What are mini brains? - Madeline Lancaster

Translator: Unyamanee Jantrasin Reviewer: MeMe Kassiri

This pencil-eraser-sized mass of cells is something called a brain organoid.

เซลล์ขนาดเท่ายางลบดินสอนี้คือ สมองแบบย่อ (organoid brain)

It’s a collection of lab-grown neurons and other brain tissue

มันคือเซลล์ประสาทและเนื้อเยื่อสมอง ที่ถูกเพาะเลี้ยงในห้องทดลอง

that scientists can use to learn about full-grown human brains.

เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ใช้เรียนรู้เกี่ยวกับ สมองมนุษย์ที่โตเด็มที่ได้

And it can be grown from a sample of your skin cells.

มันสามารถเพาะเลี้ยงได้จากเซลล์ผิวหนัง

Why would we need such a thing?

ทำไมเราถึงต้องสร้างสิ่งนี้ขึ้นมา

Neuroscientists face a challenge:

นักประสาทวิทยาได้เจอกับความท้าทาย

shielded by our thick skulls and swaddled in layers of protective tissue,

สมองถูกหุ้มด้วยเกราะอย่างกระโหลก และชั้นของเนื่อเยื่อป้องกัน

the human brain is extremely difficult to observe in action.

มันยากมากที่จะเฝ้าสังเกตสมองมนุษย์ ขณะที่มันกำลังทำงาน

For centuries, scientists have tried to understand them using autopsies,

หลายร้อยปีมาแล้ว ที่นักวิทยาศาสตร์ พยายามทำความเข้าใจการทำงานผ่านการชันสูตร

animal models,

ตัวแบบของสัตว์

and, in recent years, imaging techniques.

และด้วยเทคนิคการสร้างภาพ ในยุคนี้

We’ve learned a lot through all these methods,

เราได้เรียนรู้มากมายผ่านวิธีพวกนั้น

but they have limitations.

แต่มันก็ยังมีข้อจำกัด

Conditions like Alzheimer’s and schizophrenia,

อาการเช่น อัลไซเมอร์ และโรคทางจิต

and the effect on the human brain of diseases like Zika,

และผลกระทบต่อสมองมนุษย์จากโรคเช่น ไข้ซิก้า

continue to hide beyond our view, and our understanding.

เป็นสิ่งที่ยังยากเกิน กว่าเราจะมองเห็นหรือเข้าใจ

Enter brain organoids, which function like human brains

สมองแบบย่อ ทำงานเหมือนสมองมนุษย์

but aren’t part of an organism.

แต่ไม่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต

Each one comes from an undifferentiated stem cell,

แต่ละอันมาจาก เซลล์ต้นกำเนิดที่ยังไม่พัฒนา

which is a cell that can develop into any tissue in the body,

ซึ่งเป็นเซลล์ที่สามารถเจริญไปเป็น เนื้อเยื่อต่าง ๆ ในร่างกาย

from bone to brain.

จากกระดูก ถึงสมอง

Scientists can make undifferentiated stem cells from skin cells.

นักวิทยาศาสตร์สามารถนำเซลล์ผิวหนัง มาสร้างเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่ยังไม่พัฒนา

That means they can take a skin sample from a person with a particular condition

นั่นหมายความว่าเราสามารถเอาตัวอย่างผิวหนัง ของคนที่มีอาการตามที่ต้องการศึกษา

and generate brain organoids from that person.

แล้วเพาะเลี้ยงสมองแบบย่อของคน ๆ นั้น

The hardest part of growing a brain organoid,

ส่วนที่ยากที่สุดของการเพาะสมองแบบย่อ

which stumped scientists for years,

และหยุดยั้งนักวิทยาศาสตร์ไปหลายปี

was finding the perfect combination of sugars, proteins, vitamins, and minerals

คือการหาสัดส่วนที่เหมาะสมของน้ำตาล วิตามิน และแร่ธาตุ

that would induce the stem cell to develop a neural identity.

ที่จะชักนำให้สเต็มเซลล์พัฒนา ไปเป็นเซลล์ประสาท

That was only discovered recently, in 2013.

ซึ่งมันเพิ่งถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ เมื่อปี ค.ศ.2013

The rest of the process is surprisingly easy.

ขั้นตอนที่เหลือนั้นง่ายอย่างน่าตกใจ

A neural stem cell essentially grows itself,

โดยพื้นฐานแล้ว สเต็มเซลล์ประสาท เจริญเติบโตด้วยตัวมันเอง

similar to how a seed grows into a plant,

คล้าย ๆ กับการที่เมล็ดเติบโตเป็นต้นกล้า

all it needs are the brain’s equivalents of soil, water, and sunlight.

เปรียบสมองเป็นต้นกล้า ทั้งหมดที่มันต้องการก็คือ ดิน น้ำและแสงแดด

A special gel to simulate embryonic tissue,

เจลพิเศษที่เลียนแบบเนื้อเยื่อตัวอ่อน

a warm incubator set at body temperature,

และตู้อบตั้งไว้ที่อุณหภูมิร่างกาย

and a bit of motion to mimic blood flow.

และการเคลื่อนไหวอีกนิดหน่อย เพื่อเลียนแบบการไหลของเลือด

The stem cell grows into a very small version

สเต็มเซลล์โตไปเป็นเวอร์ชั่นจิ๋วของ

of an early-developing human brain,

สมองมนุษย์ที่เพิ่งพัฒนา

complete with neurons that can connect to one another

ครบด้วยประสาทที่สามารถเชื่อมต่อถึงกัน

and make simplified neural networks.

และสร้างโครงข่ายประสาทง่าย ๆ

As mini brains grow, they follow all the steps of fetal brain development.

