7 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในปี 2022

แม้ว่าการวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์จะเฟื่องฟูมาตลอดทศวรรษที่ผ่านมา แต่ปี 2022 ก็พิสูจน์แล้วว่าเป็นปีที่พิเศษอย่างยิ่งด้วยความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่สุดด้านประสาทวิทยาศาสตร์ในรอบหลายปี นี่คือ 7 การค้นพบที่แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของประสาทวิทยาศาสตร์ในการเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราและแม้กระทั่งนิยามของชีวิตเอง.

1. สมองมนุษย์ใช้การคำนวณควอนตัม

สัญญาณ EEG ที่มีลักษณะคล้ายจังหวะการเต้นของหัวใจเหล่านี้ เป็นหลักฐานทางอ้อมชิ้นแรกที่บ่งชี้ว่าสมองของมนุษย์ใช้การคำนวณควอนตัม ศักยภาพที่เกิดขึ้นจากการกระตุ้นด้วย EEG ถูกตรวจจับโดยใช้เทคนิค MRI เฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาสปินที่พันกันจากสมองของมนุษย์.

ปัจจุบันสามารถอธิบายได้เพียงว่าเป็นสปินของโปรตอนนิวเคลียร์ในสมองที่พันกันทางควอนตัม นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบสรุปไว้ว่า

"เราสร้าง 1 ใน 1, ช่วยเหลือ 1 เพื่อ ช่วยเหลือ ... 𝙤𝙛 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙜𝙧𝙖𝙫𝙞𝙩𝙮, 𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚𝙗𝙮 𝙮𝙤𝙪 𝙩𝙖𝙠𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙞𝙣𝙩𝙚𝙧𝙖𝙘𝙩 𝙬𝙞𝙩𝙝 𝙖𝙣 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢. 𝙄𝙛 𝙩𝙝𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨 𝙚𝙣𝙩𝙖𝙣𝙜𝙡𝙚, 𝙩𝙝𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙢𝙪𝙨𝙩 𝙗𝙚 𝙖 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢, 𝙩𝙤𝙤.''

ในกรณีนี้ ระบบที่ทราบแล้วคือน้ำในสมอง (ของเหลวในสมอง) และระบบที่ไม่ทราบคือสมอง.

นอกจากนี้ ระดับการพันกันของเส้นใยยังมีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของความจำระยะสั้นและการรับรู้ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าการพันกันของเส้นใยเป็นส่วนสำคัญของฟังก์ชันการรับรู้ระดับสูงของเรา.

กระบวนการควอนตัมได้รับการพิสูจน์แล้วในชีววิทยาที่ไม่ใช่มนุษย์ ตัวอย่างเช่น หากไม่มีปรากฏการณ์ควอนตัมทunneling การสังเคราะห์แสง และสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่บนโลก อาจจะไม่เกิดขึ้นมาก็ได้.

การศึกษาครั้งนี้ไม่ใช่หลักฐานแรกที่แสดงให้เห็นถึงชีววิทยาควอนตัมของมนุษย์.

คริปโตโครม ที่พบในดวงตาของนก ซึ่งใช้ประโยชน์จากการพัวพันทางควอนตัมในสถานะไตรเพล็ต ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นกลไกที่ช่วยให้นกสามารถอ่านสนามแม่เหล็กโลกได้ราวกับแผนที่ ดวงตาของมนุษย์ก็มีคริปโตโครมเช่นกัน แต่ในบางช่วงของการวิวัฒนาการ คริปโตโครมเหล่านี้ได้หยุดทำงานไป

ผลการศึกษาครั้งนี้อาจเป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ ตลอดจนเปิดเผยแนวทางสำคัญในการพัฒนาการคำนวณควอนตัมด้วยเครื่องจักรและปัญญาประดิษฐ์ทั่วไป.

