การสูดกลิ่นในขณะที่กำลังจดจำและได้รับกลิ่นอีกครั้งในขณะนอนหลับสามารถเพิ่มความจำได้

หัวข้องานวิจัยเรื่อง Odor Cues During Slow-Wave Sleep Prompt Declarative Memory Consolidation

ที่มา วารสาร SCIENCE, 9 MARCH 2007, VOL 315, p1426-1429

ช่วงเวลาที่เรานอนหลับนอกจากที่ร่างกายจะได้พักผ่อนแล้วยังมีประโยชน์ที่สำคัญมากอย่างหนึ่ง คือ การนอนจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเปลี่ยนความจำระยะสั้น (short-term memory) ให้เป็นความจำระยะยาว ( long-term memory) โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่า memory consolidation ทฤษฏีเกี่ยวกับความจำส่วนหนึ่งเชื่อว่าความจำใหม่ที่เพิ่งถูกบันทึกไว้จะถูกกระตุ้นอีกครั้งในขณะที่เรานอนหลับเพื่อเปลี่ยนให้เป็นความจำที่เก็บไว้ในสมองได้ยาวนาน

โดยทั่วไปแล้วความจำแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลัก คือ
1. Declarative memory เป็นความจำที่เราสามารถใช้สติระลึกถึงข้อมูลเหล่านั้นได้ (conscious access)
Sematic memory ความจำเกี่ยวกับข้อเท็จจริงและความรู้ทั่วไป (world knowledge) เช่น วิชาการต่างๆ ความหมายของคำศัพท์ เนื้อหาวิชา เป็นต้น
Episodic memory ความจำเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตของเราเอง อาจเรียกว่า autobiographical memory เช่น บรรยากาศงานเลี้ยงรุ่น วันรับน้องก้าวใหม่ นั่งเครื่องบินเป็นครั้งแรก เป็นต้น

2. Non-declarative memory เป็นความจำที่ตัวเราเองไม่รู้สึกตัว (non-conscious access) เช่น ขณะที่เรากระโดดตบลูกแบด สมองต้องจดจำกระบวนท่าต่างๆ มากมายตั้งแต่จับลูกอย่างไร ก้าวขาแบบไหน ออกแรงเท่าไหร่ ซึ่งเราไม่ได้ใส่ใจเลยว่าแต่ละอิริยาบถกว่าที่ลูกแบดจะถูกตบมันมีขั้นตอนการทำงานอะไรบ้าง (แบบภาพ slow motion ไงครับ)
Procedural memory ความจำที่เกี่ยวกับทักษะและการเคลื่อนไหว
Conditioned learning การเรียนรู้แบบมีเงื่อนไข คงจำได้นะครับที่มีการทดลองเกี่ยวกับการสั่นกระดิ่งให้เป็นเงื่อนไขว่าสุนัขจะได้รับอาหาร
Non-associative learning อันนี้เป็นการเรียนรู้แบบง่ายๆ มีชนิดย่อยๆ คือ habituation ลดการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้น และ sensitization เพิ่มการตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้น

เนื่องจากข้อมูลการรับสัมผัส (ภาพ เสียง กลิ่น และอื่นๆ) ซึ่งจัดเป็น sensory inputs ทุกอย่างต้องถูกบันทึกในสมองในขั้นที่เรียกว่า sensory register จากนั้นจึงจะเข้าไปสู่ขั้นต่อไปคือ short-term memory และความแตกต่างที่สำคัญของการรับสัมผัสกลิ่นคือ เส้นประสาทนำส่งกลิ่นไม่ได้ไปถ่ายทอดให้เซลล์ประสาทในธารามัส (thalamus) เหมือนเส้นประสาทอื่นๆ หากแต่มันเกิดไซแนปส์ที่สมองระดับสูงกว่า เช่น ฮิปโปแคมปัส (hippocampus) ซึ่งมีส่วนในการปรับเปลี่ยนและควบคุมความจำแบบ declarative memory และในการทดลองนี้ใช้กลิ่นเป็นตัวชี้นำการกระตุ้นความจำในช่วงที่นอนหลับเนื่องจากไม่ได้รบกวนกระบวนการนอนโดยธรรมชาติดดยสังเกตจากคลื่นไฟฟ้าของสมองที่เหมือนการนอนตามปกติ ซึ่งแตกต่างจากการรับสัมผัสทางเสียงและการมองเห็นที่รบกวนการนอนหลับได้

วิธีการทดลอง
ให้ผู้ทดลองจำวัตถุในตำแหน่งต่างๆ กัน ซึ่งเรียกการทดลองนี้ว่า two-dimensional (2D) object location memory task แบ่งผู้ทดลองออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ คือ กลุ่มหนึ่งสูดดมกลิ่นกุหลาบด้วยในขณะที่กำลังเรียนรู้และจดจำข้อมูลตำแหน่งของวัตถุ และอีกกลุ่มไม่ได้รับกลิ่นกุหลาบแต่อย่างใด โดยทำการทดลองในช่วง หัวค่ำก่อนจะนอน
(21.30-22.30) จากนั้นผู้เข้าร่วมการทดลองจะเข้านอนในเวลาประมาณห้าทุ่ม

