สมองมนุษย์เกิดมาพร้อมแนวทางที่เตรียมไว้ล่วงหน้าเพื่อทำความเข้าใจโลก

 (news.ucsc.edu)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2025-11-26 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • มีการยืนยันว่า ในช่วงพัฒนาการระยะแรกของสมอง มีรูปแบบกิจกรรมไฟฟ้าที่มีโครงสร้างอยู่แล้วตั้งแต่ก่อนเกิดประสบการณ์ทางประสาทสัมผัส
  • ทีมนักวิจัยจาก UC Santa Cruz ใช้ ออร์แกนอยด์สมอง (brain organoid) เพื่อสังเกตกิจกรรมประสาทระยะแรกนี้
  • เซลล์แสดงให้เห็นถึง โครงสร้างที่สามารถสร้างวงจรและโต้ตอบกันได้ด้วยตัวเอง แม้ไม่มีสิ่งเร้าจากภายนอก
  • รูปแบบนี้ประกอบด้วย ลำดับสัญญาณเชิงเวลาที่คล้ายกับ ‘โหมดเริ่มต้น (default mode)’ ของสมองมนุษย์
  • การค้นพบนี้เปิดความเป็นไปได้ใหม่สำหรับ การวินิจฉัยและรักษาความผิดปกติด้านพัฒนาการของระบบประสาท รวมถึงการประเมินผลกระทบของสารพิษ

กิจกรรมการจัดระเบียบตัวเองของสมองระยะแรก

  • นักวิจัยศึกษาว่าความคิดของมนุษย์เริ่มต้นขึ้นเมื่อใดและอย่างไร โดยสังเกต กิจกรรมไฟฟ้าของสมองก่อนเกิดประสบการณ์ทางประสาทสัมผัส
    • ทีมวิจัยจาก UC Santa Cruz ใช้ ออร์แกนอยด์สมอง 3 มิติ ที่สร้างจากสเต็มเซลล์ของมนุษย์
    • ออร์แกนอยด์นี้สามารถ สร้างวงจรเองและปล่อยสัญญาณไฟฟ้าได้เอง แม้ไม่มีข้อมูลรับเข้าทางประสาทสัมผัสจากภายนอก
  • ศาสตราจารย์ Tal Sharf อธิบายว่า “ก่อนที่เซลล์จะมีประสบการณ์จากโลกภายนอก พวกมันก็เริ่มโต้ตอบกันและสร้างวงจรแล้ว”
    • เขาเปรียบสิ่งนี้กับ ‘ระบบปฏิบัติการ (operating system) ในสภาวะดั้งเดิม’ และศึกษาว่าโครงสร้างของสมองเป็นอย่างไรก่อนจะถูกหล่อหลอมด้วยประสบการณ์ทางประสาทสัมผัส

วิธีวิจัยและเทคโนโลยี

  • ทีมวิจัยใช้ ชิปไมโครอิเล็กโทรดอาร์เรย์ที่ใช้ CMOS เพื่อวัดกิจกรรมไฟฟ้าของนิวรอนเดี่ยวภายในออร์แกนอยด์
    • ชิปนี้มีไมโครแอมพลิไฟเออร์หลายพันตัว จึงสามารถจับสัญญาณจากวงจรประสาทที่ก่อตัวล่วงหน้าได้อย่างแม่นยำ
  • ออร์แกนอยด์เป็น แบบจำลองเนื้อเยื่อ 3D ที่มีต้นกำเนิดจากเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของมนุษย์ ซึ่งให้ข้อได้เปรียบทั้งด้านจริยธรรมและเทคนิคสำหรับการศึกษาพัฒนาการของสมอง
    • กลุ่ม Braingeneers ของ UC Santa Cruz ได้พัฒนาโมเดลนี้ร่วมกับ UC San Francisco และ UC Santa Barbara
  • ห้องปฏิบัติการของ Sharf กำลังพัฒนาเทคโนโลยีอินเทอร์เฟซประสาทรูปแบบใหม่ที่ผสาน ฟิสิกส์ วัสดุศาสตร์ และวิศวกรรมไฟฟ้า

