ไขสมองแมลงวัน: เผยแผนที่เซลล์ประสาทไขพฤติกรรมก้าวร้าว
นักวิจัยเคมบริดจ์ทำแผนที่เชื่อมโยงเซลล์ประสาท 124 ล้านจุดในสมองแมลงวันตัวผู้สำเร็จ เผยสัดส่วน 5% ที่แตกต่างจากตัวเมียช่วยอธิบายพฤติกรรมเกาะติด เกี้ยวพาราสี และความก้าวร้าว
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
- ทีมนักวิจัยในเคมบริดจ์ทำแผนที่เชื่อมต่อเซลล์ประสาทในสมองแมลงวันตัวผู้ครบ 124 ล้านจุดสำเร็จ
- พบว่าเซลล์สมองราว 95% มีความเหมือนกันระหว่างแมลงวันตัวผู้และตัวเมีย
- ส่วนต่าง 5% ที่เหลือควบคุมพฤติกรรมสำคัญ เช่น การจีบ การขับร้องเพลงรัก และความก้าวร้าว
- งานวิจัยนี้อาจช่วยให้มนุษย์เข้าใจโรคทางพันธุกรรมที่ส่งผลต่อการเชื่อมโยงของสมอง เช่น ออทิสติก
ทีมนักวิทยาศาสตร์ในเมืองเคมบริดจ์ประสบความสำเร็จในการจัดทำแผนที่รายละเอียดของเซลล์ประสาทในสมองแมลงวันตัวผู้เป็นครั้งแรก โดยทำการจำแนกจุดเชื่อมโยงของเส้นประสาททั้งหมด 124 ล้านจุด หลังจากที่เคยทำแผนที่สมองของแมลงวันตัวเมียเสร็จสิ้นไปก่อนหน้านี้แล้วเมื่อสองปีก่อน การค้นพบครั้งนี้ทำให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถเปรียบเทียบความแตกต่างทางโครงสร้างสมองระหว่างเพศได้อย่างละเอียด เพื่อไขปริศนาเบื้องหลังพฤติกรรมเฉพาะตัว
แม้สมองของแมลงวันจะมีขนาดเท่ากับหัวเข็มหมุด แต่กลับมีความซับซ้อนและมีประสิทธิภาพสูงยิ่ง กระบวนการสร้างแผนที่อันน่าทึ่งนี้เกิดขึ้นจากการตัดสมองแมลงวันออกเป็น 66 ชิ้นย่อย ก่อนนำไปเข้าสู่กระบวนการสแกนซ้ำหลายรอบเพื่อประมวลผลโครงสร้างสามมิติของสมองและสายประสาททั้งหมดโดยทีมงานของ ดร.เจฟเฟริส และกลุ่มพันธมิตร
ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง
ผลการวิเคราะห์พบว่า เซลล์สมองราว 95% นั้นเป็นส่วนที่ตัวผู้และตัวเมียมีร่วมกันเหมือนกัน แต่ส่วนที่เหลืออีกประมาณ 5% กลับมีบทบาทสำคัญยิ่งในการขับเคลื่อนพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ดร.อิซาเบลลา เบคเก็ตต์ ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Cell ระบุว่า ความแตกต่างในสัดส่วนที่น้อยนิดนี้สามารถส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมขนาดใหญ่ได้
"เรามีสิ่งมหัศจรรย์นี้อยู่ในหัวที่ช่วยให้เราทำเรื่องเหลือเชื่อได้ เช่น การเล่นโซนาตาหรือการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ และการพัฒนานี้อาจช่วยให้เราเข้าใจว่าระบบเหล่านั้นทำงานอย่างไร"
ตัวอย่างที่ชัดเจนคือพฤติกรรมการเกี้ยวพาราสี ที่ตัวผู้จะคอยติดตามตัวเมียขณะเคลื่อนไหว ซึ่งนักวิจัยพบวงจรสมองและสายไฟส่วนเกินในตัวผู้ที่ช่วยเสริมการมองเห็นและการติดตามเป้าหมาย นอกจากนี้ยังมีวงจรความก้าวร้าวที่มีความหนาแน่นของสายไฟมากกว่าในตัวเมียอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากตัวผู้มักจะต่อสู้กันบ่อยครั้งกว่า รวมถึงวงจรเพลงรักที่ตัวผู้มีสายประสาทเฉพาะตัวสำหรับสร้างเสียงเพื่อดึงดูดใจตัวเมีย ซึ่ง ดร.ฟิลิปป์ ชเลเกล ผู้ร่วมวิจัยระบุว่าวงจรนี้ต้องทำงานอย่างแม่นยำ มิฉะนั้นผลลัพธ์ที่ตามมาอาจส่งผลเสียต่อตัวผู้เอง
การทำความเข้าใจโครงสร้างสมองในระดับไมโครของแมลงวันผลไม้ (Drosophila) ถือเป็นก้าวสำคัญในสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ เนื่องจากแมลงวันมีวงจรชีวิตที่สั้นและระบบประสาทที่ไม่ซับซ้อนเท่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่มีพื้นฐานการตอบสนองต่อพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกันในหลายแง่มุม การเห็นภาพการเชื่อมโยงของยีนที่ควบคุมพฤติกรรมโดยตรงผ่านแผนที่ 3 มิตินี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ก้าวข้ามจากการตั้งสมมติฐานไปสู่การเห็นกลไกกายภาพที่แท้จริง ซึ่งอาจต่อยอดไปสู่วิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ในอนาคต
ความแตกต่างทั้งสามรูปแบบนี้ถูกขับเคลื่อนด้วยยีนหลักสองตัวที่นักวิทยาศาสตร์รู้จักกันมานานหลายปีแล้ว แต่เพิ่งจะมีโอกาสได้เห็นโครงสร้างการเชื่อมโยงที่แท้จริงที่ยีนเหล่านี้สร้างขึ้นเป็นครั้งแรก การเปรียบเทียบสมองทั้งสองเพศนี้ไม่เพียงแต่ช่วยไขคำตอบว่ายีนมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมอย่างไร แต่ยังเปิดมุมมองใหม่ในการทำความเข้าใจสภาวะที่ความแตกต่างทางพันธุกรรมส่งผลต่อการเชื่อมโยงของสมองมนุษย์ เช่น โรคอติสติกและโรคจิตเภท รวมถึงการนำไปประยุกต์ใช้เพื่อยกระดับระบบปัญญาประดิษฐ์ในอนาคตด้วย
ที่มา: BBC Science & Environment
พบข้อมูลผิดพลาดในบทความนี้? แจ้งปัญหาบทความนี้
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น