นี่อาจเป็นการค้นพบที่พลิกความเข้าใจเรื่องสมองมนุษย์ไปตลอดกาล! ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังฮือฮากับคำถามสุดท้าทายว่า เซลล์ประสาท ที่ปกติเรารู้กันว่าทำหน้าที่ส่งสัญญาณไฟฟ้า จะสามารถส่งผ่าน “แสง” ได้ด้วยหรือเปล่า? ไอเดียสุดล้ำนี้กำลังถูกพิสูจน์โดยทีมนักวิจัยหลากหลายสาขาทั้งด้านประสาทวิทยาและเทคโนโลยีแสง ถ้าทำได้จริง อาจพลิกโฉมทั้งวงการวิทยาศาสตร์และการแพทย์ โดยเฉพาะเทคโนโลยีเชื่อมสมองกับคอมพิวเตอร์ และการวินิจฉัยโรคทางระบบประสาท (SciTechDaily)
เรื่องนี้น่าจับตามาก เพราะปกติเราเข้าใจว่าสมองคือเครือข่ายเซลล์ที่สื่อสารกันปุ๊บปั๊บด้วยไฟฟ้าและสารเคมี แต่ล่าสุด ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ กำลังสงสัยว่า “แอกซอน” หรือเส้นใยประสาท อาจทำหน้าที่เหมือนสายไฟเบอร์ออปติก ส่งผ่าน “โฟตอน” หรืออนุภาคแสงได้เหมือนอินเทอร์เน็ตที่เราใช้กันหรือเปล่า (University of Rochester News Center) ถ้าเป็นจริง ก็เหมือนกับว่าในสมองเราอาจมี “อินเทอร์เน็ตความเร็วแสง” ซ่อนอยู่ก็ได้
โดยพื้นฐานแล้ว เซลล์ประสาทคือเซลล์พิเศษที่สื่อสารข้อมูลด้วยสัญญาณไฟฟ้าและสารเคมีตรงจุดเชื่อมต่อที่เรียกว่า “ไซแนปส์” (Wikipedia: Neuronal Transmission of Light) เรารู้กันอยู่แล้วว่าเซลล์ประสาทรับความรู้สึกบางอย่าง เช่น เซลล์ในดวงตา ต้องอาศัยแสงเป็นตัวกระตุ้น แต่แนวคิดใหม่มองไปไกลกว่านั้นว่า แสงอาจไม่ใช่แค่ “สิ่งกระตุ้น” จากภายนอก (เช่น เวลาเรามองเห็นภาพ) แต่เป็นส่วนหนึ่งของ “ระบบสื่อสาร” และประมวลผลข้อมูลภายในสมองเองเลยทีเดียว
หัวใจของแนวคิดนี้อยู่ที่ “แอกซอน” หรือเส้นใยประสาทที่ยาวเหมือนสายไฟ ซึ่งในสัตว์ใหญ่ๆ อาจยาวเป็นเมตรได้ งานวิจัยใหม่ๆ กำลังพยายามหาคำตอบว่า “ไบโอโฟตอน” หรือแสงที่ร่างกายสร้างขึ้นเอง จะเดินทางไปตามแอกซอนได้เหมือนข้อมูลวิ่งในสายไฟเบอร์ออปติกหรือไม่ แต่ความท้าทายคือ เนื้อเยื่อสมองจริงๆ มันค่อนข้างทึบแสง เรื่องนี้จึงยังต้องการหลักฐานมายืนยันอีกมาก (Quantum Zeitgeist)
มีงานวิจัยบางชิ้นที่ทดลองในสัตว์อย่างหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans พบว่าเซลล์ประสาทบางชนิดมีโปรตีนพิเศษ (ชื่อ LITE-1) ที่ตอบสนองต่อแสงโดยตรง (PubMed) ส่วนในจอประสาทตา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองที่รับแสงอยู่แล้ว ก็มีเซลล์พิเศษชื่อ “มุลเลอร์เกลีย” ที่ทำหน้าที่คล้ายท่อนำแสงส่งไปยังเซลล์รับแสงโดยเฉพาะ (PubMed: Physiology and Pathophysiology of the Retinal Neuroglia) อย่างไรก็ตาม การที่แสงจะถูกส่งผ่านไปทั่วทั้งสมองส่วนลึก (ไม่ใช่แค่จุดรับแสง) ยังเป็นเรื่องที่ต้องศึกษากันอย่างจริงจัง
ศาสตราจารย์ Andreas Velten หนึ่งในหัวหน้าทีมวิจัย ให้ข้อมูลว่า “มีงานวิจัยหลายชิ้นที่บอกเป็นนัยๆ ว่าสัญญาณแสงอาจเดินทางในแอกซอนได้ แต่ยังไม่มีใครฟันธงได้จริงๆ หากเป็นความจริง มันอาจเปลี่ยนความเข้าใจเราเรื่องการทำงานของสมอง ความยืดหยุ่นของเซลล์ประสาท หรือแม้แต่กลไกที่เกี่ยวกับสุขภาพจิตไปเลย” (SciTechDaily) นักวิจัยบางกลุ่มถึงกับตั้งสมมติฐานว่า สมองอาจใช้ “รหัสแสง” ควบคู่ไปกับ “รหัสไฟฟ้า” ที่เรารู้จักกันดี หรืออาจไปไกลถึงขั้นอธิบายปรากฏการณ์ที่ยังเป็นปริศนา อย่างเรื่องจิตสำนึก หรือความทรงจำที่ฉับไวได้