งานวิจัย: ข้อบ่งชี้เชิงทดลองของการทำงานของสมองที่ไม่เป็นไปตามแบบแผนดั้งเดิมโดย คริสเตียน มัทธิอัส เคอร์สเกนส์ และ เดวิด โลเปซ เปเรซ

2. การสังเคราะห์สมองระหว่างมนุษย์และสัตว์

เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่สัตว์อาจได้รับสติปัญญาบางด้านของมนุษย์ผ่านการปลูกถ่ายสมองแบบบูรณาการ.

ออร์แกนอยด์ (หรือ แอสเซมบลอยด์) คือกลุ่มเซลล์ประสาทที่ทำงานได้ซึ่งเพาะเลี้ยงในหลอดทดลอง โดยปกติจะใช้เซลล์ต้นกำเนิดจากผิวหนัง โครงสร้างสมองที่มีชีวิตที่ค่อนข้างซับซ้อนเหล่านี้ ซึ่งอาจเป็นของสัตว์หรือมนุษย์ ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการทำงานของระบบประสาทในห้องปฏิบัติการ โดยไม่ต้องใช้สมองจริง

อย่างไรก็ตาม คุณค่าในการวิจัยของพวกมันค่อนข้างจำกัดด้วยขนาดและความซับซ้อนที่พวกมันสามารถพัฒนาไปได้ เพื่อเอาชนะปัญหานี้ แนวทางใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ได้ทำการปลูกถ่ายออร์แกนอยด์เปลือกสมองของมนุษย์เข้าไปในสมองของหนูที่มีชีวิต (ดังภาพด้านบน).

หลังจากรวมเข้ากับจีโนมมนุษย์ได้ 6 เดือน เซลล์ประสาทของมนุษย์ได้พัฒนาไปถึงระดับที่สูงขึ้น โดยมีขนาดใหญ่ขึ้นถึง 6 เท่าเมื่อเทียบกับที่สามารถเกิดขึ้นได้ในหลอดทดลอง และกิจกรรมของเซลล์เหล่านี้ก็เลียนแบบพฤติกรรมที่ซับซ้อนบางอย่างได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งพบได้เมื่อสังเกตในสมองของมนุษย์.

ในการทดลองต่อยอด นักวิจัยได้กระตุ้นเซลล์ประสาทของมนุษย์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมโดยเฉพาะโดยใช้ เทคนิคออปโตเจเนติกส์และประสบความสำเร็จในการควบคุมความถี่ที่หนูจะแสวงหารางวัล

แม้ว่าจะเป็นเรื่องที่น่าสนใจ แต่ขอบเขตใหม่ของการวิจัยทางชีววิทยา และแม้แต่ชีววิทยาเอง ก็อาจเต็มไปด้วยความซับซ้อนทางจริยธรรม รวมถึงวิธีการจำแนกสิ่งมีชีวิตลูกผสมดังกล่าวด้วย.

งานวิจัย: การเจริญเติบโตและการรวมวงจรของออร์แกนอยด์เปลือกสมองมนุษย์ที่ปลูกถ่ายOmer Revah และคณะ

3. ซิลิคอน - ความรู้สึกนึกคิดทางชีวภาพ

วิดีโอนี้มีอะไรมากกว่าที่เห็น - แท้จริงแล้วมันคือการผสมผสานที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกระหว่างเซลล์ประสาททางชีวภาพและชิปซิลิคอนที่เรียนรู้ที่จะเล่นเกมจำลอง.

อย่างที่เราเพิ่งได้เห็นไป ออร์แกนอยด์เป็นหนึ่งในสาขาวิทยาศาสตร์ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วที่สุดในปัจจุบัน งานวิจัยนี้มุ่งไปในทิศทางที่แตกต่างออกไป แต่ก็ชวนให้ทึ่งไม่แพ้กัน โดยการสังเคราะห์ออร์แกนอยด์ผสมระหว่างมนุษย์และสัตว์ฟันแทะเข้ากับชิปคอมพิวเตอร์.

เป้าหมายของแนวคิดนี้ ซึ่งได้รับการขนานนามว่า 'ปัญญาประดิษฐ์ทางชีวภาพสังเคราะห์' (SBI) คือการผสานรวมปัญญาประดิษฐ์รูปแบบต่างๆ ที่เคยแตกต่างกันเหล่านี้เข้าด้วยกันอย่างมีประสิทธิภาพ.

