Body 101 · ระดับสอง · บทที่ 8 · อายุ 11 ถึง 12 ปี

สมองและระบบประสาท ฉบับเจาะลึก

สมองของเราหนักราว 1.4 กิโลกรัม คิดเป็นราว 2 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักตัว แต่ใช้พลังงานถึงราว 20 เปอร์เซ็นต์ของทั้งร่างกาย ข้างในมีเซลล์ประสาทราวแปดหมื่นหกพันล้านเซลล์ ต่อกันด้วยจุดเชื่อมนับล้านล้านจุด บทนี้จะลงลึกว่าเซลล์ประสาทหนึ่งเซลล์ส่งสัญญาณอย่างไร สารเคมีอะไรที่ข้ามรอยต่อ และสมองแต่ละส่วนทำอะไร

ภาพวาดเซลล์ประสาทหนึ่งเซลล์บนพื้นน้ำเงินเข้ม ตัวเซลล์กลมมีนิวเคลียสสีม่วง เดนไดรต์แตกกิ่งละเอียดรอบตัว แอกซอนยาวหุ้มปลอกไมอีลินเป็นปล้องเรืองแสงสีทอง ปลายแตกเป็นปุ่มเล็กๆ ใกล้เดนไดรต์ของเซลล์อีกตัวที่ขอบขวา

1 · เซลล์เซลล์ประสาทหนึ่งเซลล์

โครงสร้างของเซลล์ประสาท

เซลล์ประสาทมีรูปร่างไม่เหมือนเซลล์อื่นในร่างกายเลย มันยืดยาวออกไปเพื่อส่งสัญญาณระยะไกล เซลล์ประสาทที่ยาวที่สุดในตัวเราวิ่งจากปลายเท้าขึ้นมาถึงไขสันหลังส่วนล่าง ยาวเกือบหนึ่งเมตรในเซลล์เดียว แตะจุดบนภาพเพื่อดูแต่ละส่วน

ภาพขยายเยื่อหุ้มแอกซอนสีน้ำเงิน มีช่องไอออนเรียงเป็นแถวตามผิว ช่วงกลางภาพช่องเปิดออกและมีอนุภาคสีทองพุ่งเข้าไปเป็นกลุ่ม ส่วนที่เหลือของเยื่อหุ้มยังสงบเป็นสีน้ำเงิน

2 · ไฟฟ้าศักย์ไฟฟ้าและช่องไอออน

สัญญาณประสาทคือคลื่นไฟฟ้าที่วิ่งไปตามเยื่อหุ้มเซลล์

ขณะพัก ข้างในเซลล์ประสาทมีประจุลบกว่าข้างนอกราว 70 มิลลิโวลต์ เรียกว่าศักย์พัก เมื่อถูกกระตุ้นแรงพอ ช่องโซเดียมจะเปิด โซเดียมประจุบวกไหลเข้ามาอย่างรวดเร็ว ทำให้ข้างในกลายเป็นบวก แล้วช่องโพแทสเซียมจึงเปิดเพื่อดึงประจุกลับ ทั้งหมดนี้ใช้เวลาราวหนึ่งในพันวินาที

ตอนนี้อยู่ที่ศักย์พัก -70 มิลลิโวลต์

ทดลอง: แรงพอจะยิงไหม

ความแรงของสิ่งกระตุ้น 10 มิลลิโวลต์

กฎทั้งหมดหรือไม่มีเลย ถ้าแรงกระตุ้นไม่ถึงระดับขีดเริ่ม ราว 15 มิลลิโวลต์จากศักย์พัก เซลล์จะไม่ยิงเลย แต่ถ้าถึงแล้ว มันจะยิงเต็มกำลังเท่ากันทุกครั้ง ความแรงของสิ่งเร้าจึงถูกบอกด้วยความถี่ของการยิง ไม่ใช่ขนาดของสัญญาณ

ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมคอยสูบไอออนกลับที่เดิมหลังสัญญาณผ่านไป งานนี้ใช้พลังงานมาก และเป็นเหตุผลสำคัญที่สมองกินพลังงานถึงหนึ่งในห้าของร่างกาย

ภาพขยายไซแนปส์ ปลายแอกซอนโปร่งใสสีน้ำเงินทางซ้ายมีถุงกลมบรรจุเม็ดสีทอง ปล่อยอนุภาคสีทองลอยข้ามช่องว่างแคบๆ ไปจับกับตัวรับรูปถ้วยบนผิวเดนไดรต์ทางขวา

3 · ไซแนปส์สารสื่อประสาท

ตรงรอยต่อ สัญญาณเปลี่ยนจากไฟฟ้าเป็นเคมี

ปลายแอกซอนไม่ได้แตะเซลล์ถัดไปจริงๆ มีช่องว่างเล็กมากคั่นอยู่ เรียกว่าไซแนปส์ เมื่อสัญญาณไฟฟ้ามาถึง ถุงเล็กๆ จะปล่อยสารเคมีข้ามช่องนี้ไปจับกับตัวรับของเซลล์ถัดไป แตะดูว่าสารแต่ละตัวทำอะไร

ยาและสารเสพติดทำงานตรงนี้ยารักษาโรคทางสมองเกือบทั้งหมดออกฤทธิ์ที่ไซแนปส์ เช่น เพิ่มปริมาณสารสื่อประสาท ยืดเวลาที่มันอยู่ในช่อง หรือขวางตัวรับไว้ สารเสพติดหลายชนิดก็ทำแบบเดียวกัน แต่แรงเกินธรรมชาติมาก สมองจึงปรับตัวและต้องการมากขึ้นเรื่อยๆ

สมองมนุษย์มองจากด้านซ้าย พื้นผิวมีร่องหยักสมจริง ระบายสีแยกส่วน กลีบหน้าสีน้ำเงิน กลีบข้างสีเขียว กลีบท้ายทอยสีส้ม กลีบขมับสีแดง ซีรีเบลลัมสีม่วงอยู่ด้านล่างหลัง และก้านสมองสีเหลืองยื่นลงจากฐาน

4 · แผนที่สมองแต่ละส่วน

งานแต่ละอย่างอยู่คนละที่ในสมอง

สมองไม่ได้ทำงานเป็นก้อนเดียว แต่ละบริเวณรับผิดชอบงานต่างกัน และเชื่อมถึงกันตลอดเวลา แตะที่สมองแต่ละกลีบเพื่อดูว่ามันทำอะไร

แผนที่ร่างกายบนสมอง แถบสั่งการบนกลีบหน้ามีพื้นที่สำหรับแต่ละส่วนของร่างกาย แต่ขนาดไม่ได้เท่าสัดส่วนจริง มือกับปากกินพื้นที่มหาศาล ส่วนหลังกับต้นขาเล็กนิดเดียว เพราะเราต้องควบคุมมือและปากได้ละเอียดกว่ามาก

ขาข้างหนึ่งนั่งห้อยจากเก้าอี้ มีค้อนเคาะรีเฟล็กซ์แตะใต้หัวเข่า ปลายขากำลังดีดไปข้างหน้าเบลอเล็กน้อย ขาโปร่งใสให้เห็นกล้ามเนื้อและกระดูก มีเส้นประสาทเรืองแสงสีทองวิ่งจากหัวเข่าขึ้นไปยังไขสันหลังและกลับลงมาที่กล้ามเนื้อต้นขา

5 · รีเฟล็กซ์ทางลัดที่ไม่ผ่านสมอง

บางครั้งไขสันหลังตัดสินใจเอง

ถ้ามือแตะของร้อน เราชักมือกลับก่อนที่จะรู้สึกเจ็บด้วยซ้ำ เพราะสัญญาณวิ่งเข้าไขสันหลังแล้วเลี้ยวกลับออกมาที่กล้ามเนื้อทันที โดยไม่รอสมอง กดปุ่มเพื่อดูเส้นทาง

เปรียบเทียบเวลา

กดเพื่อดู

มิลลิวินาที ชักมือกลับด้วยรีเฟล็กซ์

250

มิลลิวินาที กว่าจะรู้ตัวว่าเจ็บ

วงจรรีเฟล็กซ์ที่ง่ายที่สุดใช้เซลล์ประสาทเพียงสองตัวต่อกันที่ไขสันหลัง คือใยรับความรู้สึกกับใยสั่งการ ตัวอย่างคลาสสิกคือการเคาะเอ็นใต้เข่าแล้วขากระตุก ซึ่งหมอใช้ตรวจว่าเส้นทางประสาทช่วงนั้นทำงานปกติไหม

ถ้าเส้นทางนี้เสียหาย รีเฟล็กซ์จะหายไปหรือไวผิดปกติ การเคาะเข่าจึงไม่ใช่พิธีกรรม แต่เป็นการทดสอบวงจรไฟฟ้าของร่างกายจริงๆ

ลูกแก้วเรืองแสงสีทองเจ็ดลูกลอยเรียงแถวบนพื้นน้ำเงินเข้ม สองลูกทางขวาสุดกำลังจางและแตกเป็นประกายเล็กๆ

6 · ความจำลองวัดความจำตัวเอง

ความจำใช้งานของเราจุได้แค่ไหน

ความจำใช้งานคือที่พักข้อมูลชั่วคราวในสมอง เหมือนกระดาษทดในหัว ผู้ใหญ่ส่วนใหญ่จำตัวเลขสุ่มได้ราว 7 ตัวบวกลบสอง เด็กอายุ 11 ถึง 12 ปีมักได้ราว 6 ถึง 7 ตัว ลองวัดของตัวเองดู

ทดลอง: ช่วงความจำตัวเลข

พร้อมหรือยัง

จะมีตัวเลขขึ้นมาให้จำสั้นๆ แล้วหายไป พิมพ์กลับให้ถูกทั้งชุด ถ้าถูกจะยาวขึ้นทีละตัว

เคล็ดลับที่นักจิตวิทยาเรียกว่าการจับก้อน คือแทนที่จะจำ 0 8 1 2 3 4 5 ทีละตัว ให้จำเป็นก้อน 081 2345 สมองจะรับได้มากขึ้นมาก นี่คือเหตุผลที่เบอร์โทรศัพท์ถูกเขียนเป็นกลุ่ม

ฮิปโปแคมปัส โรงงานสร้างความจำ

ความจำใหม่ถูกเข้ารหัสที่ฮิปโปแคมปัส ซึ่งอยู่ลึกในกลีบขมับ จากนั้นระหว่างที่เรานอน ความจำจะถูกย้ายไปเก็บที่เปลือกสมอง คนที่ฮิปโปแคมปัสสองข้างเสียหาย จะจำเรื่องใหม่ไม่ได้เลย ทั้งที่ความจำเก่ายังอยู่ครบ

อ่านซ้ำห่างกันดีกว่าอ่านรวดเดียว

งานวิจัยด้านการเรียนรู้พบตรงกันว่า การทบทวนสั้นๆ หลายครั้งโดยเว้นระยะ ได้ผลดีกว่าการอ่านยาวรวดเดียวก่อนสอบมาก และการทดสอบตัวเองช่วยให้จำได้ดีกว่าการอ่านทวนเฉยๆ นี่คือเหตุผลที่บทเรียนชุดนี้มีควิซทุกบท

ทบทวน12 ข้อ

ทดสอบตัวเอง

ถูก 0 จาก 12

อยากลองเล่นเกมทบทวนบทนี้ไหม

คำถามทั้งหมดของบทนี้อยู่ในสนามแข่ง Body 101 เลือกได้ว่าจะแข่งกับเวลา ปะทะกับคนที่บ้าน ช่วยกันเล่นเป็นทีม ล้มบอส หรือฝึกซ้อมแบบไม่จับเวลา

เล่นเกมเฉพาะเรื่องนี้สนามแข่งรวมทุกบท