คนเกิดวันพุธ ความทุกข์โถมทับทวี
ข้อจำกัดของความฉลาด

ในมุมมองทางวิวัฒนาการ ยิ่งสิ่งมีชีวิตมีความฉลาดมากเท่าไรก็ยิ่งดี เนื่องจากความฉลาดกว่าหมายถึงโอกาสการอยู่รอดที่สูงกว่า สัตว์ที่ฉลาดสามารถแก้ปัญหาหรือภัยอันตรายจากสิ่งแวดล้อมได้ดีกว่า และมนุษย์เราดูเหมือนจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่ฉลาดที่สุดในโลกนี้ แต่ทุกคนเคยสงสัยกันบ้างไหมครับว่าความฉลาดมีข้อจำกัดหรือไม่ เราจะสามารถฉลาดไปมากกว่าที่เป็นอยู่ได้อีกแค่ไหน และอะไรเป็นตัวกำหนดความฉลาดของเรา

นิตยสาร Scientific American ฉบับล่าสุดได้หยิบยกประเด็นดังกล่าวเป็นบทความหลักประจำเล่ม ซึ่งเขียนออกมาได้น่าสนใจ


แน่นอนว่าสมองเป็นอวัยวะที่รับผิดชอบต่อสติปัญญาและความฉลาด และความฉลาดของสัตว์โลกที่แตกต่างกันก็เป็นผลมาจากวิวัฒนาการทางระบบประสาทที่แตกต่างไม่เท่าเทียมกัน นับตั้งแต่ผึ้งที่มีเพียงปมประสาทจิ๋วบรรจุเซลล์ประสาทไม่ถึงแสนเซลล์ แต่สามารถทำงานซับซ้อนอย่างการจดจำเส้นทางและเป้าหมายได้ (navigation) ไปจนถึงช้างตัวมหึมาที่มีสมองใหญ่กว่ามนุษย์เกือบสี่เท่า เซลล์ประสาทจำนวนมากกว่าถึงสองเท่า แต่มีความฉลาดไม่เท่าและตกเป็นเบี้ยล่างมนุษย์มายาวนานหลายศตวรรษ ความฉลาดไม่ได้ขึ้นกับขนาดสมองที่ใหญ่อย่างเดียว อีกตัวอย่างหนึ่งคือวัวกับหนูซึ่งมีขนาดสมองแตกต่างกันหลายเท่า แต่วัวมีความฉลาดน้อยกว่าหนูเสียอีก

Eugene Dubois นักชีววิทยาชาวเยอรมัน (คนเดียวกับคนที่ค้นพบกะโหลกศีรษะของ Homo erectus ในชวาเมื่อปี 1892) ได้ค้นคว้าศึกษาหาวิธีการประเมินความฉลาดโดยคร่าวของสัตว์จากขนาดกะโหลกศีรษะ โดยสมมติฐานเบื้องต้นว่าสัตว์ที่มีน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวมากกว่าจะฉลาดกว่า จากการศึกษาในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Dubois พบว่าขนาดสมองจะขยายช้ากว่าน้ำหนักตัวประมาณ 3/4 อย่างเช่นตัว muskrat (หนูยักษ์ชนิดหนึ่งรูปร่างคล้ายตัวบีเวอร์) มีขนาดตัวใหญ่กว่าหนูบ้าน 16 เท่า แต่มีขนาดสมองใหญ่กว่า 8 เท่า

จากการประเมินดังกล่าว เขาได้สร้าง “กฎ 3/4” ซึ่งเป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักสมองและน้ำหนักตัวของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเฉลี่ย ซึ่งสัตว์แต่ละชนิดจะมีการเบี่ยงเบน (encephalization quotient) จากค่าทำนายน้ำหนักสมองไม่เท่ากัน โดยพบว่ามนุษย์เบี่ยงเบนสูงกว่าค่าทำนายมากที่สุดคือ 7.5 เท่าของค่าทำนาย หมายความว่ามนุษย์มีสัดส่วนน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวมากที่สุดเมื่อเทียบกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มนุษย์ทุ่มเทให้กับการเจริญเติบโตของสมองมากกว่าสัตว์อื่นๆนั่นเอง



