ไม่มีสมองก็หลับได้? แมงกะพรุนหัวกลับสอน "วัตถุประสงค์ที่แท้จริงของการนอนหลับ"

ไม่มีสมองก็หลับได้? แมงกะพรุนหัวกลับสอน "วัตถุประสงค์ที่แท้จริงของการนอนหลับ"

การนอนหลับเป็นสิ่งที่น่าพิศวง มันทำให้เราอยู่ในสภาพที่ไม่สามารถป้องกันตัวเองได้ หยุดการหาอาหารและการสืบพันธุ์ และทำให้เราตกเป็นเป้าหมายของผู้ล่าได้ง่ายขึ้น ถึงกระนั้น การนอนหลับยังคงมีอยู่ในสัตว์หลากหลายชนิด ทำไมพฤติกรรมที่ "เสี่ยง" นี้ถึงไม่สามารถละทิ้งได้ — คำถามนี้มีสิ่งมีชีวิตที่คาดไม่ถึงมาให้เบาะแส


ตัวเอกคือ "แมงกะพรุนกลับหัว" ซึ่งมีลักษณะเด่นคือการลอยตัวโดยหันร่มลงด้านล่างและเต้นเป็นจังหวะ ในการวิจัยพบว่า แมงกะพรุนกลับหัวนี้จะลดจังหวะการเต้นลงในตอนกลางคืนและเข้าสู่สภาวะที่ดูเหมือน "นอนหลับ" นอกจากนี้ ยังพบว่ามันมีการพักผ่อนสั้นๆ ในตอนกลางวัน (เหมือนการงีบ) และแสดงพฤติกรรมที่เหมือนกับการ "ชดเชย" เวลาที่ถูกขัดจังหวะในตอนกลางคืน


สิ่งสำคัญที่นี่คือ แมงกะพรุนไม่มี "สมอง" เหมือนเรา ระบบประสาทของแมงกะพรุนใกล้เคียงกับ "ตาข่ายประสาท" ที่กระจายตัวบางๆ ในร่างกาย กล่าวคือ มันตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมโดยไม่มีศูนย์บัญชาการกลาง ถึงกระนั้น มันก็ยังดูเหมือนว่า "พักผ่อนเมื่อควรพัก" การนอนหลับเป็นผลพลอยได้จากการทำงานที่ซับซ้อนของสมอง (เช่น การฝันหรือการจัดระเบียบความจำ) หรือเป็นกลยุทธ์การอยู่รอดที่มีรากฐานมากกว่านั้น การอภิปรายจึงเคลื่อนย้ายไปยังจุดที่ลึกขึ้น


แล้ว "การนอนหลับ" ควรจะต้องมีอะไรบ้าง

การนอนหลับไม่ได้หมายถึงแค่การปิดตาและอยู่นิ่งๆ ว่าสัตว์กำลังนอนหลับหรือไม่นั้น มักจะถูกตัดสินจากเกณฑ์หลายประการ โดยเกณฑ์ที่เด่นที่สุดคือ "การลดลงของการตอบสนอง" กล่าวคือ การตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นจากภายนอกจะช้าลงหรือยากขึ้น


ทีมวิจัยได้ถ่ายภาพพฤติกรรมภายใต้แสงอินฟราเรด และวัดความเร็วในการตอบสนองโดยใช้แสงสีขาวหรือการกระตุ้นด้วยอาหาร ผลการทดลองพบว่า แมงกะพรุนกลับหัวจะมีการตอบสนองที่ช้าลงเมื่อจังหวะการเต้นช้าลงเป็นเวลานาน นอกจากนี้ ในสัตว์ชนิดหนึ่งของดอกไม้ทะเล (Starlet Sea Anemone) ก็มีแนวโน้มที่จะตอบสนองช้าลงเมื่ออยู่ในสภาวะที่แทบจะไม่เคลื่อนไหวเป็นเวลานาน กล่าวคือ "ความช้าของการนอนหลับ" ก็เกิดขึ้นในสัตว์กลุ่ม Cnidaria


นอกจากนี้ การนอนหลับยังมี "ความคงที่" (homeostasis) ซึ่งหมายถึงความง่วงที่เพิ่มขึ้นหลังจากการนอนหลับไม่เพียงพอ และการนอนหลับนานขึ้นเพื่อชดเชย — ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การสะสมการนอน" หรือ "การนอนหลับตอบสนอง" ในการวิจัยพบว่า เมื่อการพักผ่อนถูกขัดจังหวะด้วยกระแสน้ำ การนอนหลับในภายหลังจะเพิ่มขึ้น ซึ่งคล้ายกับ "ความง่วงในวันถัดไปหลังจากการนอนหลับไม่เพียงพอ" ในมนุษย์ก็ปรากฏในสัตว์ที่มีเพียงตาข่ายประสาท


หัวใจสำคัญ: การตื่นขึ้นทำให้ DNA ของเซลล์ประสาทเสียหาย และการนอนหลับช่วยซ่อมแซม

หัวข้อหลักของการสนทนาครั้งนี้คือ สมมติฐานที่ว่า "การนอนหลับ = เวลาซ่อมบำรุง DNA ของเซลล์ประสาท"


ประเด็นคือ

  • ระหว่างการตื่นและทำกิจกรรม DNA ในเซลล์ประสาทจะเกิดความเสียหาย (เช่น การตัด) มากขึ้น

  • หลังจากการพักผ่อนหรือสภาวะคล้ายการนอนหลับ ตัวชี้วัดความเสียหายจะลดลง

  • ความง่วง (แรงกดดันในการนอนหลับ) อาจเพิ่มขึ้นจากความเสียหายของ DNA หรือความเครียดของเซลล์


ทีมวิจัยใช้วิธีการย้อมสีเฉพาะเพื่อทำให้เห็นร่องรอยความเสียหายของ DNA ในเซลล์ประสาท และติดตามการเปลี่ยนแปลงตามเวลาและสถานะ ในแมงกะพรุนกลับหัวพบว่าความเสียหายเพิ่มขึ้นเมื่อมีกิจกรรมต่อเนื่อง และลดลงหลังจากการพักผ่อนนานขึ้น ในดอกไม้ทะเลก็มีการรายงานในทิศทางเดียวกัน ทำให้เห็นภาพว่า "ยิ่งตื่นนาน ความเสียหายยิ่งสะสม → พักแล้วฟื้นฟู"


นอกจากนี้ เพื่อเข้าใกล้ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ ยังมีการทดลองใช้รังสีอัลตราไวโอเลต (UV-B) ที่ทำให้ DNA เสียหายได้ง่าย พบว่าความเสียหายเพิ่มขึ้นในระยะเวลาสั้นๆ และการพักผ่อนเพิ่มขึ้น หลังจากพักผ่อน ความเสียหายจะกลับมาใกล้เคียงกับระดับปกติ ผลลัพธ์นี้สนับสนุนโมเดลการหมุนเวียนที่ว่า "ความเสียหายเรียกการนอนหลับ และการนอนหลับช่วยซ่อมแซม"


"ต้นกำเนิดของการนอนหลับ" เก่าแก่แค่ไหน

สัตว์กลุ่ม Cnidaria (แมงกะพรุน ดอกไม้ทะเล ปะการัง ฯลฯ) อยู่ที่ฐานของต้นไม้สายวิวัฒนาการของสัตว์ แยกจากสัตว์ที่มีสมมาตรด้านข้าง (เช่น แมลงและสัตว์มีกระดูกสันหลัง) ประมาณ 600-700 ล้านปีก่อน หากในระยะของสัตว์กลุ่ม Cnidaria ฟังก์ชันหลักของการนอนหลับได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว การนอนหลับอาจไม่ใช่ "ฟังก์ชันที่เกิดขึ้นหลังจากสมองพัฒนา" แต่เป็น "ฟังก์ชันพื้นฐานที่จำเป็นเมื่อระบบประสาทถูกสร้างขึ้น"


สิ่งที่น่าสนใจคือ การอภิปรายเกี่ยวกับ "วัตถุประสงค์" ของการนอนหลับ การนอนหลับมีข้อดีหลายประการ เช่น การประหยัดพลังงาน การยึดความจำ การปรับภูมิคุ้มกัน เป็นต้น ผลลัพธ์ครั้งนี้ไม่ได้ปฏิเสธข้อดีเหล่านั้น แต่ใกล้เคียงกับการพูดถึงลำดับความสำคัญว่า "สิ่งที่จำเป็นที่สุดในตอนแรกอาจเป็นการรักษาเซลล์ประสาท" เซลล์ประสาทโดยทั่วไปไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ง่าย และยากที่จะทดแทนเมื่อเสียหาย ดังนั้น การมี "เวลาซ่อมแซม" อย่างสม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งจำเป็น — ซึ่งเป็นการมองที่มีเหตุผลในเชิงวิวัฒนาการ


เมลาโทนินมีผลกับ "สัตว์ที่ไม่มีสมอง" ด้วยหรือ? การท้าทายความเชื่อเดิมๆ

อีกหนึ่งปัจจัยที่กระตุ้นการอภิปรายคือ เมลาโทนินที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับและนาฬิกาชีวภาพ เรามีภาพจำว่า "เมื่อมืด เมลาโทนินจะเพิ่มขึ้นและทำให้ง่วง" แต่ในการทดลองพบว่า เมื่อเติมเมลาโทนินลงในน้ำ แมงกะพรุนกลับหัวและดอกไม้ทะเลก็มีแนวโน้มที่จะเพิ่มการพักผ่อนใน "ช่วงเวลาที่ควรทำกิจกรรม"


แม้ว่าจะมีความคิดที่ว่า "ผลของเมลาโทนินต่อการนอนหลับพัฒนาขึ้นในสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีสมองและนาฬิกาชีวภาพที่ซับซ้อน" แต่ก็มีความเป็นไปได้ว่าเมลาโทนินทำหน้าที่เป็น "สวิตช์พักผ่อน" ตั้งแต่ระยะที่เก่ากว่า ประวัติศาสตร์ของการนอนหลับอาจไม่เพียงแค่เก่าแก่ แต่กลไกทางเคมีที่ควบคุมการนอนหลับก็อาจเก่าแก่กว่าที่เราคิด


