นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยชิคาโกได้เปิดเผยผลการศึกษาครั้งสำคัญจากงานวิจัยเชิงนวัตกรรม ซึ่งท้าทายความเชื่อดั้งเดิมเกี่ยวกับบทบาทของสภาพพลาสติกของไซแนปส์ (synaptic plasticity) หรือความสามารถของจุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทในการปรับเปลี่ยนความแข็งแรง ต่อการสร้างความจำ งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Neuroscience และอาจเปลี่ยนมุมมองที่เรามีต่อการสร้างและเก็บความจำไปอย่างสิ้นเชิง โดยเฉพาะในแวดวงประสาทชีววิทยา
หัวใจของการศึกษาครั้งนี้อยู่ที่การตั้งคำถามกับแนวคิดเดิมที่ว่า การเก็บข้อมูลความจำนั้นขึ้นอยู่กับสภาพพลาสติกของไซแนปส์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทจะแข็งแรงขึ้นหรืออ่อนแอลงตามประสบการณ์ที่ได้รับ ทฤษฎีคลาสสิกที่มักสรุปง่ายๆ ว่า “เซลล์ประสาทที่ทำงานร่วมกัน จะยิ่งเชื่อมต่อกันแน่นแฟ้นขึ้น” (neurons that fire together wire together) ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของวงการประสาทวิทยามานาน อย่างไรก็ตาม งานวิจัยล่าสุดจากมหาวิทยาลัยชิคาโกชี้ว่าอาจมีกลไกอื่นที่ซับซ้อนกว่านั้นเข้ามาเกี่ยวข้อง โดยเฉพาะในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hippocampus) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของความจำ
ดร. มาร์ก เชฟฟิลด์ รองศาสตราจารย์ด้านประสาทชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก และผู้เขียนอาวุโสของงานวิจัยนี้ อธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลการศึกษาว่า: “แม้ว่าความคุ้นเคยกับสภาพแวดล้อมอาจทำให้เราคิดว่าการทำงานของเซลล์ประสาทน่าจะคงที่ แต่ความจริงแล้ว รูปแบบการทำงานและการแสดงข้อมูลของเซลล์ประสาทกลับเปลี่ยนแปลงและพัฒนาอยู่ตลอดเวลา แม้ในสถานการณ์ที่คุ้นเคยก็ตาม ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้น่าจะเกิดจากสภาพพลาสติกของไซแนปส์ แม้เราจะยังไม่เข้าใจกลไกที่แท้จริงของมันอย่างถ่องแท้ก็ตาม”
จุดเปลี่ยนสำคัญของแนวคิดนี้มาจากการให้ความสำคัญกับ “เซลล์สถานที่” (place cells) ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส เซลล์ประสาทชนิดพิเศษนี้จะทำงานหรือ ‘ตื่นตัว’ เมื่อสัตว์อยู่ในตำแหน่งพื้นที่จำเพาะเท่านั้น มีส่วนช่วยสร้าง ‘แผนที่ในสมอง’ (cognitive maps) งานวิจัยชิ้นบุกเบิกเกี่ยวกับเซลล์ชนิดนี้เคยคว้ารางวัลโนเบลมาแล้ว แต่งานวิจัยล่าสุดที่นำโดย ดร. อองตวน มาดาร์ กลับพบว่า รูปแบบการตอบสนองต่อตำแหน่งของเซลล์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาและซับซ้อนกว่าที่เราเคยเข้าใจมาก
