5 เหตุผลที่ทำให้วิทยาศาสตร์ทางประสาทน่าทึ่ง

ประสาทวิทยาศาสตร์กลายเป็นคำที่ได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน และมักเป็นข่าวพาดหัวเกี่ยวกับการค้นพบต่างๆ มากมาย ความนิยมนี้สมเหตุสมผล เพราะแตกต่างจากสาขาวิทยาศาสตร์หลักอื่นๆ ส่วนใหญ่ ประสาทวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มต้นได้เพียงสองทศวรรษเท่านั้น แต่ปัจจุบันไม่ใช่เช่นนั้นแล้ว มีการค้นพบใหม่ๆ ทางด้านการวิจัยเกิดขึ้นมากมายในแต่ละปี ทำให้ประสาทวิทยาศาสตร์เป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจอย่างมาก ลองมาดูกันว่ามีเหตุผลอะไรบ้างที่ทำให้สาขาการค้นพบที่กำลังเติบโตนี้เป็นสิ่งที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง.

1. ความซับซ้อนของสมองมนุษย์

สมองของมนุษย์เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนที่สุดในจักรวาลที่เรารู้จัก เรามีเซลล์ประสาทหรือนิวรอนประมาณ 100 พันล้านเซลล์ ซึ่งมากกว่าดวงดาวทั้งหมดในกาแล็กซีของเรา หากนำนิวรอนแต่ละเซลล์มาเรียงต่อกัน จะสามารถพันรอบโลกได้ถึงสองรอบ ยิ่งไปกว่านั้น นิวรอนหนึ่งเซลล์สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับนิวรอนอื่นได้มากถึง 10,000 เซลล์ ทำให้เกิดการเชื่อมต่อของเส้นประสาทจำนวนมหาศาลถึง 100 ล้านล้านหรือมากกว่านั้น แม้ว่าสติปัญญาของคอมพิวเตอร์จะพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังเทียบไม่ได้กับความซับซ้อนของสมองของเรา.

แม้ว่าสุดท้ายแล้ว สิ่งที่ทำให้มันน่าทึ่งอย่างแท้จริงก็คือความสามารถของสมอง มันเป็นสิ่งเดียวที่เรารู้จักว่าสามารถสร้างจิตสำนึกระดับสูงที่เกี่ยวข้องกับความเฉลียวฉลาดของมนุษย์ได้ นอกจากนี้ มันยังเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถ ปรับเปลี่ยนโครงสร้างและปรับตัว ตามสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมหรือทางสรีรวิทยาได้ด้วยตัวเอง

ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามีโอกาสมากมายมหาศาลในการไขความลับอันลึกซึ้งของจิตใจ ซึ่งอาจช่วยตอบคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของมัน ในระดับชีววิทยา มีคำถามมากมายที่ต้องหาคำตอบเกี่ยวกับวิธีการที่กลุ่มเซลล์สมองทำงานร่วมกันผ่านเครือข่ายประสาทเพื่อควบคุมระบบต่างๆ ของร่างกายและสร้างพฤติกรรมที่ซับซ้อน ในระดับปรัชญา มันยังมีความเป็นไปได้ที่จะค้นหาธรรมชาติของการดำรงอยู่และชีวิตเอง ในแง่ของการตอบคำถามใหญ่ๆ แล้ว ประสาทวิทยาศาสตร์เป็นแม่ของวิทยาศาสตร์ทั้งปวง.‍

2. สาขาวิทยาศาสตร์ที่เติบโตอย่างมหาศาล

ความก้าวหน้าอย่างมหาศาลเกิดขึ้นในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา โดยทศวรรษ 2010 ได้รับการขนานนามว่า "ทศวรรษแห่งสมอง" เฉพาะในปี 2017 ปีเดียว มากมาย เกิดขึ้น แตกต่างจากอุตสาหกรรมอื่นๆ ประสาทวิทยาศาสตร์มีวัฒนธรรมการทำงานร่วมกันทั่วโลกอย่างก้าวหน้า และแม้กระทั่งแนวทางแบบโอเพนซอร์ส เช่น สถาบันอัลเลนเพื่อวิทยาศาสตร์สมองประสาทวิทยาศาสตร์เป็นแบบอย่างที่ดีสำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ในอีกด้านหนึ่ง ก็มีสถาบันอย่าง DARPAที่ลงทุนอย่างหนักในด้านประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ สำหรับใช้ในกองทัพ

ในปี 2016 มูลค่าตลาดวิทยาศาสตร์ประสาททั่วโลกอยู่ที่ 28.42 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งคาดการณ์ว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็วในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและในระยะยาว สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของการวิจัยวิทยาศาสตร์ประสาทโดยรวม โดยจีนกลายเป็นผู้เล่นหลักที่กดดันให้สหรัฐฯ เร่งแข่งขันด้านการวิจัยสมอง โครงการลงทุนทั่วโลก เช่น โครงการริเริ่มด้านสมอง หมายความว่าเราสามารถคาดหวังได้ว่าจะได้เห็นความก้าวหน้าทางการวิจัยมากมายในอนาคต ซึ่งจะแซงหน้าสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ

3. เทคโนโลยีล้ำสมัย

แม้แต่เทคโนโลยีทางประสาทวิทยาศาสตร์ที่มีมานานหลายปีแล้วก็ยังมีความซับซ้อนอย่างมาก ยก เครื่อง MRI (Magnetic Resonance Imaging) เครื่องนี้ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อทำให้อะตอมในร่างกายอยู่ในสถานะควอนตัมซ้อนทับ จากนั้นก็สลับอะตอมเหล่านั้นเข้าและออกซ้ำๆ เพื่อปลดปล่อยพลังงานออกมา ทำให้เห็นภาพการทำงานของเซลล์แบบเรียลไทม์