ปฏิกิริยาบนโซเชียลมีเดีย: ความประหลาดใจและความเข้าใจเกี่ยวกับ "การนอนหลับโดยไม่มีสมอง" และมุกตลก

หัวข้อนี้แพร่กระจายได้ง่ายบนโซเชียลมีเดีย เหตุผลนั้นง่ายมาก เพราะประโยคที่ว่า "ไม่มีสมองแต่ยังนอนหลับ" นั้นมีพลัง ปฏิกิริยาที่โดดเด่นมีสามประเภทหลักๆ


1) คำถามที่เรียบง่าย: ทำไมไม่ซ่อมแซมในขณะที่ตื่น?

ในกระดานสนทนาต่างประเทศ คำถามตรงไปตรงมาว่า "ทำไมไม่ซ่อมแซมในขณะที่ตื่น?" อยู่ในอันดับต้นๆ เมื่อพิจารณาจากคำอธิบายของการวิจัย การทำกิจกรรมในขณะที่ตื่นอาจมีการป้อนข้อมูลและการยิงของประสาทและการเผาผลาญที่ต่อเนื่อง ซึ่งอาจเป็นเสียงรบกวนต่อกระบวนการซ่อมแซม อย่างไรก็ตาม นี่ยังคงเป็นสมมติฐาน และ "เงื่อนไขที่ทำให้การซ่อมแซมง่ายขึ้นในขณะนอนหลับคืออะไร" จะเป็นหัวข้อการวิจัยต่อไป

2) เสียงที่เห็นด้วย: การนอนหลับอาจไม่ใช่ "เพื่อสมอง" แต่ "เพื่อประสาท"

ความรู้สึกที่ว่า "การนอนหลับคือการบำรุงรักษา" สอดคล้องกับความรู้สึกนี้ การสะสมของความเสียหายหรือความเครียดในขณะที่ตื่นจะถูกจัดการในสภาวะที่การป้อนข้อมูลทางประสาทสัมผัสลดลง ประสบการณ์ของมนุษย์ (การฟื้นฟูหลังจากนอนหลับ) และคำอธิบายในระดับโมเลกุล (การซ่อมแซม DNA) ให้ความรู้สึกว่า "เชื่อมโยงกัน"


3) อารมณ์ขันที่คาดหวัง: ฝันร้ายของแมงกะพรุนและการเสียดสีมนุษย์

ตามแบบฉบับของโซเชียลมีเดีย มุกตลกก็ปรากฏขึ้น เช่น "แมงกะพรุนฝันร้ายเกี่ยวกับการขาดหน่วยกิตหรือไม่?" หรือการเสียดสีว่า "มีมนุษย์ที่ไม่มีสมอง" ก็เป็นส่วนหนึ่งของข่าวประเภทนี้ การที่หัวข้อวิทยาศาสตร์แพร่กระจายพร้อมกับความประหลาดใจ ความเข้าใจ และเสียงหัวเราะเป็นสิ่งที่ดี เพราะยิ่งจุดเริ่มต้นของความสนใจเบาเท่าไร คนก็ยิ่งเข้าถึงเนื้อหาหลัก (ความสัมพันธ์ระหว่างความเสียหายของ DNA และแรงกดดันในการนอนหลับ) ได้ง่ายขึ้น


แล้ว "ตัวตนของการนอนหลับ" ได้ข้อสรุปหรือยัง?

การรีบสรุปอาจทำให้เกิดความเข้าใจผิด การวิจัยครั้งนี้ไม่ได้ยืนยันว่า "วัตถุประสงค์เดียวของการนอนหลับคือการซ่อมแซม DNA" แต่ควรมองว่า DNA ได้รับการปกป้องในฐานะ "หนึ่งในฟังก์ชันหลักที่เก่าแก่ที่สุด" มากกว่า เมื่อระบบประสาทซับซ้อนขึ้น ข้อดีอื่นๆ เช่น การเรียนรู้ ความจำ และการปรับซินแนปส์ อาจ "เพิ่มขึ้นในภายหลัง"


ถึงกระนั้น ข้อความที่แสดงโดยสิ่งมีชีวิตที่ดู "ดั้งเดิม" อย่างแมงกะพรุนและดอกไม้ทะเลก็มีพลัง
การนอนหลับอาจไม่ได้เกิดขึ้นเพื่อจิตสำนึกหรือความฝัน แต่เพื่อปกป้องประสาทที่เปราะบางตั้งแต่แรก
และความจำเป็นนี้เป็น "ต้นทุนที่คุ้มค่า" สำหรับชีวิตตั้งแต่กว่า 600 ล้านปีก่อน — เมื่อคิดแบบนี้ การนอนหลับคืนนี้อาจดูแตกต่างออกไปเล็กน้อย


แหล่งที่มา

บทความที่เกี่ยวข้อง