นักวิจัยฝังสัญญาณไฟฟ้าในสมองหนูค้นหาวิธีแยกกลิ่น

นักวิจัยในสหรัฐฯ ฝังสัญญาณไฟฟ้าสร้างกลิ่นในสมองหนู จำลองสถานการณ์แม้ไม่มีกลิ่นนั้นอยู่ เพื่อหาคำตอบว่าสมองแยกกลิ่นได้อย่างไร

เอ็ดมุนด์ จง (Edmund Chong) นักศึกษาปริญญาเอกวิทยาลัยแพทย์กรอสแมน (Grossman School of Medicine) มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก (NYU) หัวหน้าทีมวิจัยการรับกลิ่นในสมอง กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ยังขาดความเข้าใจอย่างมากในเรื่องการรับรู้กลิ่น และส่วนที่สำคัญ

เอ็ดมุนด์เปรียบเทียบความสามารถในการจดจำใบหน้าว่า สมองสามารถจดจำผู้คนได้จากภาพที่เห็น เช่น ตา จมูกและหู แต่ในกรณีของกลิ่นนั้นยังไม่พบว่าสมองจำแนกความแตกต่างของกลิ่นอย่างไร

การทดลองที่เอ็ดมุนด์เป็นหัวหน้าทีมศึกษาและได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานลงวารสารไซน์ (Science) เมื่อเร็วๆ นี้ ได้ใช้เทคนิคทางด้านพันธุวิศวกรรมให้สมองของหนูทดลองถูกกระตุ้นได้โดยการฉายแสงด้วยเสนใยแก้วนำแสง ซึ่งเรียกว่าเทคนิค “ออพโตจีเนติกส์” (optogenetics)

การทดลองมุ่งเน้นไปที่อวัยวะรับกลิ่นที่เรียกว่า “ออลแฟคตอรีบัลบ์” (olfactory bulb) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่อยู่ด้านหลังจมูกของสัตว์และของมนุษย์ด้วย โดยโมเลกุลที่มีความสัมพันธ์กลับกลิ่นจะไปกระตุ้นเซลล์ตัวรับในจมูก จากนั้นส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังมัดปลายประสาทที่เรียกว่า “โกลเมอรูลี” (glomeruli) ท้ายสุดสัญญาณจะถูกส่งไปยังเซลล์ประสาทนิวรอนในสมอง

ทีมวิจัยได้ฝึกหนูให้จดจำสัญญาณกลิ่นสังเคราะห์ ที่สร้างขึ้นโดยใช้แสงไปกระตุ้นมัดประสาท 6 มัดที่เกี่ยวข้องกับกลิ่น จากนั้นจะให้รางวัลเป็น “น้ำ” เมื่อหนูกดคานงัดหลังสัมผัสกลิ่นที่สร้างขึ้น แต่จะไม่ได้รับน้ำหากกดคานงัดกรณีที่นักวิจัยกระตุ้นมัดประสาทชุดอื่น

การทดลองดังกล่าวทำให้นักวิจัยแยกได้ว่ามัดประสาทไหนสำคัญที่สุดและแยกกลิ่นได้ละเอียดที่สุด การเปลี่ยนแปลงสัญญาณแบบใดที่ทำให้ความสามารถในการจดจำกลิ่นลดลง หรือการเปลี่ยนแปลงใดที่ไม่ให้ทำให้การจดจำกลิ่นลดลง

ทางด้าน ดมิทรี รินเบิร์ก (Dmitry Rinberg) นักวิจัยอาวุโสผู้ร่วมศึกษาในครั้งนี้ กล่าวว่าเป็นครั้งแรกที่สามารถจำแนกรหัสที่สมองใช้ในการแปลงข้อมูลสัมผัสสู่การรับรู้อะไรบางอย่าง และตอนนี้พวกเขามีแบบจำลองในการหยุดเวลาคำสั่งในการกระตุ้นปลายประสาทโกลเมอรูลี

อีกทั้งนักวิจัยยังมีจำนวนและชนิดของตัวรับกลิ่นที่ต้องสนใจน้อยลง ในการศึกษาเพื่อหาคำตอบว่าประสาทรับรู้แยกกลิ่นต่างๆ ได้อย่างไร และในกรณีของมนุษย์น่าจะง่ายขึ้น เพราะมีตัวรับกลิ่นเพียง 350 ชนิด ขณะที่สัตว์ฟันแทะมีตัวรับกลิ่นถึง 1,200 ชนิด