สมองมนุษย์ทำงานเหมือนคอมพิวเตอร์จิ๋วแสนล้านเครื่องเชื่อมต่อกัน

ผลการตรวจวัดความเคลื่อนไหวทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทสมอง ซึ่งทำขึ้นในระดับที่ละเอียดที่สุดเป็นครั้งแรกของโลกพบว่า เซลล์ประสาทสมองของมนุษย์แต่ละเซลล์สามารถประมวลผลได้อย่างเป็นอิสระ เหมือนกับเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กในตัวเอง

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยสมองของเอ็มไอทีและคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ค้นพบว่าลักษณะพิเศษของใยประสาทส่วนเดนไดรต์ (Dendrite) ทำให้สมองมนุษย์มีพลังในการคิดวิเคราะห์เหนือกว่าสัตว์ชนิดอื่นหลายเท่าตัว คล้ายกับมีคอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วทำงานร่วมกันโดยเชื่อมต่อกันกว่า 1 แสนล้านเครื่อง

มีการตีพิมพ์รายงานการค้นพบข้างต้นในวารสาร Cell โดยทีมผู้วิจัยระบุว่าได้ทดลองสอดขั้วไฟฟ้าขนาดเล็กมากเป็นพิเศษเข้าไปในเดนไดรต์ ซึ่งเป็นแขนงประสาทที่นำสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์อื่น ๆ เข้าสู่ตัวเซลล์ประสาทสมอง เพื่อตรวจวัดความเคลื่อนไหวทางไฟฟ้าของสัญญาณประสาทในส่วนดังกล่าวโดยละเอียด

เซลล์ประสาทสมองรับส่ง 2 สัญญาณได้ในคราวเดียวกัน
งานวิจัยล่าสุดตอกย้ำ สมองคนสร้างเซลล์ประสาทใหม่ได้ตลอดชีวิต
สมองส่วน “ออโตไพล็อต” มีอยู่จริง
การทดลองครั้งนี้ใช้เนื้อเยื่อที่ยังมีชีวิตอยู่จากส่วนเปลือกสมอง (Cortex) ของมนุษย์ ซึ่งได้จากคนไข้โรคลมชักที่แพทย์ผ่าตัดนำเนื้อสมองที่เป็นปกติออกบางส่วน ทำให้พบว่าเซลล์ประสาทในส่วนนี้มีความยาวของเดนไดรต์มากเป็นพิเศษ จนสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปตามเดนไดรต์จะอ่อนลงเรื่อย ๆ ตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น

แม้จะดูเหมือนเป็นข้อเสีย แต่ลักษณะพิเศษดังกล่าวทำให้เกิดการแยกกันทำงานเป็นอิสระในเดนไดรต์แต่ละส่วน ซึ่งช่วยเพิ่มพลังการคิดคำนวณขึ้นหลายเท่า โดยเดนไดรต์ที่แตกแขนงออกไปเป็นจำนวนมาก จะแยกกันรวบรวมสัญญาณไฟฟ้าที่รับทอดมาและประมวลผลว่าจะตอบสนองอย่างไรในแต่ละส่วน ก่อนส่งสัญญาณดังกล่าวเข้าสู่ตัวเซลล์ประสาท คล้ายกับเดนไดรต์แต่ละแขนงต่างก็ทำหน้าที่เป็นทรานซิสเตอร์แต่ละตัวให้กับคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง
นอกจากนี้ การที่มนุษย์มีวิวัฒนาการจนเดนไดรต์มีความยาวเป็นพิเศษ ยังทำให้ช่องไอออน (Ion channel) ที่ช่วยให้เกิดการส่งสัญญาณไฟฟ้า มีการกระจายตัวมากขึ้นและไม่หนาแน่นเมื่อเทียบกับเดนไดรต์ของหนูทดลอง ลักษณะเช่นนี้ทำให้สัญญาณประสาทของมนุษย์มีโอกาสคงอยู่ในเดนไดรต์และผ่านการประมวลผลมากครั้งขึ้น แทนที่จะถูกส่งผ่านเข้าตัวเซลล์ประสาทไปในครั้งเดียวเช่นในหนูทดลอง

ดร. มาร์ก ฮาร์เนตต์ หนึ่งในทีมผู้วิจัยบอกว่า “ความฉลาดของมนุษย์ไม่ได้มาจากการที่เรามีเซลล์ประสาทจำนวนมากกว่า หรือมีขนาดของเปลือกสมองใหญ่กว่าสัตว์อื่นเท่านั้น แต่ยังมาจากสิ่งพื้นฐานเล็ก ๆ เช่นรูปร่างลักษณะของเซลล์ประสาทสมองที่ต่างออกไปอีกด้วย”

ทั้งนี้ เซลล์ประสาทในสมองของคนเรามีอยู่ราว 1 แสนล้านเซลล์ โดยแต่ละเซลล์มีใยประสาทส่วนเดนไดรต์ราว 50 แขนง และในแต่ละแขนงมีไซแนปส์ (Synapses) หรือจุดประสานประสาท ซึ่งเชื่อมต่อรับสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทอื่น ๆ อยู่เป็นจำนวนหลายร้อย