นักวิจัยสอนหนูทดลองขับรถ จนค้นพบวิธีบำบัดความเครียดโดยไม่ต้องใช้ยา

ที่มาของภาพ, College of Richmond

Article records

• Creator, เคลลี แลมเบิร์ต
• Characteristic, ศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาพฤติกรรมที่มหาวิทยาลัยริชมอนด์ในเวอร์จิเนีย
• เมื่อ 3 ชั่วโมงที่แล้ว

ไม่มีใครคาดคิดมาก่อนว่า การฝึกให้หนูขับรถไฟฟ้าคันจิ๋วไปรอบห้องปฏิบัติการ ได้กลายมาเป็นบทเรียนที่สอนมนุษย์เรื่องการใช้ชีวิตให้มีความสุข ผ่านการมองโลกในแง่ดีที่เกิดขึ้นจากการได้ลงมือทำสิ่งที่รักและชื่นชอบ

ทีมวิจัยของเราประดิษฐ์รถยนต์คันแรกสำหรับหนูตัวจิ๋วขึ้น โดยตัวถังรถทำจากขวดโหลพลาสติกใส่ซีเรียล และหลังผ่านการลองผิดลองถูกอยู่หลายครั้ง ฉันกับเพื่อนร่วมทีมก็ค้นพบว่า หนูทดลองสามารถเรียนขับรถได้เหมือนคน โดยพวกมันบังคับรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยการแตะขดลวดที่คล้ายกับคันเร่ง ไม่นานนักก็สามารถขับรถไปในทิศทางที่ถูกต้องได้อย่างน่าประหลาดใจ เพื่อไปเอารางวัลซึ่งก็คือซีเรียลรสผลไม้ “ฟรูตลูปส์” (Froot Loops) นั่นเอง

ผลการทดลองขั้นต้นเป็นไปตามที่คาด หนูที่ถูกเลี้ยงดูมาในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยสิ่งกระตุ้นเร้า มีทั้งของเล่น พื้นที่ว่างให้สำรวจ และมีเพื่อนหนูที่อยู่ร่วมกัน จะเรียนรู้การขับรถได้เร็วกว่าหนูที่อยู่แต่ในกรง ผลการทดลองนี้สนับสนุนแนวคิดดั้งเดิมที่ว่า สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนจะกระตุ้นให้สมองมีความยืดหยุ่น (neuroplasticity) สูงขึ้น ซึ่งหมายความว่าสมองมีการปรับตัวเพื่อเรียนรู้สิ่งใหม่ได้ตลอดชีวิต โดยเป็นปฏิกิริยาตอบสนองต่อความต้องการอยู่รอดในสภาพแวดล้อมแบบต่าง ๆ

หลังจากที่เราตีพิมพ์เผยแพร่ผลการศึกษาข้างต้น เรื่องราวของหนูที่หัดขับรถกลายเป็นไวรัลในสื่อสังคมออนไลน์ เปิดโอกาสให้เราได้ดำเนินโครงการทดลองขั้นต่อไป โดยครั้งนี้เราได้ปรับปรุงรถยนต์จิ๋วสำหรับหนูขับเสียใหม่ ตั้งชื่อว่า “ยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยหนู” หรืออาร์โอวี (ROV) ซึ่งออกแบบโดยผู้เชี่ยวชาญศาสตร์ด้านหุ่นยนต์ชื่อดัง ศาสตราจารย์จอห์น แม็กมานัส และนักศึกษาในสังกัดของเขา

รถยนต์สำหรับหนูขับที่ผ่านการอัปเกรดแล้วนี้ มีการเชื่อมต่อสายไฟต่าง ๆ โดยเสริมความแข็งแกร่งเพื่อป้องกันหนูกัดขาด มียางล้อรถที่ทนทานสูงจนแทบจะไม่เกิดความเสียหาย มีคันบังคับทิศทางที่ออกแบบมาให้เหมาะต่อการยศาสตร์ (ergonomic) หรือการใช้งานของหนูตัวจิ๋วโดยเฉพาะ ไม่ต่างจากรถยนต์ไฮเทค “ไซเบอร์ทรัก” (Cybertruck) ของเทสลา ที่สร้างขึ้นสำหรับหนูเท่าใดนัก