น้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวที่มากกว่าสัตว์ชนิดอื่นเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้มนุษย์ฉลาดกว่า และความฉลาดดังกล่าวนั้นเองที่ทำให้เราก้าวหน้าเหนือสัตว์ชนิดอื่น ดำรงชีวิตอยู่รอดได้และก้าวขึ้นมาครองโลก ในส่วนนี้เราต้องขอบคุณอวัยวะสีเทา-ขาวที่เรียกว่าสมอง สมองที่มีขนาดใหญ่หมายถึงพื้นที่สำหรับเซลล์ประสาทที่มาก เซลล์ประสาทคือหน่วยทำงานย่อยของระบบประสาท เซลล์จำนวนมากย่อมส่งผลให้การทำงานของสมองมีประสิทธิภาพขึ้น และยิ่งจำนวนเซลล์ประสาทมากขึ้น ความซับซ้อนของสมองก็เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่มากขึ้น

หมายเหตุ เซลล์ประสาทนั้นประกอบด้วยตัวเซลล์ (soma) เดนไดรท์ (dendrite) และเอ็กซอน (axon) เดนไดรท์เป็นแขนงที่ยื่นออกจากตัวเซลล์เพื่อรับข้อมูล และส่งต่อไปยังตัวเซลล์เพื่อทำการประมวลผล ส่วนเอ็กซอนเป็นแขนงยาวที่ส่งต่อข้อมูลไปยังเซลล์อื่น การส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทนั้นใช้หลักการทางเคมีไฟฟ้าคือการไหลเวียนของไอออนระหว่างนอกและในเซลล์ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้า การติดต่อระหว่างเซลล์ประสาทนั้นเกิดขึ้นบริเวณไซแนปส์ (synapse) ซึ่งคือบริเวณที่เซลล์ประสาทมีการเชื่อมต่อกัน และส่งสัญญาณระหว่างกันโดยใช้สารเคมี (สารสื่อประสาท) หรือกระแสไฟฟ้า (การไหลผ่านของไอออน)



ถ้าเช่นนั้น วิวัฒนาการก็น่าจะนำเราไปสู่ขนาดสมองที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ (เทียบกับน้ำหนักตัวที่ค่อนข้างคงที่) เพื่อเพิ่มความฉลาดอันไม่สิ้นสุด แต่การเพิ่มขนาดดังกล่าวดูจะมีข้อจำกัดหลายประการ ประการที่หนึ่งคือขนาดกะโหลกศีรษะที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งจะเป็นอุปสรรคในการคลอดและเพิ่มความเสี่ยงหรืออัตราการตายระหว่างคลอด (ณ ปัจจุบัน ขนาดศีรษะของทารกก็ยังเป็นปัญหาในการคลอดของมนุษย์ดังที่เคยเขียนในบล็อกที่แล้ว) แต่หากเราสมมติว่าในอนาคตข้างหน้า วิวัฒนาการสามารถแก้ปัญหาความเสี่ยงในการคลอดนี้ได้ในที่สุด จะยังคงมีข้อจำกัดในการขยายขนาดของสมองหรือไม่

จากการศึกษาชีววิทยาระบบประสาทของสัตว์ต่างๆ ขนาดของสมองที่ใหญ่ขึ้นโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กับขนาดของเซลล์ประสาทที่ใหญ่ขึ้น ร่วมกับการเกิดที่ว่างระหว่างเซลล์มากขึ้น ซึ่งต้องการเอ็กซอนที่ยาวขึ้นเพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างกัน เอ็กซอนที่ยาวขึ้นหมายความว่าระยะทางที่ใช้ในการสื่อสารที่มากขึ้น หากสมองไม่มีการปรับให้ความเร็วในการส่งสัญญาณนั้นเพิ่มขึ้นขนานกับระยะทางที่เพิ่มขึ้น สิ่งที่เกิดขึ้นคือความล่าช้าในการทำงาน อันกลายเป็นผลเสียที่เกิดขึ้นจากขนาดสมองที่ใหญ่ขึ้นในที่สุด

