ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันการแพทย์ฮาวเวิร์ด ฮิวส์ วิทยาเขตวิจัยจาเนเลีย (Howard Hughes Medical Institute: HHMI Janelia Research Campus) ร่วมกับกูเกิล รีเสิร์ช (Google Research) และมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (University of Cambridge) ประสบความสำเร็จในการสร้าง “แผนผังโครงข่ายประสาท” ของระบบประสาทส่วนกลางในแมลงวันตัวผู้ (Drosophila melanogaster) ได้อย่างสมบูรณ์แบบเป็นครั้งแรก การศึกษาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเซลล์ (Cell) ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2569 ได้เผยภาพจำลองสามมิติของเซลล์ประสาทกว่า 166,000 เซลล์ และจุดประสานประสาทมากกว่า 125 ล้านจุด นับเป็นแผนผังระบบประสาทที่มีขนาดใหญ่และทรงความละเอียดมากที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างขึ้นมา
โครงการวิจัยอันยาวนานซึ่งเริ่มมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2551 ได้ประยุกต์ใช้เทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตัดถ่ายภาพสมองแมลงวันออกเป็นชิ้นบางระดับนาโนนับล้านชิ้น แล้วใช้อัลกอริทึมปัญญาประดิษฐ์ (AI) ประกอบภาพขึ้นมาเป็นโครงสร้างสามมิติ โดยมีทีมนักวิจัยตรวจสอบความถูกต้องของเส้นใยประสาททุกเส้นอย่างพิถีพิถัน แผนผังนี้ครอบคลุมทั้งสมองส่วนกลาง พูการมองเห็น (optic lobes) และเส้นประสาทด้านท้อง (ventral nerve cord) ซึ่งทำหน้าที่คล้ายไขสันหลังของมนุษย์ ทำให้นักวิจัยสามารถแกะรอยการทำงานตั้งแต่การรับสัญญาณประสาทสัมผัสภายนอก ไปจนถึงการสั่งการกล้ามเนื้อเพื่อแสดงพฤติกรรมต่าง ๆ เช่น การบิน การหาอาหาร และพฤติกรรมที่ตอบสนองตามเพศสภาพ (sexual dimorphic circuits) ได้อย่างแม่นยำ
นอกจากนี้ การวิเคราะห์แผนผังสมองทั้งระบบยังเผยให้เห็นความสามารถอันน่าอัศจรรย์ของสมองขนาดจิ๋วในการจัดการและจัดระเบียบข้อมูลอย่างทรงประสิทธิภาพ แม้สมองของแมลงวันจะเล็กกว่าสมองมนุษย์มาก แต่มันกลับใช้วงจรประสาทแบบเดียวกันในการประมวลผลข้อมูลและควบคุมพฤติกรรมที่ซับซ้อน การถอดรหัสเครือข่ายการเชื่อมโยงของเซลล์ประสาทในครั้งนี้จึงช่วยให้นักประสาทวิทยาเข้าใจหลักการทำงานพื้นฐานของสมองในระดับการมองเห็นภาพรวมทั้งระบบ ซึ่งเป็นสิ่งที่เทคโนโลยีในอดีตไม่สามารถทำได้
ความสำเร็จครั้งนี้เปรียบเสมือนพิมพ์เขียวสำคัญทางประสาทวิทยา (neuroscience) เนื่องจากวงจรประสาทพื้นฐานของแมลงมีความคล้ายคลึงกับมนุษย์อย่างมาก การเข้าใจโครงข่ายสมองของแมลงหวี่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสาเหตุและกลไกการเกิดโรคทางระบบประสาทและจิตเวชในมนุษย์ เช่น โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s disease) ภาวะซึมเศร้า (depression) และโรคจิตเภท (schizophrenia) ยิ่งไปกว่านั้น โครงสร้างการประมวลผลข้อมูลอันทรงประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานของสมองสิ่งมีชีวิตจริง ยังจะเป็นแรงบันดาลใจสำคัญในการออกแบบสถาปัตยกรรมเครือข่ายประสาทเทียม (artificial neural networks) เพื่อยกระดับระบบปัญญาประดิษฐ์ให้ชาญฉลาดยิ่งขึ้นในอนาคต
แหล่งข้อมูลอ้างอิง (Source): Howard Hughes Medical Institute (HHMI)
- How Pursuing a Map of the Fly Brain Rewired Neuroscience
About Author