การสร้างรูปแบบและโหมดเริ่มต้นของสมอง

  • นักวิจัยสังเกตว่าออร์แกนอยด์สร้าง รูปแบบสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองภายในช่วงหลายเดือนก่อนจะได้รับข้อมูลทางประสาทสัมผัส
    • สัญญาณเหล่านี้ปรากฏขึ้นแล้วตั้งแต่ก่อนเข้าสู่ขั้นตอนการประมวลผลข้อมูลประสาทสัมผัสที่ซับซ้อน เช่น การมองเห็นและการได้ยิน
  • การยิงสัญญาณของนิวรอนไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม แต่เป็นไปตาม รูปแบบที่มีโครงสร้างซึ่งเรียกว่า ‘โหมดเริ่มต้น (default mode)’
    • โหมดเริ่มต้นนี้เป็น กรอบของช่วงการตอบสนองที่เป็นไปได้ ซึ่งช่วยให้สมองสามารถประมวลผลสิ่งเร้าทางประสาทสัมผัสในอนาคตได้
  • รูปแบบระยะแรกที่พบในออร์แกนอยด์แสดง ลำดับเชิงเวลาที่คล้ายกับโหมดเริ่มต้นของสมองมนุษย์จริง
    • สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงการมีอยู่ของ พิมพ์เขียวของโครงข่ายประสาท (blueprint) ที่ถูกเข้ารหัสทางพันธุกรรม

ความหมายเชิงวิวัฒนาการและการแพทย์

  • นักวิจัยอธิบายว่า ระบบที่จัดระเบียบตัวเองได้เช่นนี้อาจสร้างโครงสร้างพื้นฐานของการรับรู้โลก
    • มีความเป็นไปได้ว่าในกระบวนการวิวัฒนาการ ระบบประสาทส่วนกลางได้สร้าง แผนที่ (map) สำหรับการสำรวจและโต้ตอบกับโลกไว้ล่วงหน้า
  • เนื่องจากออร์แกนอยด์สามารถจำลองโครงสร้างพื้นฐานของสมองจริงได้ จึงอาจนำไปใช้ในการ ศึกษาความผิดปกติด้านพัฒนาการของระบบประสาทและการวิเคราะห์ผลกระทบของสารพิษ
    • Sharf ระบุว่าพลวัตประสาทที่ซับซ้อนเหล่านี้อาจช่วยในการ ตรวจจับสัญญาณทางพยาธิวิทยาได้ตั้งแต่ระยะแรก และการพัฒนายารักษา
    • ในอนาคตยังมีศักยภาพต่อยอดไปสู่การพัฒนา ยา การตัดต่อยีน และเทคโนโลยีคัดกรองความเร็วสูง

ความร่วมมือด้านการวิจัยและสถาบันที่เข้าร่วม

  • งานวิจัยครั้งนี้มี UC Santa Barbara, Washington University in St. Louis, Johns Hopkins University, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, ETH Zurich เข้าร่วม
  • ทีมวิจัยกำลังใช้โมเดลออร์แกนอยด์เพื่อศึกษาระยะเริ่มต้นของ พัฒนาการสมองมนุษย์และกลไกการก่อตัวของวงจรประสาท อย่างละเอียด

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2025-11-26
ความเห็นจาก Hacker News

  • สัตว์บางชนิดพร้อมเคลื่อนไหวได้ทันทีตั้งแต่เกิด
    สัตว์แบบนี้เรียกว่า สัตว์ precocial และรู้วิธีเดินตั้งแต่ลืมตาดูโลก
    ตัวอย่างเช่น ลูกม้าสามารถลุกยืนได้ภายในหนึ่งชั่วโมงหลังเกิด และหลังผ่านไปหนึ่งวันก็วิ่งไปกับฝูงได้
    แต่การนอนลงไม่ได้ถูกโปรแกรมมาโดยสัญชาตญาณ จึงมักเห็นว่าช่วงแรกมันล้มตัวลงอย่างเก้งก้าง
    ม้าและสัตว์ฟันแทะอย่างบีเวอร์อยู่ในกลุ่มนี้ แต่หมูใช่ ทว่าลิงไม่ใช่ เรื่องนี้ไม่ได้เกี่ยวกับสายวิวัฒนาการมากนัก