เทคโนโลยีในปัจจุบันดูเหมือนจะเป็นเรื่องเหนือจินตนาการ เช่น การใช้ เลเซอร์ในการผ่าตัดสมองส่วนลึกอย่างแม่นยำหรือ การใช้เทคนิคออปโตเจเนติกส์ เพื่อควบคุมเซลล์ที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมโดยเฉพาะ และยังมีเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำไปอีกขั้น คือการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างสมองกับเครื่องจักร หรือที่เรียกว่า อินเตอร์เฟซระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ (BCI) ซึ่งปัจจุบันช่วยให้ผู้ป่วยที่เป็นอัมพาตสามารถทำภารกิจต่างๆ ได้ เช่น เปลี่ยนความคิดให้เป็นอีเมล หรือขยับมือเพื่อโอบกอดคนที่รัก

4. ศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงสุขภาพของมนุษย์

แม้ว่าเราอาจไม่ได้นึกถึงวิทยาศาสตร์ทางประสาทโดยอัตโนมัติเมื่อพูดถึงสุขภาพของเรา แต่เทคโนโลยีทางประสาทวิทยากำลังจะปฏิวัติวงการดูแลสุขภาพ นวัตกรรมเหล่านี้รวมถึงยาไฟฟ้าเพื่อควบคุมสัญญาณประสาท การฟื้นฟูระบบประสาทเพื่อป้องกันโรคต่างๆ เช่น โรค อัลไซเมอร์ และ โรคพาร์กินสัน การจัดลำดับจีโนมเพื่อมอบวิธีการรักษาเฉพาะบุคคลสำหรับความผิดปกติทางระบบประสาท และแม้แต่การแก้ไขจีโนมเพื่อป้องกันโรคที่เกี่ยวข้องกับความรู้ความเข้าใจ

ในขณะที่การแพทย์แผนโบราณและการผ่าตัดประสบความสำเร็จอย่างมากในการปรับปรุงสุขภาพร่างกายของเรา แต่ประสาทวิทยาศาสตร์เป็นเหมือนยาครอบคลุมสำหรับการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับจิตใจและระบบประสาทส่วนกลาง ด้วยอายุขัยเฉลี่ยที่เพิ่มสูงขึ้นทั่วโลก การดูแลสุขภาพในระดับสมองจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ต่อความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษย์ทั่วโลก.

5. ศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการทำงานของมนุษย์

สมองมีความสามารถในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างและหน้าที่ได้อย่างน่าทึ่ง หลักฐานที่น่าทึ่งอย่างหนึ่งคือการผ่าตัดที่เรียกว่า การ ซีกเดียว (hemispherectomy) ซึ่งยังคงสร้างความงุนงงให้กับนักประสาทวิทยาจนถึงทุกวันนี้ การผ่าตัดนี้จำเป็นในภาวะที่คุกคามถึงชีวิต เช่น โรคลมซึ่งต้องตัดสมองออกไปครึ่งหนึ่ง ในทางทฤษฎีแล้ว การผ่าตัดนี้ควรจะส่งผลร้ายแรง เพราะสมองแต่ละซีกทำหน้าที่แตกต่างกันมาก เช่น ควบคุมร่างกายด้านใดด้านหนึ่ง อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งถึงช่วงวัยรุ่น เมื่อสมองครึ่งหนึ่งถูกตัดออกไป อีกครึ่งหนึ่งก็มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างและหน้าที่ของตัวเองให้กลายเป็นสมองซีกซ้ายและขวาใหม่ได้!

ความสามารถในการปรับตัวของระบบประสาทนี้หมายความว่า การฝึกฝนด้วยวิธีการต่างๆ เช่น NeuroTracker มีแนวโน้มที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสมองเพื่อพัฒนาประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง ตัวอย่างเช่น NeuroTracker แสดงให้เห็นว่าสามารถ ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดสินใจ ในการแข่งขันฟุตบอลได้ถึง 15% หากนำเทคโนโลยี Neurofeedback เช่น EEG มาใช้ร่วมด้วย ประโยชน์ของการฝึกฝนดังกล่าวก็จะเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้การปรับสภาพจิตใจมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

นอกเหนือจากเรื่องความยืดหยุ่นของระบบประสาทแล้ว ยังมีความสนใจเพิ่มมากขึ้นในการกระตุ้นการทำงานของสมองโดยตรง เช่น การกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะ (TMS) ซึ่งจะปิดการทำงานของสมองบางส่วนชั่วคราวเพื่อให้ส่วนอื่นๆ ทำงานได้มากขึ้น หรืออย่างที่ DARPA กำลังศึกษาอยู่ คือการใช้กระแสไฟฟ้ากระตุ้นสมองเพื่อเพิ่มสมาธิและการจดจ่อ แม้แต่ นักกีฬาประเภทความอดทน ก็ยังใช้เทคนิคนี้เพื่อเพิ่มความทนทานต่อความเจ็บปวด

โดยรวมแล้ว ประสาทวิทยาศาสตร์ไม่ใช่แค่สาขาการวิจัยที่น่าตื่นเต้นเท่านั้น แต่ยังเป็นสาขาแห่งนวัตกรรมที่จะเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของเราให้ดีขึ้นอย่างแน่นอน หากคุณต้องการทราบข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติม โปรดอ่านบล็อกที่เกี่ยวข้องของเรา.

7 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในปี 2017

ความสามารถในการปรับตัวของระบบประสาทที่น่าทึ่งของสมองคุณ

‍