ถอดรหัสการมองเห็น: วิทยาศาสตร์เบื้องหลังสมอง การรักษาตาบอด และเส้นทางอาชีพที่ไม่เหมือนใครของ Dr. E.J. Chichilnisky

พอดแคสต์ Huberman Lab ตอนนี้พาเราไปสำรวจโลกอันน่าทึ่งของการมองเห็นและวิทยาศาสตร์สมองกับ Dr. E.J. Chichilnisky ศาสตราจารย์ด้านประสาทศัลยกรรม จักษุวิทยา และประสาทวิทยาจาก Stanford University ผู้เป็นหนึ่งในนักวิจัยชั้นนำของโลกที่พยายามทำความเข้าใจว่าเรามองเห็นโลกได้อย่างไร และนำความรู้นั้นมาประยุกต์ใช้ในการออกแบบประสาทเทียม (Neural Prosthesis) หรือ "ดวงตาหุ่นยนต์" ที่สามารถช่วยให้ผู้ป่วยตาบอดกลับมามองเห็นได้อีกครั้ง

เรตินา: หัวใจของการมองเห็น

Dr. Chichilnisky อธิบายว่าการมองเห็นเริ่มต้นที่ "เรตินา" (Retina) หรือจอประสาทตา ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อประสาทบางๆ ที่ด้านหลังดวงตา ทำหน้าที่รับแสงและเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นประมวลผลสัญญาณเหล่านั้นและส่งข้อมูลภาพไปยังสมอง สมองจะนำสัญญาณไฟฟ้าที่ซับซ้อนเหล่านี้มารวมกันเพื่อสร้างประสบการณ์การมองเห็นที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้ชีวิตประจำวันของเรา

แม้ว่าส่วนต่างๆ ของสมอง เช่น Visual Cortex และ Visual Thalamus จะมีความสำคัญต่อการมองเห็น แต่ Dr. Chichilnisky เลือกที่จะมุ่งเน้นไปที่เรตินา เพราะเป็นส่วนของระบบประสาทที่เราสามารถทำความเข้าใจได้อย่างละเอียดถี่ถ้วนจนถึงขั้นสามารถสร้าง ทดแทน หรือฟื้นฟูการทำงานได้ การทำความเข้าใจวงจรประสาทในระดับลึกจนสามารถเขียนเป็นสูตรคณิตศาสตร์และออกแบบอุปกรณ์มาทดแทนการทำงานที่สูญเสียไปได้นั้นเป็นความพึงพอใจอย่างยิ่งสำหรับเขา

โครงสร้างและเซลล์พิเศษในเรตินา

เรตินาประกอบด้วยเซลล์ 3 ชั้นหลัก:

• ชั้นที่ 1: Photoreceptor Cells ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เปรียบได้กับ "พิกเซล" ที่รับแสงจากแต่ละจุดในโลก
• ชั้นที่ 2: Interneurons ทำหน้าที่ประมวลผล ปรับแต่ง และเปรียบเทียบสัญญาณไฟฟ้า มีเซลล์หลายสิบชนิดที่สกัดคุณสมบัติของภาพ
• ชั้นที่ 3: Retinal Ganglion Cells (RGCs) เป็นเซลล์ที่สำคัญที่สุดในการส่งสัญญาณภาพไปยังสมอง มีประมาณ 20 ชนิดในมนุษย์ แต่ละชนิดทำหน้าที่เป็น "ตัวกรอง" (Photoshop filters) ที่สกัดข้อมูลภาพที่แตกต่างกัน เช่น รายละเอียดเชิงพื้นที่ สี หรือการเคลื่อนไหว Dr. Chichilnisky เปรียบเทียบว่า เรตินาไม่ได้ส่งภาพเดียวไปยังสมอง แต่ส่งภาพที่ถูก "ตกแต่ง" แล้ว 20 แบบ เหมือนภาพยนตร์ 20 เรื่องที่สมองนำไปรวมกันเพื่อสร้างการรับรู้ที่สมบูรณ์

มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่พึ่งพาการมองเห็นอย่างมาก แต่การรับรู้ของเราก็มีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับสัตว์ชนิดอื่น เช่น กุ้งแมนทิสที่มองเห็นสีได้หลากหลายกว่าเรามาก หรืองูหลามที่รับรู้ความร้อนได้ แสดงให้เห็นว่าระบบการมองเห็นของเราถูกปรับแต่งให้เข้ากับความต้องการทางชีววิทยาของเรา

การทดลองอันน่าทึ่งกับเรตินามนุษย์

ทีมวิจัยของ Dr. Chichilnisky ทำการทดลองที่น่าทึ่ง โดยเมื่อได้รับเรตินาของมนุษย์ที่ได้รับบริจาคจากผู้เสียชีวิต (ซึ่งหัวใจยังเต้นอยู่ ทำให้เรตินายังมีชีวิต) ทีมงานจะยกเลิกทุกอย่างและทำงานต่อเนื่อง 48 ชั่วโมงเพื่อบันทึกสัญญาณไฟฟ้าจากเซลล์เรตินา โดยใช้ชุดอิเล็กโทรดความหนาแน่นสูงถึง 512 ช่อง เปรียบเสมือน "เตียงตะปู" ขนาดเล็กที่สามารถบันทึกและกระตุ้นเซลล์ RGCs ได้ ในการทดลอง พวกเขาจะฉายภาพ "TV snow" (ภาพสัญญาณรบกวนคล้ายหิมะในโทรทัศน์เก่า) แบบสุ่มบนเรตินา เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์แต่ละชนิดตอบสนองต่อคุณสมบัติภาพใดบ้าง

แม้จะเข้าใจ RGCs ประมาณ 7 ชนิดได้ค่อนข้างดี ซึ่งครอบคลุม 70% ของเซลล์ทั้งหมด แต่ยังมี RGCs อีกประมาณ 15 ชนิดที่ยังคงเป็นปริศนา Dr. Chichilnisky และทีมได้ค้นพบเซลล์ชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติแปลกประหลาด เช่น ตอบสนองต่อจุดแสง 3-4 จุด หรือมีรูปร่างการตอบสนองคล้ายใยแมงมุม การทำความเข้าใจเซลล์เหล่านี้คือความท้าทายและปริศนาที่สำคัญในปัจจุบัน

วิศวกรรมประสาท: คืนการมองเห็นและเสริมสร้างศักยภาพ

เป้าหมายสูงสุดคือการคืนการมองเห็นให้กับผู้ป่วยที่ตาบอดเนื่องจากการสูญเสียเซลล์ Photoreceptor (เช่น โรคจอประสาทตาเสื่อม) แนวคิดคือการสร้าง "ประสาทเทียมอิเล็กทรอนิกส์" ที่มีกล้องจับภาพ ประมวลผลข้อมูลภาพให้เหมือนเรตินาปกติ และกระตุ้น RGCs โดยตรงด้วยไฟฟ้า ทำให้สมองเข้าใจว่าได้รับสัญญาณภาพตามธรรมชาติ

ประสาทเทียมที่ใช้ในปัจจุบันยังทำงานได้ไม่ดีนัก ให้เพียงภาพลางๆ หรือแสงวูบวาบเท่านั้น Dr. Chichilnisky เปรียบเทียบว่าเหมือน "วงออร์เคสตราที่เล่นอย่างสับสน" เพราะไม่สามารถแยกแยะและกระตุ้น RGCs แต่ละชนิดได้อย่างแม่นยำ เป้าหมายของเขาคือการสร้างอุปกรณ์ที่ "ฉลาด" พอที่จะเข้าใจและ "ควบคุมวงออร์เคสตรา" ของ RGCs ให้เล่นเพลงที่ถูกต้อง (สัญญาณภาพที่แม่นยำ) เพื่อให้ได้การมองเห็นที่มีคุณภาพสูงขึ้นมาก

นอกจากการคืนการมองเห็นแล้ว วิศวกรรมประสาทนี้ยังมีศักยภาพในการ "เสริมสร้าง" การมองเห็นให้เหนือกว่ามนุษย์ทั่วไป เช่น การมองเห็นในรายละเอียดที่คมชัดขึ้น หรือการรับรู้สีที่ปกติมองไม่เห็น ประสาทเทียมที่สามารถควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทได้อย่างแม่นยำนี้จะเป็นก้าวแรกสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อเชื่อมต่อและเสริมสร้างความสามารถของสมองในส่วนอื่นๆ ด้วย

อุปกรณ์อัจฉริยะ: AI และ Machine Learning

อุปกรณ์อัจฉริยะที่ Dr. Chichilnisky กำลังพัฒนาจะทำงาน 3 ขั้นตอน:

1. บันทึก: บันทึกกิจกรรมไฟฟ้าของเซลล์ RGCs เพื่อระบุชนิดและคุณสมบัติ
2. กระตุ้นและบันทึก: ทดสอบว่าอิเล็กโทรดแต่ละตัวกระตุ้นเซลล์ใดและด้วยความน่าจะเป็นเท่าไร
3. กระตุ้น: ใช้ข้อมูลที่ได้และองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพื่อกระตุ้นเซลล์ RGCs ในรูปแบบที่ถูกต้องตามภาพที่เข้ามา โดยมี AI เข้ามาช่วยในการประมวลผลการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนนี้

Dr. Huberman เปรียบเทียบงานของ Dr. Chichilnisky กับการรักษาด้วยไฟฟ้าช็อก (Electroshock Therapy) สำหรับภาวะซึมเศร้า ซึ่งเป็นการกระตุ้นสมองแบบไม่จำเพาะเจาะจง เปรียบเหมือนการ "รีบูตคอมพิวเตอร์" ในทางตรงกันข้าม งานวิศวกรรมประสาทที่ Dr. Chichilnisky ทำคือการ "แก้ไขซอฟต์แวร์" อย่างละเอียดและแม่นยำในระดับเซลล์ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ตรงเป้าหมายและมีประสิทธิภาพสูงสุด

Dr. Huberman ยังชี้ให้เห็นว่าเรตินาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองที่ยื่นออกมาสู่ดวงตานั้น สามารถเป็น "หน้าต่าง" ในการวินิจฉัยโรคทางระบบประสาทที่ลึกขึ้น เช่น อัลไซเมอร์ โดยการสังเกตความเสื่อมของเซลล์ประสาทในเรตินา

คำถามที่น่าสนใจคือ สมองผู้ใหญ่จะสามารถรับมือกับข้อมูลที่เพิ่มขึ้นจากการเสริมสร้างการมองเห็นได้หรือไม่ Dr. Chichilnisky เชื่อว่าสมองมีความยืดหยุ่น (Plasticity) หากมีการปรับเปลี่ยนอย่างค่อยเป็นค่อยไป ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงแบบกะทันหัน เราสามารถ "สอน" สมองให้เข้าใจสัญญาณใหม่ๆ ได้ เหมือนกับการเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ ในชีวิตประจำวัน

เส้นทางชีวิตและปรัชญาของ Dr. Chichilnisky

Dr. Chichilnisky เปิดเผยว่าเส้นทางอาชีพของเขาไม่ได้เป็นเส้นตรง เขาเรียนคณิตศาสตร์ในระดับปริญญาตรี ใช้เวลาหลายปีในการเล่นดนตรีและเต้นรำ ก่อนจะลองเรียนปริญญาเอกถึงสามครั้งในสาขาที่ต่างกัน และพบว่าตัวเองหลงใหลในประสาทวิทยา เขาเน้นย้ำว่าการ "เล่นสนุก" และ "ค้นหาสิ่งที่ใช่สำหรับตัวเอง" เป็นสิ่งสำคัญสำหรับคนหนุ่มสาว ปรัชญาชีวิตของเขาคือ "รู้จักตัวเอง เป็นตัวเอง รักตัวเอง" (Know thyself, be thyself, love thyself) โดยมี "ความสบายใจ" (Ease) เป็นเข็มทิศนำทางในการตัดสินใจ

งานของ Dr. Chichilnisky ไม่ใช่แค่การตอบสนองความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นการทำเพื่อมนุษยชาติอย่างแท้จริง ทั้งการคืนการมองเห็นให้ผู้พิการทางสายตา และการเปิดประตูสู่การเสริมสร้างศักยภาพของสมองมนุษย์ให้เหนือขีดจำกัดเดิมๆ ด้วยความแม่นยำและรอบคอบ ถือเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการนำวิทยาศาสตร์มาสร้างประโยชน์อย่างยั่งยืน