อย่างไรก็ตาม สมองเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณประสาทผ่านเอ็กซอนด้วยสองวิธีหลัก (ทั้งสองวิธีนี้ถูกใช้ควบคู่กันไป) คือการสร้างไขมันซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าหุ้มเอ็กซอนเป็นปล้องๆโดยกระบวนการที่มีชื่อเรียกว่า myelination ฉนวนดังกล่าวจะทำให้การส่งสัญญาณไฟฟ้าเกิดขึ้นแบบกระโดด (propagate by saltation) ซึ่งเร็วกว่าการส่งสัญญาณแบบปกติอย่างมาก ในขณะเดียวกันเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความหนาของเอ็กซอนที่เพิ่มขึ้นก็เพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณเช่นกัน เนื่องจากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดความต้านทานทางไฟฟ้าให้น้อยลง ซึ่งนอกจากสมอง ในระบบประสาทส่วนปลายก็มีเซลล์ประสาทหลากหลายขนาดจำเพาะต่อหน้าที่แตกต่างกันไป



ดังนั้น หากเพิ่มขนาดสมองให้ใหญ่ขึ้นโดยเพิ่มความหนาของเอ็กซอนเพื่อการส่งสัญญาณในระยะทางไกลอย่างมีประสิทธิภาพ ราคาแสนแพงที่ต้องจ่ายคือพลังงานแคลอรี่ที่เพิ่มขึ้น ด้วยสมองมนุษย์วัยผู้ใหญ่ขนาดปัจจุบัน 1.4 กิโลกรัมหรือราว 2% ของน้ำหนักตัวทั้งหมดต้องการพลังงานถึง 20% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ในขณะพัก (ข้อเท็จจริงที่น่าตกใจกว่าคือในกรณีของทารก สมองต้องการพลังงานถึง 65% ในสภาวะเดียวกัน) สมองกระหายพลังงานจำนวนมากเพื่อนำไปเลี้ยงเซลล์ประสาท และการเพิ่มขนาดของเซลล์ประสาทย่อมหมายถึงความต้องการพลังงานอันมากขึ้น นอกเหนือจากนั้นพลังงานที่ต้องการมากขึ้นก็ไม่ได้เท่าเทียมกับการทำงานที่เพิ่มขึ้นด้วย นักประสาทวิทยาพบว่าการเพิ่มขนาดของเอ็กซอนสองเท่าต้องการพลังงานหล่อเลี้ยงมากขึ้นสองเท่าเช่นกัน แต่ความเร็วในการส่งสัญญาณประสาทที่ได้นั้นเพิ่มขึ้นเพียง 40%

อีกหนทางหนึ่งที่เป็นไปได้คือการเพิ่มจำนวนเซลล์ประสาทให้รวมกลุ่มกันหนาแน่นและเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ด้วยระยะทางสั้นๆ ซึ่งเป็นการเพิ่มการทำงานของสมองโดยไม่สูญเสียความเร็วในการส่งสัญญาณประสาท ซึ่งในปี 2005 นักประสาทวิทยาชาวเยอรมัน Gerhard Roth และ Urusula Dicke ได้เสนอว่าความฉลาดนั้นขึ้นกับ “จำนวนเซลล์ประสาทในสมองและความเร็วในการส่งสัญญาณประสาท” โดยสมมติฐานดังกล่าวนั้นมีหลักฐานสนับสนุนจากการศึกษาในมนุษย์ นักวิจัยพบว่าในคนที่ฉลาดจะมีเส้นทางในการส่งสัญญาณประสาทในสมองที่สั้นกว่าและเร็วกว่า อย่างไรก็ตามหนทางดังกล่าวก็ยังเผชิญกับอุปสรรคเดียวกันคือความต้องการพลังงานจำนวนมากในการรองรับการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้น

เมื่อตอนต้น ผมได้พูดถึงการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทโดยอาศัยหลักการทางเคมีไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างนอกและในเซลล์ การเคลื่อนที่ของไอออนดังกล่าวถูกควบคุมโดยโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทซึ่งทำหน้าที่เหมือน “ประตู” เปิดให้ไอออนเข้า-ออก (ion channel) แต่ประตูดังกล่าวมีความจำเพาะเจาะจงต่อไอออนและเปิด-ปิดขึ้นกับสถานการณ์ซึ่งในที่นี้คือการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ บนเยื่อหุ้มเซลล์มีประตูดังกล่าวจำนวนมากและมันทำงานโดยการ “โหวต” กล่าวคือการเปลี่ยนแปลงของประตูข้างมากจะกำหนดเหตุการณ์ทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นกับเซลล์ประสาท

เมื่อนักชีววิทยาแยกโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ดังกล่าวมาศึกษาเดี่ยวๆ และทำให้เกิดความต่างศักย์ที่จะกระตุ้นการเปิดของ ion channel นักชีววิทยาพบว่า ion channel จะมีความแปรผันในการตอบสนองอย่างมาก กล่าวคือบางครั้งมันปิดในเวลาที่ควรจะเปิด หรือเปิดขึ้นเองในขณะพักไม่มีสิ่งใดกระตุ้น การให้ความต่างศักย์เข้าไปเป็นเพียงการเพิ่มโอกาสหรือความน่าจะเป็นในการเปิดของ ion channel เดี่ยวๆ เท่านั้น



สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กลงคือพื้นที่บนเยื่อหุ้มเซลล์ที่น้อยลงและ ion channel ที่ลดลงด้วย (ส่งผลให้เกิดการโหวตเพื่อเปลี่ยนแปลงสถานะของเซลล์ประสาทด้วยจำนวนเสียงที่น้อยลง อ๊ะ! ตรงนี้ไม่เกี่ยวกับการเมืองนะครับ ) ผลที่ตามมาคือการ “เปิดขึ้นเอง” ของ ion channel ทำให้เกิดการส่งสัญญาณกระแสไฟฟ้าแบบสุ่มบ่อยครั้ง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ “สัญญาณรบกวน” นั่นเอง ยิ่งเซลล์ประสาทมีขนาดเล็กลงเท่าไร สัญญาณรบกวนก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น โดยนักวิจัยคำนวณว่าหากเอ็กซอนมีขนาดเล็กลงไปถึง 150-200 นาโนเมตร สัญญาณรบกวนจำนวนมากจะปรากฏอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สมองอาจแก้ปัญหาโดยเพิ่มกลไกกำจัดสัญญาณรบกวน แต่นั่นก็หมายถึงโมดูลการทำงานของสมองที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขนาดสมองและความต้องการพลังงานที่มากขึ้นในที่สุด

สิ่งที่น่าสนใจคือ การลดขนาดของเซลล์ประสาทประสบปัญหาเดียวกับการลดขนาดของตัวรับสัญญาณ-ส่งข้อมูลในเชิงวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นที่ทราบกันว่าการลดขนาดทรานซิสเตอร์นั้นมีข้อจำกัด เมื่อลดขนาดของทรานซิสเตอร์ลงไปในระดับนาโน ปัญหาทางควอนตัมจะเกิดขึ้น อะตอมเดี่ยวของโบรอนมีโอกาสที่จะดำรงอยู่หรือหายไปและทำให้การทำงานของทรานซิสเตอร์นั้นไม่สามารถทำนายได้



ดูเหมือนว่ามนุษย์เราจะเผชิญข้อจำกัดในการเพิ่มความฉลาดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่มันเป็นข้อจำกัดที่แท้จริงหรือไม่ แน่นอนว่าสมองนั้นรับผิดชอบความฉลาดอย่างที่กล่าวมาในต้นกระทู้ แต่ความฉลาดอาจถูกควบคุมโดยกลไกที่นอกเหนือไปจากสมองเดี่ยวๆ

ในบรรดาสัตว์โลกทั้งหลาย ผึ้งได้ปรับใช้วิธีดังกล่าว นักชีววิทยาเชื่อว่าความฉลาดของผึ้ง (และแมลงอื่นที่มีรูปแบบสังคมคล้ายคลึงเช่น มด ปลวก) เกิดจากการอยู่รวมกลุ่มเป็นสังคม อาณาจักรผึ้งดูเหมือนเป็นสิ่งมีชีวิตเดี่ยวโดยมีผึ้งแต่ละตัวเป็นหน่วยทำงานย่อย ด้วยเหตุนั้นเราอาจเปรียบเทียบผึ้งแต่ละตัวเป็นเซลล์ประสาท ในขณะที่รังผึ้งทั้งมวลเป็นสมอง มนุษย์เราก็อาจทำได้เช่นกันเพราะเราอยู่รวมกันเป็นสังคมอย่างซับซ้อน ร่วมกับเทคโนโลยีและเครื่องมือที่เราประดิษฐ์ ภาษาทำให้เราสามารถเก็บข้อมูลไว้นอกสมอง อินเตอร์เน็ตก็อาจเป็นเครื่องมือที่เชื่อมต่อระหว่างสมองคนหนึ่งกับสมองคนอื่นๆ ในมุมมองดังกล่าวอินเตอร์เน็ตอาจทำให้คนๆหนึ่งโง่ลงแต่สังคมโดยรวมฉลาดขึ้นก็เป็นไปได้นะครับ






เรียบเรียงจาก Fox D. The limits of intelligence. Scientific American. 2011 Jul;305(1):36-43.


ที่มาภาพประกอบ

Fox D. The limits of intelligence. Scientific American. 2011 Jul;305(1):36-43.
//schools-wikipedia.org/2006/wp/b/Brain.htm
//biomedicalengineering.yolasite.com/neurons.php
//alexandria.healthlibrary.ca/documents/notes/bom/unit_6/Lec%2024%20Peripheral%20mechanisms.xml
Alberts B, Bray D, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 3rd edition. New York: Garland Science; 1994.



Create Date : 10 กรกฎาคม 2554
Last Update : 10 กรกฎาคม 2554 13:13:24 น. 3 comments
Counter : 6351 Pageviews.

 
何次第です 純粋に本当に 良いにすべて、それはです私のためサイト、それは含ま迅速な訪問この訪問含ま 貴重な情報。
[url=//iitin.com]即日出荷 特別割引価格[/url]


โดย: 即日出荷 特別割引価格 IP: 192.99.14.34 วันที่: 3 กันยายน 2558 เวลา:17:01:18 น.  

 



โดย: Carlosinvip IP: 188.166.241.143 วันที่: 20 มิถุนายน 2560 เวลา:14:15:56 น.  

 
จะมาทำกันเพื่ออะไรถ้าคุณรวยและเก่งก้ออยู่ของคุณไปชิค่ะ


โดย: O IP: 223.24.115.246 วันที่: 22 ตุลาคม 2560 เวลา:15:13:37 น.  

ชื่อ :
Comment :
  *ใช้ code html ตกแต่งข้อความได้เฉพาะสมาชิก
 
รหัสส่งข้อความ
กรุณายืนยันรหัสส่งข้อความ

มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ
Location :


[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 18 คน [?]






....โลกมนุษย์นี้ไม่มีที่แน่นอน
ประเดี๋ยวเย็นประเดี๋ยวร้อนช่างแปรผัน
โชคหมุนเวียนเปลี่ยนไปได้ทุกวัน
สารพันหาอะไรไม่แน่นอน
ชีวิตเหมือนเรือน้อยล่องลอยอยู่
ต้องต่อสู้แรงลมประสมคลื่น
ต้องทนทานหวานสู้อมขมสู้กลืน
ต้องจำฝืนสู้ภัยไปทุกวัน
เป็นการง่ายยิ้มได้ไม่ต้องฝืน
เมื่อชีพชื่นเหมือนบรรเลงเพลงสวรรค์
แต่คนที่ควรชมนิยมกัน
ต้องใจมั่นยิ้มได้เมื่อภัยมา


พันตรีหลวงวิจิตรวาทการ





เขามีส่วนเลวบ้างช่างหัวเขา
จงเลือกเอาสิ่งที่ดีเขามีอยู่
เป็นประโยชน์โลกบ้างยังน่าดู
เรื่องที่ชั่วอย่าไปรู้ของเขาเลย
จะหาคนที่มีดีเพียงส่วนเดียว
อย่าเที่ยวเสาะหาสหายเอ๋ย
เหมือนเที่ยวหาหนวดเต่าตายเล่าเอย
ฝึกให้เคยมองแต่ดีมีคุณจริง

หลวงพุทธทาส





ชีวิตใกล้ปัจฉิมวัย ไม่เป็นไปตามแผนการเมื่อปฐมวัย อะไรที่ยิ่งใหญ่เมื่อเช้า เป็นของเล็กน้อยเมื่อเย็น อะไรที่เป็นสัจจะเมื่อแดดจ้า กลายเป็นมายาเมื่อยามพลบ

We cannot live the afternoon if life
according to the program on life’s morning; for what was great in the morning will be little at evening, and what in the morning was true will at evening have become a lie.



C.G. Jung.




Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ's blog to your web]
Links
 

MY VIP Friend

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.