กลุ่มที่ 1 เป็นกลุ่มที่ได้กลิ่นกุหลาบตอนที่จำตำแหน่งภาพ เมื่อสังเกตเห็นคลื่นไฟฟ้าในขณะที่นอนหลับเริ่มเป็น slow wave sleep ก็ให้ดมกลิ่นกุหลาบอีกครั้ง
กลุ่มที่ 2 เป็นกลุ่มที่ไม่ได้ให้กลิ่นกุหลาบตอนที่เรียนรู้แต่มาให้ตอนที่เกิด slow wave sleep
กลุ่มที่ 3 เป็นกลุ่มทดลองได้รับกลิ่นอีกครั้งในช่วงท้ายของการนอนหลับที่เป็น Rapid Eye Movement (REM)
กลุ่มที่ 4 ได้รับกลิ่นกุหลาบตอนที่กำลังจดจำภาพและได้อีกครั้งในช่วงที่ยังตื่นตัวอยู่ก่อนที่จะเข้านอน

ตื่นตอนเช้าประมาณ 7.00-7.30 ก็ทำการทดสอบว่าจำตำแหน่งวัตถุได้มากน้อยเพีงใด

ผลการทดลอง
1. เฉพาะกลุ่มแรกที่ได้ดมกลิ่นกุหลาบระหว่างจดจำตำแหน่งภาพและระหว่างการนอนอีกครั้งในช่วงที่เรียกว่า slow wave sleep สามารถจดจำแน่งของวัตถุได้มากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
2. เมื่อทำการทดลอง fMRI ประกอบกัน พบว่าสมองส่วนฮิปโปแคมปัสซีกซ้ายซึ่งเรียกว่า left anterior hippocampus และ left posterior hippocampus ถูกกระตุ้นในระหว่างที่ให้ดมกลิ่นกุกลาบในช่วง slow wave sleep
3. การดมกลิ่นไม่มีผลต่อความจำประเภท procedural memory เช่น ความจำที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ทักษะการทำงาน หรือ เล่นดนตรีและกีฬา เป็นต้น เนื่องจากสมองส่วนที่ทำหน้าที่คือ striatum, cerebral cortex และ cerebellum และไม่พบว่าถูกกระตุ้นระหว่างการดมกลิ่น

สรุปผลการทดลอง
การให้กลิ่นกุหลาบ (สองครั้ง คือ ตอนที่เก็บข้อมูลเข้าสมอง กับตอนที่กระตุ้นสมองเพื่อเอาข้อมูลอันนั้นมาถ่ายโอน) เป็นตัวชี้นำกระบวนการรื้อฟื้นความจำในช่วนการนอนหลับในช่วง slow wave sleep ทำให้สมองเกิด memory consolidation สามารถเปลี่ยนความจำระยะสั้นให้เป็นความจำระยะยาวได้เพิ่มขึ้น และสมองส่วนที่ทำหน้าที่นี้คือฮิปโปแคมปัสเนื่องจากเป็นความจำประเภท declarative memory

โดยส่วนตัวผมคิดว่าการทดลองนี้เป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่นะครับ ทำอย่างไรจะทำให้คนเราจดจำได้ดีขึ้นนอกจากที่เราเรียนรู้ให้เชื่อมโยงสัมพันธ์กับความรู้เดิม ตั้งใจจริงในการเก็บความรู้อย่างเป็นระบะ รวมทั้งต้องอ่านหนังสือทบทวนตำราบ่อยๆ แล้ว ผลการทดลองนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่ชี้ว่ากลิ่นมีส่วนกระตุ้นการโอนถ่ายความจำระยะสั้นจากฮิปโปแคมปัสไปเก็บไว้ในแหล่งเก็บความจำระยะยาวในสมองชั้นสูง เช่น neocortex ซึ่งอาจจะทำให้ aromatherapy มีบทบาทสำคัญต่องานวิจัยด้านการเรียนรู้และจดจำ และธุรกิจนี้อาจเฟื่องฟูในอนาคตมากยิ่งขึ้นก็เป็นได้ครับ

แต่อย่างไรก็ตามการทดลองนี้เป็นการศึกษาใน declarative memory สำหรับการเล่นกีฬา การเล่นดนตรี เหล่านี้เป็นทักษะที่เกิดจากการทำงานของ non-declarative memory ที่อาศัยกลไกและสมองส่วนอื่นๆที่ไม่ใช่ฮิปโปแคมปัส จึงไม่อาจนำผลสรุปนี้ไปเทียบเคียงได้