นักวิทยาศาสตร์ตัดหน้าต่างเข้าสู่สมองของหนูแล้วฉายแสงเลเซอร์ลงไปเพื่อกระตุ้นประสาทหลอน
มันแปลก แต่ผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (18 กรกฎาคม) ในวารสาร Science ยังแปลกกว่าเดิม นักวิจัยพบว่าในขณะที่หนูมีเซลล์ประสาทหลายล้านเซลล์หรือเซลล์สมองแสงเลเซอร์นั้นจำเป็นต้องสัมผัสเพียง 20 เซลล์เท่านั้นเพื่อที่จะหลอกหนูให้จดจำรูปแบบบนผนังที่ไม่ได้อยู่ที่นั่นจริงๆ
ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิจัยถามคำถามที่ไม่ได้พูดบ่อย: ทำไมหนู (และมนุษย์) ถึงไม่หยุดอยู่ตลอดเวลา?
“ สมองของหนูมีเซลล์ประสาทหลายล้านเส้นสมองมนุษย์มีพันล้านเซลล์” Karl Deisseroth นักวิจัยอาวุโสนักประสาทวิทยาและจิตแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว "ถ้าเพียงแค่ 20 หรือมากกว่านั้นสามารถสร้างการรับรู้แล้วทำไมเราถึงไม่เห็นภาพหลอนตลอดเวลาเนื่องจากกิจกรรมสุ่มแบบลวงตา"
ความไวทางจิตอย่างไม่น่าเชื่อนี้แสดงให้เห็นว่าสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจจะถูกปรับแต่งอย่างละเอียดมากกว่าที่เคยคิดไว้ Deisseroth กล่าวเสริมสามารถตอบสนองต่อเซลล์สมองในระดับที่ต่ำมากโดยไม่รบกวนสมาธิโดยเซลล์ประสาทผิดปกติ ในขณะที่การทดลองในปัจจุบันนั้นดูเฉพาะการจดจำรูปแบบการมองเห็นที่เรียบง่าย แต่เป็นไปได้ที่ความรู้สึกทางจิตที่ซับซ้อนกว่าเช่นอารมณ์หรือความทรงจำจะถูกควบคุมด้วยเซลล์สมองจำนวนเล็กน้อยอย่างน่าประหลาดใจ
สะดุดเลเซอร์
คุณจะทำให้หนูเป็นภาพหลอนได้โดยไม่ต้องพูดว่าลื่นยาเสพติดซึ่งทำให้เคลิบเคลิ้ม? สำหรับการทดลองนี้นักวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าออพโตเจเนติกส์ซึ่งเป็นการแทรกยีนที่ไวต่อแสงเข้าไปในสมองของสัตว์ที่ทำให้เซลล์ประสาทบางอย่างถูกไฟไหม้เมื่อสัมผัสกับความยาวคลื่นของแสง
เทคนิคนี้ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาก่อนหน้านี้เพื่อเปลี่ยนหนูให้กลายเป็น "ซอมบี้" ที่หิวโหย ที่นี่มันถูกใช้เพื่อเรียนรู้ว่าสมองของหนูตอบสนองอย่างไรเมื่อแสดงรูปแบบต่าง ๆ ของเส้นแนวนอนและแนวตั้งและเพื่อดูว่าการตอบสนองทางประสาทเหล่านั้นสามารถสร้างขึ้นใหม่ได้อย่างหมดจดโดยการกระตุ้นเซลล์ประสาทกลุ่มเล็ก ๆ
นักวิจัยทำภารกิจนี้ได้สำเร็จโดยการแกะสลักหน้าต่างตัวอักษรลงในกะโหลกของหนู (พร้อมด้วยบานกระจกโปร่งใสและทุกอย่าง) การผ่าตัดนี้เผยให้เห็นภาพนอก - พื้นที่สมองที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลภาพในหนูและมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์ยังใส่ยีนเข้าไปในหนูเพื่อสร้างโปรตีนสองชนิดหนึ่งซึ่งทำให้เซลล์ประสาทเรืองแสงสีเขียวเมื่อใดก็ตามที่พวกมันถูกกระตุ้นและอื่น ๆ ที่ทำให้เซลล์ประสาทยิงเมื่อสัมผัสกับแสงเลเซอร์อินฟราเรดที่เฉพาะเจาะจง
ถัดไปนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าหนูเป็นรูปแบบของการเคลื่อนย้ายเส้นขนานและฝึกฝนให้พวกมันเลียพวยน้ำเมื่อเส้นนั้นอยู่ในแนวดิ่งหรือแนวราบอย่างสมบูรณ์ ต้องขอบคุณโปรตีนที่เรืองแสงสีเขียวนักวิทยาศาสตร์จึงเห็นได้ว่าเซลล์ประสาทชนิดใดยิงออกมาเมื่อหนูจำและตอบสนองต่อทิศทางที่ต่างกัน สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยพัฒนาเลเซอร์โฮโลแกรม 3 มิติพิเศษซึ่งสามารถยิงที่จุดที่ถูกต้องในสมองของเมาส์เพื่อกำหนดเป้าหมายเฉพาะเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องในการจดจำเส้นแนวนอนหรือแนวตั้ง
ทีนี้สำหรับ "ภาพหลอน" นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าหนูค่อยๆฉายเส้นแนวนอนและแนวตั้งเพิ่มมากขึ้นในขณะเดียวกันก็กระตุ้นเซลล์ประสาทที่เหมาะสมในสมองของหนูด้วยเลเซอร์ชนิดพิเศษ ในตอนท้ายของการทดลองนักวิจัยหยุดแสดงเส้นหนูทั้งหมด - แต่เมื่อเลเซอร์กระทบกับเซลล์ประสาทที่รับผิดชอบในการมองเห็นเส้นแนวนอนหรือแนวตั้งหนูก็ยังคงตอบสนองโดยการเลียพวยของน้ำที่เหมาะสม
นี่เป็นภาพหลอนที่แท้จริงหรือไม่? หนู "เห็น" เส้นที่มองไม่เห็นจริง ๆ หรือไม่? มันเป็นไปไม่ได้ที่จะรู้แน่นอน Deisseroth กล่าวในบทความข่าวที่มาพร้อมกับการศึกษา อย่างไรก็ตามการยิงเซลล์สมองของหนูและการตอบสนองต่อพฤติกรรมของแสงเลเซอร์ดูเหมือนพวกเขาจะ "ในระหว่างการรับรู้ตามธรรมชาติ" Deisseroth กล่าว ในความเป็นจริงแสงเลเซอร์ทำให้สมองของหนูตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางสายตาที่ไม่ได้อยู่ที่นั่น
นักวิจัยเขียนอย่างน่าทึ่งพวกเขาสามารถกระตุ้นการตอบสนองของระบบประสาทที่เฉพาะเจาะจงเหล่านี้ในหนูของพวกเขาโดยกำหนดเป้าหมายระหว่าง 10 และ 20 เซลล์ประสาท - เศษเสี้ยวของร้อยละของจำนวนรวมของหนูทั้งหมด
"เราไม่รู้ว่าจะต้องใช้เซลล์กี่เซลล์ในการกระตุ้นความคิดที่ละเอียดกว่าประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสหรืออารมณ์ความรู้สึกในคน" Deisseroth กล่าว "แต่มีแนวโน้มที่จะเป็นจำนวนน้อยอย่างน่าประหลาดใจเนื่องจากสิ่งที่เราเห็น หนู."