Skip เรื่องแนะนำ and proceed finding outเรื่องแนะนำ

Pause of เรื่องแนะนำ

ที่มาของภาพ, College of Richmond

ในฐานะของนักประสาทวิทยาศาสตร์ที่ทุ่มเทอุทิศตน เพื่อรณรงค์ให้เลี้ยงและทำการทดลองกับสัตว์ในสภาพแวดล้อมแบบเดียวกับที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติของมัน ฉันอดจะรู้สึกขบขันไม่ได้ เมื่อเห็นว่าโครงการทดลองใหม่ของเราแตกต่างจากแนวปฏิบัติของนักวิทยาศาสตร์ในอดีตมากเพียงใด เพราะตามปกติแล้วหนูจะชื่นชอบดิน แท่งไม้ และก้อนหิน มากกว่าวัสดุที่ทำจากพลาสติก แต่ตอนนี้เรากลับสอนให้พวกมันขับรถเสียอย่างนั้น

มนุษย์ก็เหมือนกับหนู ตรงที่ไม่ได้วิวัฒนาการมาเพื่อที่จะมีทักษะการขับรถอย่างเชี่ยวชาญ บรรพบุรุษของเราในอดีตกาลก็ไม่ได้มีรถขับ แต่สิ่งที่พวกเขามีคือสมองที่มีความยืดหยุ่น สามารถปรับตัวเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ ได้ไม่จำกัด ไม่ว่าจะเป็นการก่อไฟ, การสื่อสารด้วยภาษา, การประดิษฐ์และใช้เครื่องมือหิน, หรือแม้แต่การเกษตรก็ตาม ภายหลังเมื่อมีการประดิษฐ์วงล้อขึ้นแล้ว มนุษย์จึงสามารถคิดค้นรถแบบต่าง ๆ รวมทั้งรถยนต์ได้

แม้รถยนต์จะเป็นสิ่งแปลกปลอมซึ่งแตกต่างจากวัตถุที่หนูมักจะพบในธรรมชาติ เราเชื่อว่าการสอนพวกมันให้รู้จักขับรถ จะเป็นวิธีที่น่าสนใจในการศึกษาว่า หนูเรียนรู้ทักษะใหม่ได้อย่างไร ซึ่งต่อมาเราพบเหตุการณ์ที่เหนือความคาดหมาย เนื่องจากหนูแสดงออกว่ามีความกระตือรือร้นสนใจต่อการฝึกขับรถอย่างมาก โดยชอบกระโดดพุ่งเข้าไปในตัวรถและ “เร่งเครื่อง” ก่อนออกรถอย่างเมามัน ซึ่งน่าสงสัยอย่างยิ่งว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น

แนวคิดจากตำราจิตวิทยาขั้นพื้นฐาน ได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการทดลองกับหนูของเรา โดยวิธีฝึกขับรถนั้นหยิบยืมมาจากหลักการเรียนรู้อย่าง “ทฤษฎีการวางเงื่อนไขเชิงปฏิบัติ” (operant conditioning) ซึ่งใช้การเสริมแรงด้วยปัจจัยแวดล้อมต่าง ๆ ผลักดันให้เกิดพฤติกรรมตามเป้าหมายที่ต้องการ โดยในกรณีนี้เราใช้ซีเรียลรสผลไม้ “ฟรูตลูปส์” เป็นรางวัลล่อใจ เพื่อให้หนูทดลองพยายามขับรถเข้าไปหาขนมที่โปรดปราน

ในตอนแรกหนูเริ่มเรียนรู้การบังคับรถแบบง่ายๆ ก่อน พวกมันจะกระโดดเข้าไปในรถแล้วแตะกดคันเร่ง เพื่อให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในแนวตรง จากนั้นการฝึกฝนจะเริ่มยากขึ้นและหนูต้องใช้การแสดงพฤติกรรมที่ซับซ้อนกว่าเดิม อย่างเช่นการบังคับรถให้เลี้ยวซ้ายเลี้ยวขวา หรือเคลื่อนไปในทิศทางต่าง ๆ สู่จุดหมายที่นักวิจัยกำหนดไว้โดยเฉพาะ

ที่มาของภาพ, Getty Pictures

หลังการฝึกผ่านไปหนึ่งเดือน ทีมวิจัยของเรานำหนูทั้งสองกลุ่มไปเข้ารับการทดสอบหลายอย่าง เพื่อดูว่าพวกมันจะมีการเรียนรู้และมีพฤติกรรมอย่างไร นอกจากนี้ล่าสุดเรายังตรวจวัดความเคลื่อนไหวของสมองหนู เพื่อทำแผนที่ร่องรอยความเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทในสมอง ซึ่งเกิดจากประสบการณ์เชิงบวกที่ต้องตั้งตาคอยนี้ด้วย