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยพยายามนำพลังของความซับซ้อนลำดับที่สามที่พบในออร์แกนอยด์มาใช้ ซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นได้ในการคำนวณแบบดั้งเดิม และนอกจากนี้ ยังมุ่งหวังที่จะบรรลุคำจำกัดความอย่างเป็นทางการของความรู้สึกนึกคิดในเซลล์ประสาท โดยแสดงให้เห็นถึงการเรียนรู้จากปฏิกิริยาตอบสนองทางประสาทสัมผัสอย่างมีประสิทธิภาพ.

ในการศึกษาครั้งนี้ ออร์แกนอยด์ในหลอดทดลองถูกบูรณาการเข้ากับการคำนวณแบบ 'in silico' ผ่านทางอาร์เรย์อิเล็กโทรดหลายตัวที่มีความหนาแน่นสูง โดยใช้การป้อนกลับแบบมีโครงสร้างแบบวงปิดผ่านการกระตุ้นทางสรีรวิทยาไฟฟ้า การทดลองที่ชื่อว่า 'BrainDish' ถูกฝังลงในการจำลองเกมคอมพิวเตอร์ชื่อดังอย่าง Pong.

ความสามารถของเซลล์ประสาทในกลุ่มที่จะตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกได้อย่างเหมาะสมนั้นเป็นพื้นฐานของการเรียนรู้ในสัตว์ทุกชนิด แม้ว่าการทดลองเบื้องต้นนี้จะเป็นการจำลองขั้นพื้นฐานมาก แต่ก็แสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมที่ชาญฉลาดและมีความรู้สึกในโลกจำลองของเกมผ่านพฤติกรรมที่มุ่งสู่เป้าหมาย.

แนวทางนี้เป็นแนวทางการวิจัยใหม่ที่น่าสนใจ ซึ่งอาจช่วยสนับสนุนหรือท้าทายทฤษฎีที่อธิบายว่าสมองมีปฏิสัมพันธ์กับโลกอย่างไร และยังใช้ในการศึกษาเรื่องสติปัญญาโดยทั่วไปได้อีกด้วย.

งานวิจัย: เซลล์ประสาทในหลอดทดลองเรียนรู้และแสดงความรู้สึกนึกคิดเมื่ออยู่ในโลกจำลองของเกมโดย Brett J. Kagan และคณะ

4. ท่าดันพื้นกล้ามเนื้อโซลีอุส

ในปี 2022 นักวิจัยได้ค้นพบสิ่งที่อาจพลิกวงการสุขภาพของมนุษย์ กล้ามเนื้อเป็นมวลกล้ามเนื้อที่ใหญ่ที่สุดในร่างกายของเรา แต่ในแง่ของการเผาผลาญออกซิเจนทั่วร่างกาย กล้ามเนื้อเผาผลาญกลูโคสเพียง 15% ในขณะพักผ่อน ซึ่งเกี่ยวข้องกับ ความเสี่ยงต่อสุขภาพจากการนั่งมากเกินไป

กล้ามเนื้อโซลีอุสเป็นกล้ามเนื้อน่องขนาดเล็กที่มีน้ำหนักเพียงหนึ่งกิโลกรัม แต่มีกลไกพิเศษภายในที่ไม่เคยมีใครรู้มาก่อน งานวิจัยใหม่จากมหาวิทยาลัยฮูสตันแสดงให้เห็นว่า เมื่อกล้ามเนื้อส่วนนี้ถูกกระตุ้นอย่างแม่นยำ การเผาผลาญกลูโคสทั่วร่างกายจะเพิ่มขึ้นอย่างมากถึง 30-45% โดยใช้พลังงานในการหดตัวของกล้ามเนื้อโซลีอุสน้อยมาก.

การออกกำลังกายนี้เป็นการยกส้นเท้าซ้ำๆ อย่างง่ายๆ โดยให้ปลายเท้าแตะพื้น ซึ่งสามารถทำได้ขณะนั่งบนพื้นหรือบนเก้าอี้ ท่านี้ได้รับการขนานนามว่า "วิดพื้นกล้ามเนื้อโซลีอุส" ซึ่งกระตุ้นการใช้พลังงานผสมชนิดใหม่ที่ยังไม่เคยมีการค้นพบมาก่อน

ที่น่าสนใจคือ การหดตัวของกล้ามเนื้อโซลีอุสประเภทนี้จะหยุดลงขณะเดินหรือวิ่ง ดังนั้น การใช้พลังงานของกล้ามเนื้อส่วนล่างจึงได้รับการทดสอบบนลู่วิ่งด้วยเช่นกัน.

ที่น่าทึ่งคือ การวิดพื้นโดยใช้กล้ามเนื้อน่องเผาผลาญออกซิเจนได้มากกว่าการวิ่งถึงสองเท่า และมากกว่าการเดินถึงสิบเท่า ผลลัพธ์นี้พบในผู้ใหญ่ที่มีอายุระหว่าง 22 ถึง 82 ปี.

ข้อสรุปก็คือ การควบคุมกระบวนการเผาผลาญในร่างกายสามารถดีขึ้นได้อย่างมากด้วยการกระตุ้นกล้ามเนื้อน่องส่วนเล็กๆ ผลการวิจัยเหล่านี้เผยให้เห็นวิธีการที่เข้าถึงได้ง่ายและนำไปใช้ได้จริงในการต่อต้านความเสี่ยงด้านสุขภาพที่สำคัญจากการนั่งเป็นเวลานาน รวมถึงสำหรับผู้ที่ออกกำลังกายเป็นประจำด้วย.

งานวิจัย: วิธีทางสรีรวิทยาที่มีประสิทธิภาพในการขยายและรักษากระบวนการเผาผลาญออกซิเดชันของกล้ามเนื้อน่อง ช่วยปรับปรุงการควบคุมระดับกลูโคสและไขมัน โดยมาร์ค ที. แฮมิลตัน และคณะ

5. ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสาทพลาสติกแฝง

การค้นพบใหม่โดยบังเอิญซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature ได้เปิดเผยคุณลักษณะสำคัญใหม่ของความยืดหยุ่นของระบบประสาทในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่โตเต็มวัย.

ทีมนักประสาทวิทยาจาก MTI กำลังศึกษาสมองของหนูเพื่อแสดงให้เห็นว่าเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทประมวลผลสัญญาณอินพุตจากไซแนปส์ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมัน เนื่องจากวิธีการนี้ต้องการความละเอียดสูงมาก พวกเขาจึงค้นพบโดยบังเอิญว่ามี ไซแนปส์เงียบที่เรียกว่า ฟิโลโพเดียอยู่บริเวณปลายเดนไดรต์

หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า

“𝙏𝙝𝙚 𝙛𝙞𝙧𝙨𝙩 𝙩𝙝𝙞𝙣𝙜 𝙬𝙚 𝙨𝙖𝙬, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙬𝙖𝙨 𝙨𝙪𝙥𝙚𝙧 𝙗𝙞𝙯𝙖𝙧𝙧𝙚 𝙖𝙣𝙙 𝙬𝙚 𝙙𝙞𝙙𝙣'𝙩 𝙚𝙭𝙥𝙚𝙘𝙩, 𝙬𝙖𝙨 𝙩𝙝𝙖𝙩 𝙩𝙝𝙚𝙧𝙚 𝙬𝙚𝙧𝙚 𝙛𝙞𝙡𝙤𝙥𝙤𝙙𝙞𝙖 𝙚𝙫𝙚𝙧𝙮𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚.”

ไซแนปส์เป็นกลไกทางประสาทที่ช่วยให้สมองสามารถเชื่อมต่อตัวเองได้อย่างยืดหยุ่นในรูปแบบที่แทบจะไม่มีที่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม ไซแนปส์ที่เชื่อมต่อกันอย่างสมบูรณ์แล้วจำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นในระดับสูงมากจึงจะสามารถแยกตัวออกและเชื่อมต่อใหม่ได้.

