นักวิจัยคิดค้น “เซลล์ประสาทเทียม” สามารถปลูกถ่ายและทดแทนเซลล์ประสาทของจริงได้

เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2562 ทีมนักวิจัยนำโดยมหาวิทยาลัย University of Bath ได้คิดค้น “เซลล์ประสาทเทียม” (Artificial neurons) ที่สามารถทำงานได้เหมือนเซลล์ประสาทของมนุษย์จริง ๆ

artificial neurons

ปัจจุบันการรักษาโรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s disease) หรืออัมพฤกษ์/อัมพาต เป็นเพียงการประคับประคองอาการให้ผู้ป่วยมีคุณภาพชีวิตที่ดีที่สุด พูดอีกนัยหนึ่งคือ มันรักษาไม่หาย เพราะเซลล์ประสาทถูกทำลายหรือเสื่อมสภาพลงไปเรื่อย ๆ คงจะดีไม่น้อยหากมีเซลล์ประสาทที่สามารถทำงานทดแทนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

และนั่นทำให้ทีมนักวิจัยเหล่านี้่เกิดแนวคิดประดิษฐ์เซลล์ประสาทเทียมขึ้น พร้อมตีพิมพ์ใน Nature Communications ซึ่งพวกเขาบอกว่ามันเป็นงานวิจัยที่ท้าทายอย่างมาก เดี๋ยวผมจะพาไปดูว่ามันท้าทายขนาดไหน

 

ปัญหาสองประการที่ต้องแก้ไข

เรื่องแรกที่ต้องไขความลับให้ได้ก่อนการประดิษฐ์เซลล์ประสาทเทียม คือรูปแบบการทำงานของเซลล์ประสาท ถ้าใครเคยได้ยินคติ “ใจคนยากแท้หยั่งถึง” ใช่เลยครับ ! รูปแบบการทำงานของเซลล์ประสาทก็ยากที่จะคาดเดาได้ เพราะมันไม่ได้ทำงานเป็นแพทเทิร์นตายตัว ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงต้องทำการศึกษาจากเซลล์ประสาทของจริง

artificial neurons
เซลล์ประสาทเทียม (Artificial neurons)

การศึกษาการทำงานของเซลล์ประสาทนั้น นักวิจัยได้นำเซลล์ประสาทจากฮิปโปแคมปัส (ฮิปโปแคมปัส – Hippocampus เป็นส่วนหนึ่งของสมองสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ทำหน้าที่เกี่ยวกับความจำ, การกำหนดระยะทาง, การคาดคะเน) และเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการหายใจขณะหลับของหนูขาวมาเป็นต้นแบบ จากนั้นจึงใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการคำนวณความเป็นไปได้ ในการทำงานของเซลล์สมองเหล่านี้ด้วย

สุดท้ายพวกเขาก็สามารถทำให้เซลล์ประสาทเทียมทำงานได้ใกล้เคียงกับของจริงถึง 94% โดยมันสามารถรับ-ส่งสัญญาณประสาทได้อย่างแม่นยำ และเซลล์ประสาทที่รับข้อมูลต่อจากเซลล์ประสาทเทียม ก็สามารถทำงานตามที่ต้องการได้ครับ

Alain Nogaret (ซ้าย) และผู้ช่วย Kamal Abu Hassen

อีกหนึ่งปัญหาสำคัญคือเรื่องพลังงาน แน่นอนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องพึ่งพาพลังงานเป็นธรรมดาอยู่แล้ว ซึ่งในร่างกายของเรามันมีพลังงานไฟฟ้าให้ใช้อยู่น้อยมาก แต่นักวิจัยเหล่านี้สามารถทำให้เซลล์ประสาทเทียมใช้พลังงานเพียงแค่ 140 นาโนวัตต์ หรือคิดเป็น 1 ในพันล้านเท่าของพลังงานที่ใช้ในซีพียูคอมพิวเตอร์ ! เพราะฉะนั้นการรับ-ส่งข้อมูลจากเซลล์ประสาทอื่น ๆ จะได้ไฟฟ้าเป็นผลพลอยได้อยู่แล้ว เซลลืประสาทเทียมจึงมีพลังงานให้ใช้อย่างเหลือเฟือ

 

การนำเซลล์ประสาทเทียมไปใช้ในอนาคต

ศาสตรจารย์ Alain Nogaret หัวหน้าทีมนักวิจัยกล่าวว่า แม้พวกเขาจะไม่สามารถสร้างสมองจริง ๆ ขึ้นมาได้ (เพราะต้องใช้เซลล์ประสาทถึง 8.6 แสนล้านเซลล์) แต่เซลลืประสาทจำลองนี้ นับว่าเพียงพอแล้วในการกระตุ้นการทำงานของร่างกายในจุดที่เซลล์ประสาทได้เสื่อมสภาพหรือตายไป โดยเฉพาะการนำไปใช้ในผู้ป่วยโรคหัวใจ ที่เซลล์สมองเสื่อมสภาพ ทำให้การทำงานของหัวใจผิดปกติ เซลล์ประสาทเทียมที่ปลูกถ่ายแทนเซลล์สมองนั้น จะช่วยให้หัวใจเต้นได้ถูกจังหวะเหมือนคนทั่วไป

artificial neurons

สรุป – แม้ตอนนี้เซลล์ประสาทเทียมยังอยู๋ในขั้นตอนการทดลองและพัฒนา แต่คาดว่าในอนาคตจะสามารถประยุกต์ใช้ในการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ประสาท เป็นต้นว่าเส้นประสาทที่ขาฉีกขาดไป เพียงแค่ฝังเจ้าเซลล์ประสาทเทียมลงไป ก็ทำให้กล้ามเนื้อขาทำงานได้ดังเดิม

Fact – Alzheimer’s disease หรือโรคอัลไซเมอร์ เกิดจากการที่เซลล์ประสาทเสื่อมสภาพ อาจมีสาเหตุมาจากอายุมากขึ้น หรือรุนแรงกว่านั้นคือการเกิดความผิดปกติของโปรตีนในสมอง ทำให้มีการกระตุ้นให้โปรตีนบริเวณรอบข้างผิดปกติไปด้วย การรักษาในปัจจุบันเป็นเพียงการบรรเทาอาการ และชะลอความรุนแรงของโรค แต่ยังไม่มีการรักษาที่ทำให้หายขาดได้