สำหรับบ้านเรา วงการประสาทวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมการแพทย์ก็ไม่น้อยหน้าใคร นักวิจัยและวิศวกรไทยจากมหิดลและจุฬาฯ ก็กำลังให้ความสนใจเทคโนโลยีวินิจฉัยแบบไม่ต้องผ่าตัด อย่างเช่น เครื่อง OCT ที่ใช้แสงตรวจสมอง ซึ่งอาจมีส่วนร่วมในการขับเคลื่อนงานวิจัยระดับโลกนี้ได้ในอนาคต (Mahidol University Faculty of Medicine, Chulalongkorn University Faculty of Engineering) ถ้าสุดท้ายพิสูจน์ได้จริงว่าเซลล์ประสาทส่งแสงได้ เทคโนโลยีการแพทย์และสุขภาพของไทยก็อาจก้าวกระโดดไปอีกขั้น อาจถึงขั้นสร้างเครื่องมือถ่ายภาพสมองแบบเรียลไทม์ พัฒนาการเชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์ที่เร็วปานสายฟ้า หรือแม้กระทั่งคิดค้นวิธีรักษาโรคสมองแบบใหม่ๆ โดยใช้แสงได้เลย
ถ้ามองย้อนไปในอดีต การค้นพบเกี่ยวกับระบบสื่อสารของเซลล์ประสาทแต่ละครั้ง ล้วนนำไปสู่ความก้าวหน้าครั้งใหญ่ทางการแพทย์ อย่างตอนที่พิสูจน์ได้ว่าเซลล์ประสาทสื่อสารด้วยไฟฟ้า ก็เกิดเป็นศาสตร์อย่าง EEG และนำไปสู่การรักษาโรคลมชัก โรคหัวใจ หรือความผิดปกติต่างๆ ในสมอง พอค้นพบเรื่องสารสื่อประสาท ก็มียาต้านซึมเศร้า หรือยารักษาพาร์กินสันออกมา ถ้าครั้งนี้พิสูจน์เรื่องการสื่อสารด้วยแสงได้สำเร็จ ดร. เอกรักษ์ สุขสวัสดิ์ นักประสาทวิทยาศาสตร์จากศิริราช มองว่า “มันอาจเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการเชื่อมสมองเข้ากับเครื่องจักร และวิธีฟื้นฟูสมองแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน”
แต่ก็แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกคนจะเห็นด้วย ดร. ปาริฉัตร ประเสริฐสุข นักชีววิทยาจากสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าฯ ลาดกระบัง ชี้ว่า ระบบสื่อสารในสมองที่เรารู้แน่ๆ ตอนนี้ยังคงเป็นเรื่องของไฟฟ้ากับสารเคมี ส่วนหลักฐานเรื่องการส่งแสงในวงกว้างยังเป็นแค่ช่วงเริ่มต้น “เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นก็จริงค่ะ” เธอกล่าว “แต่ยังต้องรอผลการทดลองที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้ ซึ่งอาจต้องพึ่งเทคโนโลยีถ่ายภาพขั้นสูงหรือเทคนิคออปโตเจเนติกส์ ก่อนที่เราจะกล้าเปลี่ยนตำราเรียน”
มองไปข้างหน้า ถ้างานวิจัยที่กำลังทำกันอยู่ทั้งในสมองหนูทดลองและเนื้อเยื่อสังเคราะห์ สามารถยืนยันได้ว่าโฟตอนเดินทางในแอกซอนได้จริง โฉมหน้าของเทคโนโลยีและการแพทย์จะเปลี่ยนไปแบบหน้ามือเป็นหลังมือ ลองนึกภาพว่าวันหนึ่งเราอาจมีเครื่องมือที่ใช้แสงความถี่พิเศษรักษาโรคสมองได้โดยไม่ต้องผ่าตัด หรือมีเทคโนโลยีเชื่อมสมองกับคอมพิวเตอร์ที่อ่านเขียนข้อมูลได้เร็วจนคิดไม่ถึง
สำหรับพวกเราทุกคน สิ่งสำคัญที่ได้จากเรื่องนี้คือ วิทยาศาสตร์ไม่เคยหยุดนิ่งในการไขความลับของสมอง น้องๆ เยาวชนที่สนใจวิทยาศาสตร์ยิ่งต้องจับตาดู เพราะเรื่องที่วันนี้ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ อาจกลายเป็นเรื่องจริงในอนาคต คุณพ่อคุณแม่หรือคุณครู ลองชวนเด็กๆ ให้สนใจชีววิทยา ฟิสิกส์ และวิศวกรรมดูนะครับ เพราะนักนวัตกรรมไทยรุ่นต่อไปอาจเป็นผู้ไขปริศนานี้ก็ได้ และเมื่อวงการชีววิทยาศาสตร์ของไทยเติบโต การร่วมมือกับต่างประเทศก็จะยิ่งทวีความสำคัญ
ใครสนใจเรื่องนี้ ลองติดตามข่าวสารวิทยาศาสตร์ทั้งไทยและต่างประเทศ หรือสนับสนุนกิจกรรม STEM ในโรงเรียนกันนะครับ เพื่อเตรียมเด็กไทยให้พร้อมรับมือกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่อาจเชื่อมโยงสมองเข้ากับแสง ทุกการค้นพบใหม่ๆ จะช่วยเปิดโลกทัศน์ และทำให้เราต้องกลับมาถามตัวเองว่า “สมองอันน่าทึ่งของเรา ยังมีความลับอะไรซ่อนอยู่อีก?”
แหล่งข้อมูล: