ข้อจำกัดของประสาทสัมผัสสำหรับประถม กลความดันอากาศสำหรับอนุบาล

เมื่อวันอังคารผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์มาครับ เด็กประถมได้ทำกิจกรรมเกี่ยวกับข้อจำกัดของประสาทสัมผัส ได้พบว่าตาเรามีจุดบอดที่รับแสงไม่ได้ ได้เข้าใจว่าตาของเราและสัตว์อื่นๆน่าจะเห็นสีแบบต่างๆกันเพราะลักษณะลูกตาและเซลล์รับแสงมีหลายแบบต่างๆกัน และได้ทดลองพบว่าผิวหนังของเราตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแต่วัดอุณหภูมิโดยตรงได้แย่มากครับ เด็กอนุบาลสามได้หัดเล่นกลน้ำไม่ไหลออกจากแก้วด้วยความดันอากาศครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “สารพันมายาสำหรับประถม กลความดันอากาศสำหรับอนุบาล” ครับ)

สัปดาห์นี้เด็กประถมได้เรียนรู้เกี่ยวกับข้อจำกัดของประสาทสัมผัสต่อจากสัปดาห์ที่แล้วครับ กิจกรรมแรกคือจุดบอดในดวงตาของเราทุกคน ผมให้เด็กๆเขียนตัวหนังสือหรือสัญญลักษณ์เล็กๆให้ห่างกันสัก 10 เซนติเมตรในแนวบรรทัดเดียวกัน

จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี
 

ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบน จุดบอดตาซ้ายของเราพอดี

ถ้าท่านไม่มีกระดาษลองใช้ตัวหนังสือข้างล่างนี่ก็ได้ครับ แต่อาจต้องขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์หน่อย:
 
 
A                                                                                              B
 
 
ลองหลับตาซ้ายแล้วใช้ตาขวามองตัว A ดู ตอนแรกท่านจะเห็นตัว B ด้วย แต่ถ้าขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์ที่ระยะที่เหมาะสม อยู่ๆตัว B ก็จะหายไป และท่านก็จะเห็นพื้นขาวแถวๆนั้นแทน

 
ส่องหาจุดบอดในตากันใหญ่ครับ
ส่องหาจุดบอดในตากันใหญ่ครับ
 
ที่น่าสนใจก็คือสมองเราจะมั่วเองขึ้นมาเลยว่าเราควรจะเห็นอะไรตอนที่แสงจากตัวอักษรตกลงบนจุดบอดพอดี แทนที่จะเห็นจุดดำๆเพราะไม่มีแสงตรงจุดบอด สมองวาดรูปให้เสร็จเลยว่าควรจะเห็นสีพื้นข้างหลังของตัวอักษร
 
สาเหตุที่เรามีจุดบอดในตาก็เพราะว่าเรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของ จอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind spot นั่นเอง
 
จุดบอดหรือ Blind spot อยู่ตรงที่เส้นประสาทรวมกันเป็นเส้นลากจากภายในลูกตาออกมาด้านหลัง ไปยังสมอง
(ภาพจาก http://transitionfour.wordpress.com/tag/blind-spot/)
ตาของปลาหมึกจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา
 
ต่อไปผมก็ให้เด็กๆดูภาพเซลล์รับแสงที่เรตินาที่ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ครับ:
ภาพเซลล์รับแสงในเรตินา มีแบบเป็นแท่งๆเรียกว่า Rod และแบบแหลมๆเรียกว่า Cone
ภาพเซลล์รับแสงในเรตินา มีแบบเป็นแท่งๆเรียกว่า Rod และแบบแหลมๆเรียกว่า Cone (ภาพจาก http://fineartamerica.com/featured/4-rods-and-cones-in-retina-omikron.html)

จะเห็นว่าเซลล์รับแสงมีรูปทรงแบ่งเป็นสองแบบนะครับ คือแบบแท่งๆเรียกว่า Rod และแบบแหลมๆที่เรียกว่า Cone

เซลล์แท่งๆที่เรียกว่า Rod จะมีจำนวนมาก ไวแสง แต่ใช้แยกสีต่างๆไม่ได้ เวลาแสงน้อยเราถึงไม่ค่อยเห็นสีต่างๆครับ เพราะเซลล์ชนิดนี้เท่านั้นที่ยังส่งสัญญาณว่ามีแสงมากระทบได้ เซลล์ Rod จะไวแสงกับแสงสีฟ้าๆเขียวๆได้ดี แต่จะรับสีแดงได้น้อยมาก

เซลล์แหลมๆที่เรียกว่า Cone จะมีจำนวนน้อยกว่า แต่จะอยุ่หนาแน่นในบริเวณหลังเลนส์ลูกตา เซลล์พวกนี้แบ่งเป็นประเภทย่อยๆ 3 แบบในตาของคน แต่ละแบบจะไวแสงสีต่างๆคือสีแดง เขียว และน้ำเงินครับ ความแรงของสัญญาณจากเซลล์ต่างๆจะถูกสมองแปลผลว่าสิ่งที่เห็นมีสีอะไรครับ

ความไวแสงของเซลล์ Rod และเซลล์ Cone สามประเภทในตาคนครับ
ความไวแสงของเซลล์ Rod และเซลล์ Cone สามประเภทในตาคนครับ (จาก https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell)

 ผมเล่าว่าสัตว์อื่นๆมีเซลล์รับแสงที่ต่างจากเรา ดังนั้นความสามารถในการมองเห็นสีต่างๆก็จะต่างออกไป บางชนิดแยกสีได้น้อยกว่าเรา บางชนิดสามารถเห็นสีที่เรามองไม่เห็นเช่นงูบางชนิดตรวจจับแสงอินฟราเรดหรือคลื่นความร้อนในที่มืดได้ แมลงหรือนกหลายมองเห็นแสงอัลตร้าไวโอเล็ทที่เรามองไม่เห็น ผมให้เด็กๆดูวิดีโอเป็นไอเดียว่าสัตว์อาจจะมองเห็นต่างจากเราอย่างไร โดยเน้นว่าเป็นการเดาจากข้อมูลต่างๆที่มี แต่เราก็ไม่เคยเป็นสัตว์ประเภทต่างๆ ดังนั้นเราก็อย่าไปปักใจเชื่อมั่นวิดีโอนัก คลิปที่ดูอยู่นี่ครับ:

ต่อไปเด็กๆได้ทำการทดลองใช้มือวัดอุณหภูมิกันครับ เรามีกาละมังสามใบ ใบแรกใส่น้ำร้อน (เกือบๆ 50 องศา) ใบที่สองใส่น้ำอุณหภูมิห้อง (ประมาณ 30 องศา) ใบสุดท้ายใส่น้ำและน้ำแข็งให้เย็นๆ (ประมาณใกล้ๆ 0 องศา) แล้วเราก็เอามือจุ่มที่ในน้ำร้อนใบแรก และอีกมือจุ่มในน้ำเย็นใบสุดท้าย จุ่มไว้นานเท่าที่ทนได้ (อย่างน้อยสัก 10 วินาที) แล้วเอามือทั้งสองมาจุ่มในน้ำอุณหภูมิห้องแล้วให้สังเกตความรู้สึกครับ

มือทั้งสองข้างเราจะรู้สึกไม่เหมือนกันครับ แม้ว่าจะอยู่ในน้ำอุณหภูมิห้องเหมือนๆกัน เด็กๆได้เข้าใจว่าเราไม่สามารถไว้ใจมือของเราในการวัดอุณหภมิได้ คล้ายๆว่ามือเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้แต่วัดอุณหภูมิไม่ได้

ผมถามว่าถ้างั้นเราวัดอุณหภูมิอย่างไรดีล่ะ เด็กๆก็บอกว่าให้ใช้เทอร์โมมิเตอร์สิ ผมก็เอาเทอร์โมมิเตอร์ที่เตรียมมาให้เด็กลองใช้กันครับ

เด็กๆใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดวัดอุณหภูมิครับ
เด็กๆใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดวัดอุณหภูมิครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับสอง โรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมให้ทดลองหัดเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงแบบเดียวกับห้องสามทับหนึ่งเมื่อสัปดาห์ที่แล้วครับ

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรง เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ ผมเคยทำคลิปวิธีทำไว้ที่ช่องเด็กจิ๋วและดร.โก้ครับ:

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะ รับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

เด็กๆเล่นกันใหญ่ครับ คนละหลายรอบ:

One thought on “ข้อจำกัดของประสาทสัมผัสสำหรับประถม กลความดันอากาศสำหรับอนุบาล”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *