ทำความรู้จักกับ Synaptic Plasticity ที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำ และการเรียนรู้

Published in

Nattadet C.

2 min readJan 6, 2020

บทความนี้เป็นการสรุปจากเนื้อหาที่ผู้เขียนรวบรวมและดัดแปลงมาเป็นภาษาที่(พยายาม) ทำให้เข้าใจง่ายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม หากเนื้อหาขาดตกบกพร่องประการใด ต้องขออภัยด้วย สามารถเพิ่มเติมข้อมูลหรือพูดคุยกับผู้เขียน โพสข้างล่างนี้ได้เลยนะครับ

ความทรงจำของเราเกิดจากการพูดคุยกันระหว่าง neuron เท่านั้นเอง ซึ่ง neuron ทั้งสองตัวนี้จะมีจุดเชื่อมต่อที่เรียกว่า Synapse เพื่อเอาไว้สื่อสารกัน โดยการสื่อสารจะมีสองแบบ คือ Electrical และ Chemical

Electrical Synapses คือการสื่อสารกันด้วย Action potential หรือการถ่ายเทกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะวิ่งผ่าน Gap Junction
Chemical Synapses คือการสื่อสารกันด้วยสารสื่อประสาทที่เรียกว่า Neurotransmitter

ซึ่ง ณ จุดนี้นี่แหละครับที่ทำให้นักวิจัยเกิดคำถามว่า ถ้าปกติ neuron สามารถคุยกันผ่าน Action potential แล้วทำไมต้องมี Chemical Synapses ด้วย เพราะ ผลของมันเองก็ไม่มีอะไรนอกจาก ทำให้ neuron กระตุ้น เหมือน ๆ กันกับ Electrical Synapse, คำตอบ… เพราะ Neurotransmitter สามารถควบคุมปริมาณ ที่ผู้ส่งจะให้กับผู้รับได้ด้วย โดยฝ่ายส่ง จะสามารถกำหนดจำนวนถุงที่จะส่งให้ผู้รับได้ และผู้รับเองก็สามารถกำหนดจำนวนที่จะรับถุงได้ด้วยเช่นกัน

เนื่องจากการคุยด้วย Chemical Synapses สามารถกำหนดได้ และยืดหยุ่นมาก จึงอาจจะเป็นส่วนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่า “การเรียนรู้”

มีนักวิจัยชาวแคนนาดาคนหนึ่งชื่อ Donald Hebb คิดคนโมเดลการปรับตัวของ Synapses เรียกว่า “Hebbian theory” ซึ่งคีย์สำคัญของทฤษฎีนี้คือ Synapses Plasticity

Synapses Plasticity

จากทฤษฎีของ Hebb เขาได้กล่าวไว้ง่าย ๆ ว่า “ If neuron A repeatedly takes part in firing neuron B, then the synapse from A to B is Strengthened” หรือก็คือ ถ้าผู้ส่งยังส่งสารสื่อประสาทไปที่เดิมซ้ำ ๆ จะทำให้ synapse ระหว่าง A และ B จะทำให้มันแข็งแรงขึ้น, แข็งแรงขึ้นในที่นี้ไม่ได้หมายความว่ามันแยกออกจากกันยากขึ้นนะครับ แต่หมายความว่า neuron B มัน response ได้มากขึ้น ทั้ง ๆ ที่ neuron A ส่งสารสื่อประสาทเท่าเดิม

Neuron A fire the signal and the volume of neuron B signal is increased

จึงทำให้เกิดคำอธิบายปรากฏการณ์ของความแข็งแรงนี้ครับ คือ Long Term Potentiation (LTP) เป็นการระบุการเพิ่มขึ้นของค่า Excitatory Postsynaptic Potential (EPSP) แปรผันตามเวลา โดยที่ค่า input ยังเท่าเดิม, ในทิศทางตรงกันข้าม ความแข็งแรงนี้ก็สามารถลดลงได้ ด้วยเหตุการณ์ Long Term Depression (LTD) คือการที่ค่า EPSP ลดลง แปรผันตามเวลานั่นเอง

โดยได้มีกลุ่มคนที่ทำการทดลองว่า LTP กับ LTD มันต่างกันยังได้อย่างไร พบว่าเกิดจาก “ความต่างของเวลาในการส่งสารสื่อประสาทของ neuron A” หมายความว่า ถ้าเราไม่ได้ฝึกหรือกระตุ้นให้ neuron A ส่งสารสื่อประสาทเรื่อย ๆ เนี่ย ความแข็งแรงระหว่าง A และ B นั่นจะค่อย ๆ หายไป (โคตรเศร้า)

จากทฤษฏีเบื้องต้นจะพบว่า การเรียนรู้ และความจำ ของเรา มันคือสารสื่อประสาทที่ถ้าเราฝึกอะไรแบบเดิมซ้ำ ๆ จะทำให้ Synapses ในสมองเราปรับตัว ให้มันแข็งแรงมากขึ้น (เก่งขึ้น) หรือความจำของเราเป็นเพียงแค่ ก้อนสารสื่อประสาทที่วิ่งไปวิ่งมาในหัวของเรา…

แต่ในประสาทวิทยาด้านความทรงจำสมัยใหม่ ก็ได้ค้นคว้ากันว่าอาจจะไม่ใช่ Synapses แต่เพียงผู้เดียวที่เก็บความทรงจำเอาไว้ แต่เป็นชุดของกระบวนการ neuro encoding ไม่ว่าจะเป็น biochemical, cellular, molecular, หรือจนระดับการเรียงลำดับวงจรของ neuron เช่นการติดต่อกับ Hippocampus หรือ Amygdala เองก็ตาม ซึ่งในอนาคตอันใกล้นี้เราอาจจะเจอ “ตัวตน” ของเราที่ทำให้เรามีความรู้สึกถึงตัวเองอยู่ก็ได้นะครับ
สมองเรายังมีเรื่องให้น่าค้นหาอีกเยอะเลยละครับ เจอกันบทความหน้า อยากอ่านเรื่องอะไร แนวไหนคอมเม้นไว้ด้านล่างได้เลย

ทำความรู้จักกับ Synaptic Plasticity ที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำ และการเรียนรู้

Synapses Plasticity

Reference

Written by Nattadet C.