    • มีกรณีที่น่าสนใจของ Labrador retriever
      พวกมันสืบเชื้อสายมาจาก St Johns Water Dog และมีลักษณะที่เหมาะกับน้ำ เช่น หางแบบนาก ขนเคลือบน้ำมัน และพังผืดระหว่างนิ้ว
      ในบางสายพันธุ์ย่อย พวกมันว่ายน้ำเก่งมาตั้งแต่เกิด แต่กลับ ไม่ตระหนัก ว่าตัวเองว่ายน้ำเป็น
      ดังนั้นจึงลังเลอยู่ริมน้ำ แต่ถ้าบังเอิญตกลงไปก็จะว่ายน้ำได้ทันทีและดูสนุกมาก
      อย่างไรก็ตามไม่ใช่ว่า Lab ทุกตัวจะเป็นแบบนั้น โดยเฉพาะ Lab สายล่า ที่ต้องฝึกความคุ้นเคยกับน้ำ จึงสำคัญมากที่จะมีผู้เชี่ยวชาญคอยแนะนำ
    • การเลี้ยงลูกทำให้รู้สึกทึ่งเมื่อคิดว่า “ถ้าเป็นสัตว์ชนิดอื่น ป่านนี้มันจะทำอะไรได้แล้วนะ?”
      ม้าอายุ 3 วันเดินได้แล้ว และเสืออายุ 3 ปีก็เป็นแม่ได้แล้ว
      แต่มนุษย์เมื่ออายุราว 6 ขวบกลับแสดง ความสามารถทางจิตใจ ที่สัตว์อื่นไม่มี
    • ทารกเองก็มีสัญชาตญาณในการเดินตั้งแต่เกิด
      แม้แรงขาจะยังไม่พอให้เดินจริงได้ แต่ถ้าอุ้มขึ้นจะทำท่าเหมือนกำลังเดิน
      สัญชาตญาณนี้จะหายไปราว 3 เดือน และกลับมา “เรียนรู้ใหม่” อีกราวอายุ 1 ปี
      ถ้าอยู่บนดาวเคราะห์ที่แรงโน้มถ่วงน้อยกว่านี้มาก มนุษย์ก็น่าจะเดินได้ตั้งแต่เกิดเหมือนกัน
    • Andrej Karpathy เคยบอกว่า การอ่านหนังสือไม่ใช่การท่องจำเนื้อหา แต่เป็นการ prompt สมอง
      ดังนั้นแนวคิดเรื่องการพร้อมมาตั้งแต่เกิด ในความเป็นจริงอาจเป็นความต่างของ จุดเริ่มต้นของการเรียนรู้ มากกว่าความพร้อมเชิงหน้าที่
      ทารกมนุษย์เองก็มีปฏิกิริยาสะท้อนการว่ายน้ำตั้งแต่เกิด จึงอาจเป็นไปได้ว่าการแบ่งระหว่าง precocial กับ non-precocial นั้นคลุมเครือ
    • แถวบ้านที่ฉันเคยอยู่มี skink หางสีน้ำเงินอยู่เยอะมาก
      แม้แต่ตัวอ่อนก็รู้วิธีลื่นตัวเข้าไปตามรอยแยกของกำแพงเพื่อหลบผู้ล่าตั้งแต่ไม่กี่วันหลังเกิด
      เมื่อเห็นว่าพวกมันทุกวัยทำพฤติกรรมแบบเดียวกัน ก็ชัดเจนว่านี่คือ รูปแบบพฤติกรรมตามสัญชาตญาณ

  • กล้ามเนื้อที่ทำงานโดยไม่อยู่ใต้อำนาจจิตใจ และระบบประสาทของมนุษย์ถูก ‘ตั้งค่าล่วงหน้าไว้แล้ว’
    หัวใจเต้นได้โดยไม่ต้องเรียนรู้ และการทำงานทางสรีรวิทยาส่วนใหญ่ก็เป็นแบบนี้

  • งานวิจัยที่เกี่ยวข้องตีพิมพ์ใน Nature Neuroscience 2025
    ชื่อ “Preconfigured neuronal firing sequences in human brain organoids”