ผลการทดลองเบื้องต้นชี้ว่า หนูกลุ่มที่ต้องรอคอยรางวัล แสดงพฤติกรรมที่บ่งชี้ถึงความเปลี่ยนแปลงจากการคิดลบไปสู่การคิดบวกมากขึ้น หนูกลุ่มนี้ยังแสดงถึงความสามารถในการคิดวิเคราะห์ที่เหนือกว่า และใช้กลยุทธ์ที่เฉียบคมกล้าหาญกว่าในการแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจให้ต่อมาเราเชื่อมโยงโครงการทดลองนี้เข้ากับการวิจัยในสาขา “เวชพฤติกรรม” (behaviourceutical) หรือการใช้ประสบการณ์เปลี่ยนแปลงสารเคมีในสมองเพื่อรักษาโรคแทนยา

งานวิจัยนี้ช่วยสนับสนุนแนวคิดที่ว่า ความคาดหวังสามารถเสริมแรงให้กับพฤติกรรมต่าง ๆ ได้ เช่นงานวิจัยในอดีตชิ้นหนึ่งพบว่า หนูทดลองที่ถูกฝึกให้กดแท่งคานเพื่อให้ได้เสพโคเคน กลับมีสารโดพามีนซึ่งเป็นสารกระตุ้นที่เกิดจากการเสพโคเคนเพิ่มขึ้นในร่างกาย ทั้งที่เพิ่งเริ่มกดแท่งคานและยังไม่ได้เสพโคเคนเลยด้วยซ้ำ ซึ่งเหตุการณ์ประหลาดนี้เป็นผลมาจากความคาดหวังของหนูนั่นเอง

นอกจากปรากฏการณ์ที่น่าสนใจข้างต้นแล้ว นักศึกษาในทีมวิจัยของเรายังพบว่า หนูตัวหนึ่งในกลุ่มที่ถูกฝึกให้รอคอย ชูหางชี้ตั้งขึ้นโดยมีส่วนปลายงอเหมือนด้ามร่มเล็กน้อย ทำให้หางทั้งหมดกลายเป็นรูปทรงตัวอักษร S ซึ่งต่อมาเราพบว่าหนูกลุ่มที่รู้จักการรอคอยสิ่งดี ๆ แสดงพฤติกรรมนี้บ่อยครั้งกว่าหนูในกลุ่มควบคุมที่ไม่ถูกฝึกฝนมาก

เพื่อนนักประสาทวิทยาศาสตร์ที่ได้เห็นคลิปวิดีโอหนูหางชี้ ซึ่งฉันโพสต์ลงในสื่อโซเชียลเพื่อสอบถามว่ามีใครเคยเห็นพฤติกรรมแบบนี้บ้าง บอกว่าสิ่งนี้อาจเป็น “หางสตรอบ” (Straub tail) หรือลักษณะของหางที่ปรากฏในหนูซึ่งได้รับมอร์ฟีนหรือสารกลุ่มโอปิออยด์ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีการหลั่งสารโดพามีนในร่างกายเพิ่มขึ้น

โดพามีนและสารกลุ่มโอปิออยด์ในธรรมชาติ คือสารเคมีในสมองที่ช่วยลดความเจ็บปวด และให้ความรู้สึกพึงพอใจเป็นสุขที่เหมือนกับการได้รับรางวัล ดังนั้นหนูหางชี้ในการทดลองของเรากำลังแสดงออกซึ่งอารมณ์ในเชิงบวก โดยพิสูจน์ให้เห็นว่าการแสดงอารมณ์นั้นสามารถเกิดขึ้นได้ทั่วทั้งร่างกาย ไม่ใช่แต่ที่ใบหน้าเท่านั้น

เนื่องจากเราไม่อาจถามหนูทดลองตรง ๆ ได้ว่า พวกมันชอบการขับรถหรือไม่ จึงมีการทดสอบเชิงพฤติกรรมที่ออกแบบขึ้นมาเพื่อช่วยตอบคำถามดังกล่าว โดยคราวนี้นอกจากจะมีเส้นทางขับรถที่ไปถึงขนมฟรูตลูปส์ได้แล้ว ยังมีเส้นทางเดินเท้าที่ใช้เวลาสั้นกว่าให้เลือกด้วย ซึ่งผลปรากฏว่ามีหนูสองในสามตัวเลือกขับรถมุ่งสู่จุดหมายโดยอ้อมไปไกลกว่า ทำให้เราเดาใจพวกมันได้ว่า น่าจะชื่นชอบการขับรถและการเดินทางด้วยรถยนต์อยู่ไม่น้อย