สมองเวอร์ชั่นจิ๋วนี้พัฒนาตามลำดับขั้น เหมือนสมองขนาดปกติ

By observing this process, we can learn how our neurons develop,

ด้วยการเฝ้าสังเกตกระบวนการนี้ เราได้เรียนรู้ว่าประสาทของเราพัฒนามาอย่างไร

as well as how we end up with so many more of them in our cortex,

และทำไมเราถึงมีประสาทอีกมากมายในคอร์เท็กซ์

the part responsible for higher cognition like logic and reasoning,

ซึ่งช่วยให้เราสามารถใช้การรับรู้และเข้าใจ ขั้นสูงเช่น ตรรกศาสตร์และการให้เหตุผล

than other species.

ที่เรามีมากกว่าสายพันธุ์ไหน ๆ

Being able to grow brains in the lab, even tiny ones,

ด้วยความที่สามารถเพาะสมองในห้องทดลอง แม้ว่าจะเป็นสมองอันจิ๋ว

raises ethical questions, like:

ก่อให้เกิดคำถามทางจริยธรรม เช่น

Can they think for themselves, or develop consciousness?

พวกมันสามารถคิดด้วยตัวเองได้ไหม

And the answer is no, for several reasons.

และคำตอบคือ ไม่ ด้วยเหตุผลหลาย ๆ อย่าง

A brain organoid has the same tissue types as a full-sized brain,

สมองแบบย่อมีเนื่อเยื่อชนิดเดียวกับ สมองขนาดปกติ

but isn’t organized the same way.

แต่เนื่อเยื้อไม่ได้ถูกจัดเรียงในรูปแบบเดียวกัน

The organoid is similar to an airplane

สมองแบบย่อนั้นคล้ายกับเครื่องบิน

that’s been taken apart and reassembled at random;

ที่ถูกถอดชิ้นส่วนและประกอบขึ้นใหม่แบบสุ่ม

you could still study the wings, the engine, and other parts,

คุณยังสามารถศึกษา ปีก เครื่องยนต์ และชิ้นส่วนอื่น ๆ

but the plane could never fly.

แต่เครื่องบินนั้นไม่สามารถบินได้

Similarly, a brain organoid allows us to study different types of brain tissue,

เช่นกัน สมองแบบย่อช่วยให้เราศึกษา เนื่อเยื่อชนิดต่าง ๆ ของสมอง

but can’t think.

แต่มันไม่มีความคิด

And even if mini brains were organized like a real brain,

แต่ถึงแม้ว่าสมองอันจิ๋วนี้จะถูกจัดเรียง ให้เหมือนสมองจริง

they still wouldn’t be able to reason or develop consciousness.

มันก็ยังไม่สามารถที่จะใช้เหตุผลหรือพัฒนา จนมีการตระหนักรู้

A big part of what makes our brains so smart is their size,

และส่วนสำคัญที่ทำให้สมองของเรานั้นฉลาด คือขนาดของมัน

and mini brains have only about 100,000 neurons

สมองอันจิ๋วมีอยู่แค่ 100,000 เซลล์ประสาท

compared to the 86 billion in a full-sized brain.

เปรียบเทียบกับ 86 พันล้านเซลล์ ในสมองขนาดปกติ

Scientists aren’t likely to grow larger brain organoids anytime soon.

และนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่วางแผน ที่จะเพาะสมองแบบย่อที่มีขนาดใหญ่กว่านี้

Without blood vessels to feed them,

เพราะไม่มีเส้นเลือดที่ใช้หล่อเลี้ยง

their size is limited to one centimeter at most.

ขนาดของมันถูกจำกัดอยู่ที่มากสุด แค่หนึ่งเซนติเมตร

Finally, mini brains aren’t able to interact with the outside world.

ท้ายที่สุด สมองอันจิ๋วไม่สามารถปฏิสัมพันธ์ กับโลกภายนอก

We learn by interacting with our environments: receiving inputs

เราเรียนรู้ด้วยการปฏิสัมพันธ์กับ สิ่งแวดล้อม: รับข้อมูลเข้า

through our eyes, ears, and other sensory organs, and reacting in turn.

ด้วยตา หูและอวัยวะรับรู้อื่น ๆ ของเรา จากนั้นจึงมีปฏิกริยาตอบสนอง

The complex neural networks that underlie conscious thoughts and actions

โครงข่ายประสาทอันซับซ้อนที่เป็นพื้นฐานของ การตระหนักทางความคิดและการกระทำ

develop from this feedback loop.

ซึ่งพัฒนามาจากการมีปฏิสัมพันธ์และการรับรู้

Without it, the organoids can never form a functional network.

เมื่อปราศจากมัน สมองแบบย่อก็ไม่สามารถ สร้างโครงข่ายที่ทำงานได้จริง

There’s nothing quite like the actual human brain,

มันไม่มีอะไรที่จะเหมือนกับสมองจริง ๆ ของมนุษย์

but mini brains are an unprecedented tool

แต่สมองอันจิ๋วก็เป็นเครื่องมือที่ไม่เคยมีมาก่อน

for studying everything from development to disease.

ที่ใช้ศึกษาทุก ๆ อย่างจากการพัฒนาของสมอง ไปจนถึงโรคต่าง ๆ ได้

With luck, these humble organoids can help us discover

สมองแบบย่อเหล่านี้สามารถช่วยให้เราค้นพบ

what makes the human brain unique,

ว่าอะไรที่ทำให้สมองมนุษย์แตกต่าง

and maybe bring us closer to answering the age-old question:

และบางทีอาจจะพาเราเข้าไปไกล้คำตอบ ของคำถามที่มีมานานแล้วว่า

what makes us human?

อะไรที่ทำให้เราเป็นมนุษย์