วิทย์ประถม: ทดลองหาจุดบอดในตา และภาพลวงตาต่างๆ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์พ่อโก้ที่ศูนย์การเรียนปฐมธรรมครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล เราคุยกันเรื่องทุกสิ่งทุกอย่างที่เรารับรู้เกิดจากการที่สมองตีความ/วาดรูป/รู้สึก/เข้าใจกันทั้งนั้น เด็กโตดูคลิปบริษัท Neuralink ที่ผู้ป่วยอัมพาตใช้คลื่นไฟฟ้าจากสมองควบคุมคอมพิวเตอร์และแขนหุ่นยนต์ เด็กๆทุกคนทำการทดลองหาจุดบอดในดวงตากัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

เด็กๆประถมต้นได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลแยกร่าง:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเล่าให้เด็กๆคิดตามว่าการรับรู้ต่างๆของเรา เราเห็นอะไร เราได้ยินอะไร เรารับรสชาติอะไร เราได้กลิ่นอะไร เราสัมผัสอะไร ต่างเกิดจากการที่สมองตีความสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งมาตามเส้นประสาทที่เชื่อมกับอวัยวะในร่างกาย การตีความนี้มีประโยชน์ทำให้พวกเรามีชีวิตอยู่ได้ในโลก เรามักจะเข้าใจผิดว่าทุกสิ่งทุกอย่างที่เรารับรู้มีความถูกต้องตรงกับความเป็นจริง แต่เราอาจตีความผิด รับรู้ผิดๆ จำผิดๆ และเข้าใจอะไรผิดๆก็ได้ ดังนั้นเราต้องระมัดระวังว่าเรารับรู้และเข้าใจสิ่งต่างๆอย่างไร

ผมให้เด็กๆดูภาพลวงตาต่างๆ ให้เห็นข้อจำกัดของสมองในการตีความที่ผิดพลาดต่างๆ

เช่นให้ดูภาพนี้:

เด็กๆเห็นนักเต้นหญิงหมุน บางคนเห็นหมุนทวนเข็มนาฬิกา บางคนเห็นหมุนตามเข็มนาฬิกา และสามารถเห็นสลับการหมุนได้ด้วย เพราะสมองพยายามแปลการเคลื่อนที่ของเงาแบนๆให้เป็นสิ่งของสามมิติ และเงาดำๆสามารถตีความได้ว่าหมุนทวนหรือตามเข็มนาฬิกาก็ได้

มีคนทำภาพนักเต้นรำโดยใส่เส้นสีต่างๆให้บอกใบ้สมองว่าควรตีความว่าหมุนแบบไหน วิธีดูคือพยายามมองไปที่รูปซ้ายหรือขวา แล้วค่อยมองคนตรงกลาง คนตรงกลางจะหมุนตามรูปซ้ายหรือขวาที่เรามองครับ:

ได้ทดลองดูว่าวัตถุโค้งๆอันไหนยาวกว่ากันครับ เนื่องจากไม่ได้ถ่ายวิดีโอไว้ ขอเอาคลิปที่ถ่ายทำกับเด็กจิ๋วมาให้ดูแทนนะครับ:

ถ้าอยากลองเล่นเองที่บ้านลองตัดตามแบบข้างล่างนี้ก็ได้ครับ ตัดกระดาษตามแบบเพื่อดูว่าอันไหนยาวกว่ากันครับ:

ให้ดูภาพลวงตาที่แสดงว่าตาเรามองเห็นชัดๆในบริเวณเล็กๆเท่านั้น ส่วนที่มองไม่ชัดสมองจะวาดตามที่คาด ภาพแรกคือภาพข้างล่างนี้ เมื่อเราขยับตาเพื่อดูจุดที่เส้นตรงตัดกัน สีของจุดกลมๆเหล่านั้นเปลี่ยนไปมาระหว่างขาวกับดำ และถ้าเรามองนิ่งๆที่จุดเดียว เราจะไม่เห็ฯจุดกลมอื่นๆไกลจากที่จุดที่เรามอง แต่จะเห็นเป็นเส้นตรงตัดกันครับ:

ภาพที่สอง จำนวนแท่งสี่เหลี่ยมเปลี่ยนไปขึ้นกับว่าเรามองด้านบนหรือด้านล่างของภาพครับ แสดงว่าตาเราเห็นได้ชัดๆในบริเวณเล็กๆเท่านั้น ไม่สามารถเห็นภาพใหญ่ภาพรวมพร้อมๆกันได้ ปกติตาเราจะต้องขยับไปมาเพื่อดูภาพใหญ่ตลอดครับ:

ได้ดูภาพลวงตาเกี่ยวกับขนาด พื้นโต๊ะทั้งสองมีขนาดเท่ากัน โดยเราพิมพ์ภาพบนกระดาษแล้วตัดออกมาเทียบกัน

ภาพยักษ์สองตัวมีขนาดเท่ากันถ้าเอาไม้บรรทัดทาบ แต่เราจะเห็นตัวบนใหญ่กว่า เพราะเราเห็นเส้นรอบๆทำให้รู้สึกถึงความลึก และเข้าใจว่าตัวบนอยู่ลึกเข้าไปมากกว่า สมองจึงตีความว่ามันตัวใหญ่กว่า