ที่มาของภาพ, Getty Pictures

นอกจากทีมวิจัยของเราที่มหาวิทยาลัยริชมอนด์ในสหรัฐฯ แล้ว ยังมีคณะนักประสาทวิทยาศาสตร์ทีมอื่น ๆ ที่กำลังศึกษาเรื่องอารมณ์เชิงบวกในสัตว์อยู่เช่นกัน เช่นทีมของ Jaak Panksepp ซึ่งโด่งดังจากการทดลองจักจี้หนู จนพิสูจน์ให้เห็นได้ว่าสัตว์ก็สามารถจะรู้สึกเป็นสุขสนุกสนานได้เช่นกัน

นอกจากนี้ยังมีการทดลองที่แสดงให้เห็นว่า สภาพแวดล้อมที่มีความเครียดกดดันต่ำ ช่วยปรับแต่งวงจรการให้รางวัล (nucleus accumbens) ภายในสมองของสัตว์ทดลองได้ โดยสัตว์ที่ถูกเลี้ยงดูในสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิต สมองส่วนดังกล่าวในบริเวณที่ตอบสนองต่อประสบการณ์ด้านความปรารถนา (appetitive expertise) ซึ่งก็คือพฤติกรรมที่เกิดจากการเสริมแรงเชิงบวกจะขยายใหญ่ขึ้น แต่สัตว์ทดลองที่อยู่ในสภาพแวดล้อมซึ่งมีความเครียดกดดันสูง สมองส่วนเดียวกันในบริเวณที่สร้างความรู้สึกหวาดกลัวจะขยายใหญ่ขึ้นแทน เหมือนกับว่าสมองคือเปียโนที่สามารถปรับจูนเสียงได้นั่นเอง

ส่วนนักประสาทวิทยาศาสตร์อีกรายคือ Curt Richter ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า “ความหวัง” ก็มีความสำคัญต่อสัตว์ต่าง ๆ เหมือนกับมนุษย์ โดยมีการทดสอบให้หนูป่าในธรรมชาติและหนูที่เติบโตในห้องทดลอง ว่ายน้ำในท่อทรงกระบอกเพื่อเอาชีวิตรอดเป็นเวลานาน หนูทดลองที่เติบโตในห้องปฏิบัติการและเคยได้รับความช่วยเหลือจากมนุษย์ แถมยังถูกช่วยขึ้นจากน้ำเป็นครั้งคราวในการทดลองนี้ สามารถว่ายน้ำได้อย่างอึดทนและนานอย่างเหลือเชื่อ ในขณะที่หนูป่าซึ่งไม่เคยได้รับความช่วยเหลือ ยอมแพ้และจมน้ำตายไปภายในเวลาเพียงไม่กี่นาที

สำหรับบทเรียนจากการทดลองของเรานั้น หนูตัวจ้อยได้สอนให้มนุษย์และนักวิทยาศาสตร์อย่างฉันได้รู้ว่า ไม่ว่าจะเป็นคนหรือสัตว์ก็ตาม การมีชีวิตอยู่ท่ามกลางความไม่แน่นอนของโลกใบนี้ หากมีความหวังและรู้จักอดทนรอคอยการมาถึงของประสบการณ์เชิงบวก จะช่วยผลักดันให้เรามีแรงใจในการเพียรพยายามแสวงหาความสุขอันเป็นรางวัลชีวิตต่อไป

แทนที่จะเคยชินกับการกดปุ่มเพื่อรับรางวัลทันที เหมือนกับชีวิตของคนยุคใหม่ส่วนใหญ่ในโลกปัจจุบัน หนูทดลองได้สอนให้เรารู้จักคุณค่าของการวางแผน, การคาดหวังโดยตั้งตารอคอยเวลาที่เหมาะสม, รวมทั้งมีความสุขกับสิ่งที่ทำและการเดินทางทั้งหมด อันเป็นกุญแจสำคัญสู่การมีสุขภาพสมองและสุขภาพจิตที่ดีเยี่ยมนั่นเอง