ไซแนปส์ที่เงียบมีเกณฑ์ต่ำมากและพร้อมที่จะเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ ได้ทันที แม้ว่าก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าฟิโลโพเดียมีอยู่เฉพาะในสมองของเด็กเล็กเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามมากมายเกี่ยวกับกลไกที่ทำให้สมองของผู้ใหญ่ยังคงมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ของระบบประสาทได้ในระดับสูง.

นอกจากนี้ยังพบว่าฟิโลโพเดียในเซลล์ประสาทที่โตเต็มวัยมีความไวต่อ การเปลี่ยนแปลงแบบเฮบเบียน (Hebbian plasticity) มาก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เซลล์ประสาทหนึ่งสามารถส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของไซแนปส์ของเซลล์ประสาทอีกเซลล์หนึ่งได้โดยตรง

ผลการค้นพบนี้เสนอความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับวิธีการที่กลไกใหม่นี้สามารถขับเคลื่อนการเชื่อมต่อเชิงฟังก์ชัน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการเชื่อมต่อของไซแนปส์ได้อย่างยืดหยุ่น และขยายขีดความสามารถในการเรียนรู้ของสมองที่เจริญเต็มที่.

นอกจากนี้ยังอธิบายถึงวิธีการสร้างความทรงจำใหม่ๆ อีกด้วย.

“𝙏𝙝𝙚𝙨𝙚 𝙨𝙞𝙡𝙚𝙣𝙩 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨 𝙖𝙧𝙚 𝙡𝙤𝙤𝙠𝙞𝙣𝙜 𝙛𝙤𝙧 𝙣𝙚𝙬 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨, 𝙖𝙣𝙙 𝙬𝙝𝙚𝙣 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙬 𝙞𝙣𝙛𝙤𝙧𝙢𝙖𝙩𝙞𝙤𝙣 𝙞𝙨 𝙥𝙧𝙚𝙨𝙚𝙣𝙩𝙚𝙙, 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨 𝙗𝙚𝙩𝙬𝙚𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙧𝙚𝙡𝙚𝙫𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨 𝙖𝙧𝙚 𝙨𝙩𝙧𝙚𝙣𝙜𝙩𝙝𝙚𝙣𝙚𝙙. 𝙏𝙝𝙞𝙨 𝙡𝙚𝙩𝙨 𝙩𝙝𝙚 𝙗𝙧𝙖𝙞𝙣 𝙘𝙧𝙚𝙖𝙩𝙚 𝙣𝙚𝙬 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙬𝙞𝙩𝙝𝙤𝙪𝙩 𝙤𝙫𝙚𝙧𝙬𝙧𝙞𝙩𝙞𝙣𝙜 𝙩𝙝𝙚 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙨𝙩𝙤𝙧𝙚𝙙 𝙞𝙣 𝙢𝙖𝙩𝙪𝙧𝙚 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙖𝙧𝙚 𝙝𝙖𝙧𝙙𝙚𝙧 𝙩𝙤 𝙘𝙝𝙖𝙣𝙜𝙚.”

ข้อสรุปสำคัญจากการวิจัยนี้คือ สมองของเราได้รับการเตรียมพร้อมทางด้านกายวิภาคศาสตร์ระบบประสาทในลักษณะที่ช่วยให้สมองสามารถปรับตัวได้อย่างดีเยี่ยมตลอดช่วงวัยผู้ใหญ่ และอาจพร้อมที่จะเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่ดีขึ้นได้.