เรื่องนี้เป็นเรื่องเดียวกันกับการที่เรารู้สึกว่าดวงจันทร์ใกล้ๆขอบฟ้ามีขนาดใหญ่กว่าตอนอยู่สูงๆมาก เราเป็นสัตว์ที่มีชีวิตในแนวราบเป็นส่วนใหญ่ จึงให้นำ้หนักระยะทางแนวราบกับแนวดิ่งไม่เท่ากัน จึงเห็นขนาดดวงจันทร์ใหญ่เล็กไม่เท่ากันเมื่อตำแหน่งมันเปลี่ยนไป

ให้ดูวงกลมส้มสองวง ให้เด็กๆดูว่าวงกลมไหนใหญ่กว่ากัน พอใช้ไม้บรรทัดวัดปรากฎว่าเท่ากัน แสดงว่าสมองใช้การเปรียบเทียบรอบๆเพื่อตัดสินขนาดด้วย

จากนั้นเราทำการทดลองเรื่องจุดบอดในดวงตากัน

เรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของจอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind Spot นั่นเอง

ตาของปลาหมึกทั้งหลายจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา

วิธีดูว่าเรามีจุดบอดก็ทำได้ง่ายมากครับ แค่เขียนตัวหนังสือหรือสัญญลักษณ์ตัวเล็กๆบนแผ่นกระดาษสองตัว ให้อยู่ในแนวบรรทัดเดียวกันแต่ห่างกันสักหนึ่งฝ่ามือ จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี

ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบนจุดบอดตาซ้ายของเราพอดี

คราวนี้ผมพิมพ์ภาพจุด และกากบาท บนพื้นหลังมีเส้นสีต่างๆ:

ในภาพนี้ให้ใช้ ตาขวา มองแผ่นทดลอง โดย จ้องที่จุดสีดำ ทางซ้าย อย่ามองไปที่กากบาทโดยตรง จากนั้นค่อย ๆ ขยับระยะห่างระหว่างตากับแผ่นเข้าออก เมื่อระยะเหมาะสม กากบาทจะหายไปจากการมองเห็น แม้ว่าจริง ๆ แล้วกากบาทยังอยู่บนแผ่นเหมือนเดิม (สามารถทดลองกับภาพบนจอนี้ได้เลยครับ)

เหตุผลคือ เมื่อเราจ้องที่จุด แสงจากจุดจะตกลงบน ฟอเวีย หรือจุดรับภาพชัด ซึ่งเป็นบริเวณที่มีเซลล์รับแสงหนาแน่น จึงมองเห็นจุดได้ชัดเจน ส่วนแสงจากกากบาทในบางระยะจะตกลงตรง จุดบอด หรือบริเวณจานประสาทตา ซึ่งไม่มีเซลล์รับแสง สมองจึงไม่ได้รับข้อมูลภาพจากกากบาท ทำให้เรารู้สึกว่ากากบาท “หายไป”

ที่น่าสนใจคือ ปกติเราไม่รู้สึกว่ามีจุดบอด เพราะสมองจะเติมภาพจากบริเวณรอบ ๆ เข้ามาแทน เช่น สีพื้นหลังหรือเส้นต่อเนื่อง ทำให้ภาพที่เรารับรู้ดูสมบูรณ์ ทั้งที่จริง ๆ แล้วมีบางจุดในลานสายตาที่ไม่มีข้อมูลจากตาโดยตรง

ขณะที่กากบาทหายไป ถ้าเราเอานิ้วไปจิ้มๆบริเวณนั้น ปลายนิ้วเราจะหายไปด้วยครับ แต่ถ้าเลื่อนนิ้วจนจุดบอดอยู่กลางๆนิ้ว เราจะเห็นนิ้วของเราอีกครั้ง

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมเล่าเรื่องการส่งสัญญาณไฟฟ้าเข้าออกระหว่างสมองกับร่างกายส่วนอื่นๆนิดหน่อย แล้วให้ดูคลิปผู้ป่วยอัมพาตใช้คลื่นไฟฟ้าจากสมองควบคุมคอมพิวเตอร์และแขนหุ่นยนต์:

วิดีโอนี้นำเสนอเรื่องราวของ ออเดรย์ หญิงสาวผู้ได้รับบาดเจ็บจากอุบัติเหตุทางรถยนต์จนเป็นอัมพาตตั้งแต่ช่วงคอลงไปเมื่อ 20 ปีก่อน ซึ่งส่งผลกระทบต่อความสามารถในการวาดภาพและการใช้ชีวิตของเธออย่างมาก ออเดรย์ได้กลายเป็นสตรีคนแรกที่เข้าร่วมการทดลองทางคลินิกกับ Neuralink ซึ่งเป็นเทคโนโลยีอินเทอร์เฟซระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้เธอสามารถสื่อสารและสั่งการอุปกรณ์ต่างๆ ได้ด้วยความคิด

ด้วยเทคโนโลยีนี้ เธอสามารถกลับมาวาดภาพได้อีกครั้งผ่านการควบคุมเคอร์เซอร์ด้วยสมอง ซึ่งช่วยให้เธอรู้สึกถึงความเป็นอิสระและได้ตัวตนของเธอกลับคืนมา

ทีมงาน Neuralink ได้นำเสนอแขนกลเพื่อให้เธอสามารถทดลองควบคุมการวาดภาพบนผืนผ้าใบจริงได้ ช่วยเพิ่มศักยภาพในการใช้ชีวิตประจำวันและความเป็นอิสระมากขึ้น

ออเดรย์แสดงความภาคภูมิใจที่มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้ โดยหวังว่าเทคโนโลยีนี้จะช่วยให้ผู้ที่เป็นอัมพาตรายอื่นๆ ในอนาคตไม่ต้องเผชิญกับความทุกข์ทรมานใจและมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น