  • พาดหัวข่าวชวนให้เข้าใจผิด
    งานวิจัยจริงพูดถึงว่า รูปแบบการยิงสัญญาณของเซลล์ organoid คล้ายกับ default mode network พื้นฐานของสมอง
    นี่ไม่ได้เป็นหลักฐานของ ‘เฟิร์มแวร์’ หรือ ‘คำสั่งที่มีมาแต่ต้น’ แต่หมายความว่าเซลล์ประสาทเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กันแล้วจะ ก่อรูปเป็นแพตเทิร์นตามธรรมชาติ
    กล่าวคือมันแสดงให้เห็นว่า organoid อาจใช้เป็นโมเดลสำหรับวิจัยสมองได้ แต่การนำไปใช้จริงยังไม่แน่ชัด

    • พอพูดถึงสมองมนุษย์ทีไร ทุกคนก็มักพาเรื่องไปสู่สิ่งที่ตัวเองสนใจ

  • งานวิจัยนี้ดูเหมือนจะสนับสนุนทฤษฎีที่ว่า “การรับรู้คือภาพหลอนที่ถูกควบคุม”
    อินพุตจากประสาทสัมผัสมีหน้าที่เพียงปรับแก้ predictive processing ที่วิวัฒนาการสร้างขึ้นมา

  • DNA ของมนุษย์มีข้อมูลเพียงราว 1.5GB แต่สามารถสร้างสมองและร่างกายทั้งหมดได้
    ยากจะเชื่อว่าข้อมูลเพียงเท่านี้จะสร้าง โครงข่ายประสาทและพฤติกรรมที่ซับซ้อน ได้
    มีความน่าพิศวงบางอย่างที่อธิบายไม่ได้ด้วยขนาดบิตแบบง่าย ๆ

    • ถ้ามองสิ่งนี้เป็น เมตาโปรแกรมขนาดมหึมา ก็อาจพอเข้าใจได้มากขึ้น
      DNA ทำงานคล้ายก้อนของเงื่อนไข if และสร้างโปรแกรมขึ้นมาเองพร้อมทั้งโต้ตอบกัน
      มนุษย์เข้าใจโปรแกรมที่ประกอบตัวเองแบบนี้ได้ยากโดยสัญชาตญาณ
    • ตาม วิดีโอของ Nature การเต้นครั้งแรกของหัวใจเกิดจากสัญญาณไฟฟ้าแบบสุ่ม
      ที่แพร่กระจายเป็นคลื่นระหว่างเซลล์และก่อให้เกิด จังหวะที่คงอยู่ได้ด้วยตัวเอง
      กล่าวคือมันทำงานด้วย คุณสมบัติการจัดระเบียบตัวเอง โดยไม่ต้องมี ‘ซอฟต์แวร์’ ซับซ้อน
    • คล้ายเกมยุค 80 อย่าง River Raid ยีนอาจไม่ได้เก็บข้อมูลรายละเอียดทั้งหมดไว้
      แต่ใช้กฎไม่กี่ข้อและ seed เพื่อ สร้างผลลัพธ์ที่ซับซ้อน
      จักรวาลเองก็อาจเป็น ปรากฏการณ์เกิดใหม่ ที่มีต้นทางจากกฎง่าย ๆ แบบนี้
    • แต่สมองมนุษย์ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจาก DNA เพียงอย่างเดียว
      สิ่งเร้าจากภายนอก เช่น การเลี้ยงดู ภาษา และปฏิสัมพันธ์ทางสังคม เป็นสิ่งจำเป็น
      หากเลี้ยงมนุษย์อย่างโดดเดี่ยว DNA เพียงอย่างเดียวไม่อาจสร้างความคิดแบบมนุษย์ได้
    • เช่นเดียวกับ procedural generation ในโลกการเขียนโปรแกรม
      มีตัวอย่างมากมายที่ใช้โค้ดน้อยมากเพื่อสร้างดนตรีและกราฟิกที่ซับซ้อน
      เช่น เดโม 64KB หรือ แกลเลอรี 64k-scene
      พัฒนาการของมนุษย์ก็อาจเป็นผลจาก กฎการสร้างแบบบีบอัด เช่นนี้