งานวิจัย: ฟิโลโพเดียเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับไซแนปส์ที่เงียบในเปลือกสมองส่วนหน้าของผู้ใหญ่โดย ดิมิตรา วาร์ดาลาคิ, ควางฮุน ชุง และ มาร์ค ที. ฮาร์เน็ตต์

6. การเพิ่มประสิทธิภาพการรับรู้ผ่านการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าตรงผ่านกะโหลกศีรษะ (tDCS) คือการใช้กระแสไฟฟ้าอ่อนๆ กระตุ้นหนังศีรษะเพื่อเพิ่มกิจกรรมของสมอง ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์อาจเรียกกันว่า 'การกระตุ้นสมองด้วยไฟฟ้า' วิธีการนี้มีมานานแล้ว เช่น DARPA เคยทำการวิจัยเมื่อประมาณสิบปีที่แล้ว งานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่กลุ่มประชากรที่มีสุขภาพดีหรือมีประสิทธิภาพสูง แต่ก็ยังไม่มีหลักฐานที่น่าเชื่อถือมากนัก

ผลการศึกษาที่เพิ่งตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ชี้ให้เห็นว่า ประโยชน์ของวิธีการนี้อาจมีผลเฉพาะเจาะจงกับผู้สูงอายุที่มีปัญหาเรื่องความจำ.

นักวิจัยได้ประเมินผลของการฝึกความจำโดยพิจารณาจากความสามารถในการทำงานของความจำโดยรวม เปรียบเทียบผู้สูงอายุกับผู้สูงอายุที่มีปัญหาด้านความจำ.

พวกเขาพบว่า ในขณะที่บุคคลทุกคนมีประสิทธิภาพดีขึ้นระหว่างการฝึกอบรม การกระตุ้นสมองด้วยกระแสไฟฟ้าผ่านผิวหนัง (tDCS) ร่วมกับการฝึกความจำใช้งานนั้น มีประโยชน์อย่างเลือกสรรต่อผู้สูงอายุ (OO) ที่มีความสามารถในการจำใช้งานต่ำกว่า.

ที่น่าสนใจคือ พวกเขายังพบว่าประสิทธิภาพในการกระตุ้นด้วย tDCS แย่ลงในผู้สูงอายุที่อายุน้อยกว่า ซึ่งในความเป็นจริงแล้วกลุ่มหลังนี้มีคะแนนความจำใช้งานสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อได้รับการกระตุ้นแบบหลอก.

จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม แต่หลักฐานนี้อาจเป็นหลักฐานที่หาได้ยากว่าประโยชน์ของการกระตุ้นหรือปรับเปลี่ยนระบบประสาทอาจมีความเฉพาะเจาะจงต่อระบบประสาทแต่ละประเภทอย่างมาก.

นอกจากนี้ เทคนิคการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าที่คล้ายกันที่เรียกว่า การกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าสลับผ่านกะโหลกศีรษะ (tACS) ซึ่งใช้กระแสไฟฟ้าสลับระดับต่ำเพื่อกระตุ้นการทำงานของสมองให้สูงขึ้น ได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสามารถกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่มีความหมายในด้านการรับรู้ได้

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ผู้เข้าร่วม 150 คน อายุระหว่าง 65 ถึง 88 ปี ทำแบบทดสอบความจำเกี่ยวกับการจดจำคำศัพท์เป็นเวลา 20 นาที ในขณะที่สมองของพวกเขากำลังถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้า การทดลองนี้ทำซ้ำเป็นเวลา 4 วัน.

เมื่อเปรียบเทียบกับการกระตุ้นหลอก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพด้านความจำดีขึ้นตลอดสี่วัน และผลลัพธ์ที่ดีขึ้นนี้ยังคงอยู่แม้กระทั่งหนึ่งเดือนต่อมา.

สิ่งที่น่าเชื่อถือยิ่งกว่านั้นคือ เมื่อกระตุ้นบริเวณสมองส่วนหน้าซึ่งเกี่ยวข้องกับความจำระยะยาว ประสิทธิภาพในการจดจำคำศัพท์ต้นๆ ของรายการก็ดีขึ้น และเมื่อกระตุ้นบริเวณสมองส่วนข้างซึ่งเกี่ยวข้องกับความจำใช้งาน การจดจำคำศัพท์ใกล้ๆ ท้ายรายการก็ดีขึ้นเช่นกัน.

ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าเชื่อถือมากกว่าการศึกษาอื่นๆ ในด้านนี้มาก อาจเป็นเพราะการกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าทำต่อเนื่องหลายวัน แทนที่จะเป็นเพียงครั้งเดียว ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใดก็ตาม ตอนนี้ดูเหมือนว่า tACS สามารถมีบทบาทเชิงบวกในการปรับปรุงการทำงานของสมองได้.

การศึกษาที่ 1: ผู้สูงอายุที่มีความสามารถในการจำใช้งานลดลงจะได้รับประโยชน์จากการกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าตรงผ่านกะโหลกศีรษะเมื่อใช้ร่วมกับการฝึกความจำใช้งาน โดยSara Assecondi และคณะ

การศึกษาที่ 2: การพัฒนาความจำใช้งานและความจำระยะยาวที่ยั่งยืนและแยกจากกันได้ในผู้สูงอายุด้วยการกระตุ้นระบบประสาทซ้ำๆ โดยShey Grover และคณะ

7. การฝึกฝนด้านการรับรู้ช่วยเสริมสร้างทัศนคติที่มุ่งเน้นการเติบโต

แม้ว่าจะมีการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์มากมายเกี่ยวกับประสิทธิภาพของการฝึกสมอง แต่ผลการวิจัยใหม่ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การฝึกสมองเป็นเวลา 4 สัปดาห์ สามารถช่วยเสริมสร้างทัศนคติเชิงบวก (growth mindset) ในเด็กอายุ 7-10 ปี ได้อย่างมีนัยสำคัญ.

แนวคิดเรื่องการเติบโต (Growth mindset) มาจากความเชื่อที่ว่าสติปัญญาของคนเราสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยความพยายาม ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งต่อไปนี้:

- ความปรารถนาที่จะเรียนรู้เพิ่มมากขึ้น

- ทัศนคติเชิงบวกต่อความพยายาม

- ความเต็มใจที่จะรับมือกับความท้าทาย

นอกจากการประเมินความคิดเชิงบวกก่อนและหลังการฝึกอบรมแล้ว ยังมีการสแกน fMRI อย่างละเอียดก่อนและหลังการฝึกอบรมด้วย นอกเหนือจากการถ่ายทอดโดยตรงในการประเมินแล้ว การสแกนยังเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงทางระบบประสาทในเชิงบวกในหลายบริเวณของสมองที่สำคัญต่อการควบคุมการรับรู้ แรงจูงใจ และความจำ.

ความสามารถในการปรับตัวของ วงจรประสาทคอร์ติโค-สไตรเอทัล ปรากฏเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญว่าเด็กกลุ่มใดจะได้รับประโยชน์จากการฝึกฝนมากที่สุด

การวัดระดับความคิดเชิงเติบโตก่อนการฝึกอบรมมีความสัมพันธ์กับทักษะทางคณิตศาสตร์ที่สูงขึ้นหลังการฝึกอบรม ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับความคิดเชิงเติบโตที่สูงขึ้นนำไปสู่ผลการเรียนคณิตศาสตร์ที่ดีขึ้นหลังการฝึกอบรม แต่ที่น่าสนใจคือ เด็กที่มีทักษะทางคณิตศาสตร์ต่ำก่อนการฝึกอบรมกลับแสดงให้เห็นถึงการพัฒนาความคิดเชิงเติบโตที่มากขึ้นหลังการฝึกอบรม.

เนื่องจากอิทธิพลเชิงบวกต่อความคิดแบบเติบโต (growth mindset) ในวัยเด็กสามารถส่งผลต่อเส้นทางการพัฒนาของเด็กได้อย่างมาก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการฝึกอบรมด้านการรับรู้มีศักยภาพที่จะช่วยยกระดับผลลัพธ์ชีวิตโดยรวมได้.

งานวิจัย: การฝึกฝนด้านการรับรู้ช่วยเสริมสร้างความคิดเชิงบวกในเด็กผ่านความยืดหยุ่นของวงจรคอร์ติโค-สไตรเอทัลโดย Lang Chen และคณะ

‍