ทีมวิจัยของมาดาร์ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์จำลองการทำงานของฮิปโปแคมปัส แต่เลือกใช้แนวทางที่ต่างออกไปจากแบบจำลองสภาพพลาสติกแบบเฮบบ์ (Hebbian plasticity) ที่นิยมใช้กัน โดยหันมาใช้แบบจำลองทางเลือกที่เรียกว่า สภาพพลาสติกของไซแนปส์ในระดับเวลาพฤติกรรม (Behavioral Timescale Synaptic Plasticity - BTSP) ซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนและไม่เป็นเส้นตรง (non-linear) ของเซลล์สถานที่ได้ดีกว่า แบบจำลอง BTSP สามารถอธิบายได้ทั้งการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงขนานใหญ่ในพื้นที่ตอบสนองของเซลล์ประสาท ชี้ให้เห็นว่า BTSP อาจมีบทบาทสำคัญในกระบวนการที่สมองเรียนรู้และปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม
ประเด็นสำคัญคือ แม้งานวิจัยนี้จะช่วยให้เราเข้าใจกลไกของสภาพพลาสติกของไซแนปส์มากขึ้น แต่ก็เผยให้เห็นความซับซ้อนที่มากไปกว่านั้น โดยเชื่อมโยงการบันทึกและดึงข้อมูลความจำเข้ากับประสบการณ์ที่แตกต่างและเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละครั้ง ดังที่เชฟฟิลด์ให้ความเห็นไว้ว่า “ทุกครั้งที่เรากลับไปยังห้องเดิมที่คุ้นเคย เราต่างได้รับประสบการณ์ใหม่เสมอ และสมองของเราก็สามารถตรวจจับและบันทึกความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ แต่มีความสำคัญเหล่านี้ได้”
สำหรับบริบทของประเทศไทย ผลการวิจัยนี้มีความสำคัญและอาจนำไปประยุกต์ใช้ได้ในหลายด้าน เช่น ด้านประสาทวิทยาการศึกษา (neuroeducation) และการรักษาโรคเกี่ยวกับความจำเสื่อมหรือผิดปกติ อย่างโรคอัลไซเมอร์ การทำความเข้าใจกลไกอันซับซ้อนของเซลล์ประสาทเหล่านี้อาจนำไปสู่การพัฒนากลยุทธ์ทางการศึกษาและแนวทางการรักษาแบบใหม่ ที่เน้นเสริมสร้างความสามารถในการฟื้นตัวทางความคิด (cognitive resilience) และการดูแลรักษาความจำให้ดียิ่งขึ้นสำหรับคนไทย
ในอนาคต ผลการค้นพบเหล่านี้อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการทำความเข้าใจและการรับมือกับความผิดปกติเกี่ยวกับความจำ ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาวิธีรักษาแบบใหม่ๆ ที่ใช้ประโยชน์จากกลไกสภาพพลาสติกของไซแนปส์เพื่อบรรเทาหรือชะลอโรคที่ส่งผลต่อสติปัญญาต่างๆ สำหรับนักการศึกษาและบุคลากรทางการแพทย์ในไทย การติดตามความก้าวหน้าเหล่านี้อย่างใกล้ชิดจะเปิดประตูสู่การพัฒนานวัตกรรมการสอนและการดูแลสุขภาพที่สอดคล้องกับความเข้าใจใหม่ๆ เกี่ยวกับการทำงานอันซับซ้อนของสมองมนุษย์
เพื่อให้เกิดประโยชน์อย่างเป็นรูปธรรม แนวทางหนึ่งคือการให้ความสำคัญมากขึ้นกับกลยุทธ์ทางประสาทวิทยาการศึกษาที่นำความรู้เรื่องสภาพพลาสติกของไซแนปส์มาประยุกต์ใช้ ควบคู่ไปกับการส่งเสริมและสนับสนุนทุนวิจัยในประเทศไทยที่มุ่งเน้นศึกษาโรคเกี่ยวกับความผิดปกติของความจำโดยเฉพาะ
งานวิจัยนี้ช่วยเผยให้เห็นถึงกลไกความจำที่ซับซ้อน และความเข้าใจที่ลึกซึ้งขึ้นนี้กำลังกำหนดทิศทางอนาคต ที่ซึ่งองค์ความรู้ทางประสาทวิทยาอาจกลายเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกศักยภาพที่ซ่อนเร้นของมนุษย์