป็นดาวฤกษ์รุ่นต่อ ๆ ไปในเอกภพ “เราคิดว่าดาวในช่วง […]

การแพร่ของสาร (Diffusion)

วิทยาศาสตร์น่ารู้ เรื่อง การแพร่ของสาร (Diffusion) การแพร่ของสาร (Diffusion) คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลหรือการกระจายตัวของอนุภาคภายในสสาร จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ โดยอาศัยพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) ของโมเลกุลหรือไอออนของสาร ให้เกิดการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เพื่อสร้างสมดุลให้ทั้งสองบริเวณมีความเข้มข้นของสารเท่ากันหรือที่เรียกว่า “สมดุลของการแพร่” (Diffusion Equilibrium) โดยการแพร่นั้นเกิดขึ้นได้ในทุกสถานะของสสาร ทั้งของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ในชีวิตประจำวันของเรามีตัวอย่างของกระบวน การแพร่ของสาร เกิดขึ้นมากมาย เช่น การเติมน้ำตาลลงในกาแฟ การแพร่กระจายของกลิ่นน้ำหอม การฉีดพ่นยากันยุง การแช่อิ่มผลไม้ หรือแม้แต่การจุดธูปบูชาพระ เป็นต้น  ประเภทของการแพร่ 1. การแพร่ธรรมดา (Simple Diffusion) คือการเคลื่อนที่ของสาร โดยไม่อาศัยตัวพาหรือตัวช่วยขนส่ง (Carrier) ใดๆ เช่น การแพร่ของผงด่างทับทิมในน้ำ จนทำให้น้ำมีสีม่วงแดงทั่วทั้งภาชนะ การได้กลิ่นผงแป้ง หรือการได้กลิ่นน้ำหอม เป็นต้น 2.การแพร่โดยอาศัยตัวพา (Facilitated Diffusion) ซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น คือการเคลื่อนที่ของสารบางชนิดที่ไม่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง จึงต้องอาศัยโปรตีนตัวพา (Protein Carrier) ที่ฝังอยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่รับส่งโมเลกุลของสารเข้า-ออก […]