  • การทดลองทางความคิดเรื่องเกาะที่มีแต่ทารกแรกเกิดและสังคมจะก่อตัวขึ้นอย่างไรนั้นน่าสนใจ
    แน่นอนว่าทารกมนุษย์อยู่รอดไม่ได้หากไม่มีผู้ใหญ่ แต่ลูกไก่ไม่เป็นแบบนั้น
    ลูกไก่แสดง รูปแบบพฤติกรรมที่สมบูรณ์ ได้ทันทีตั้งแต่เกิด
    มันชวนให้จินตนาการว่าถ้ามนุษยชาติถูก ‘ฮาร์ดรีบูต’ จะออกมาเป็นอย่างไร
    (พูดเล่นนะ แต่บางทีถ้าส่งเด็กทารกไปดาวอังคารแล้วถ่ายทอดสดการทดลองทางนิเวศ อาจได้คำตอบก็ได้)

    • มีกรณีจริงในฟิจิที่เรียกว่า ‘คดีเด็กชายไก่’
      ว่ากันว่าเด็กที่เติบโตมากับไก่มีพฤติกรรมและร้องเสียงเหมือนไก่
      เป็นกรณีที่แสดงให้เห็นว่า สภาพแวดล้อมมีอิทธิพล ต่อการก่อตัวของพฤติกรรมมนุษย์มากเพียงใด

  • Geoffrey Hinton ในบทสนทนากับ Jon Stewart
    เปรียบเทียบนิวรอนว่าเป็นสิ่งที่ตรวจจับแพตเทิร์นแล้วคอย ‘ping’ เมื่อเจอ
    ดูเหมือนว่านิวรอนจะแบ่งบทบาทกันโดยสื่อสารกันทำนองว่า “ฉันได้รับสัญญาณนี้แล้ว”
    โครงสร้างการสื่อสารที่มีมาก่อน แบบนี้อาจมีอยู่ได้แม้ก่อนรับอินพุตจากประสาทสัมผัส
    ในบทความบอกว่าไม่ใช่แค่ ‘ping’ ธรรมดา แต่เป็น รูปแบบการยิงสัญญาณเชิงเวลาที่ซับซ้อน จึงยิ่งฟังดูน่าเชื่อถือ

  • แนวคิดนี้ถูกพิสูจน์มานานแล้วผ่าน ทฤษฎี no-free-lunch
    หากการเรียนรู้จะเกิดขึ้นได้ ก็จำเป็นต้องมี ความรู้ล่วงหน้าที่เป็นประโยชน์ (prior) เกี่ยวกับโลก
    สมองคือการทำให้สมมุติฐานนี้เกิดขึ้นจริงในทางชีววิทยา
    กล่าวคือ มนุษย์ถูก ‘ตั้งค่าล่วงหน้า’ มาตั้งแต่เกิดในลักษณะที่พร้อมจะเรียนรู้

    • ความรู้ล่วงหน้า (prior) นี้อาจมีขนาดเล็กมาก
      แต่สมองมนุษย์มีสมมุติฐานอะไรฝังอยู่บ้างนั้นยังอยู่ระหว่างการศึกษา
      และยังอีกไกลกว่าจะนำไปใช้กับ AI ได้

  • มีความเห็นว่า “แนวคิดนี้ คานท์ พูดไว้แล้ว”
    Kant on Reason – Stanford Encyclopedia of Philosophy

    • เคยได้ยินว่าถ้าถามอาจารย์ปรัชญาว่า “แนวคิดนี้มีครั้งแรกเมื่อไร”
      คำตอบที่ปลอดภัยคือ “เพลโต ไม่ใช่หรือ?”
      Innateness in Philosophy – Plato to Aristotle
    • ถ้าอย่างนั้นสุดท้ายก็ย้อนกลับไปที่ ทรรศนะนิยม (Perspectivism) ของ Nietzsche
      การทดลองย่อมถูกจำกัดด้วยสมมุติฐานตั้งต้นของมันเอง
    • แต่จุดยืนของคานท์ต่างออกไป
      สมองเป็นวัตถุเชิงประสบการณ์ ดังนั้นการหยั่งรู้บริสุทธิ์และมโนทัศน์หมวดหมู่จึงเป็น โครงสร้างเชิงทรานเซนเดนทัลที่มาก่อนประสบการณ์
      เพราะฉะนั้นจึงไม่อาจสรุปอะไรได้อย่างแน่นอนจากการสังเกตสมอง
      และทำได้เพียงอภิปรายถึงเงื่อนไขของการรับรู้ที่มีมาก่อนประสบการณ์เท่านั้น