วิทย์ประถม: รู้จักผิวหนัง, วัดอุณหภูมิด้วยมือเชื่อถือไม่ได้

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ได้ทำความรู้จักกับผิวหนัง และทำการทดลองจุ่มมือในน้ำร้อนและน้ำเย็นให้สังเกตว่าเมื่อมือทั้งสองไปจุ่มในน้ำอุณหภูมิห้อง มือจะรู้สึกร้อนเย็นต่างกันทั้งๆที่อยู่ในที่อุณหภูมิเท่ากัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้คือผ้าเช็ดหน้าล่องหนและมอเตอร์ไซค์ล่องหน:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

จากนั้นเราคุยกันเรื่องผิวหนัง ผมก็เริ่มโดยถามเด็กก่อนว่าอวัยวะอะไรในร่างกายใหญ่ที่สุด เด็กๆก็เดาไปต่างๆนาๆมีทั้งสมอง ตับ กระเพาะ ปอด ก้น ขา จนในที่สุดผมก็เฉลยว่าผิวหนังเป็นอวัยวะใหญ่สุดในร่างกาย ถ้าลอกออกมาชั่งก็จะหนักประมาณ 1-2 กิโลกรัมสำหรับเด็ก และ 3-4 กิโลกรัมสำหรับผู้ใหญ่

ผมเริ่มถามเด็กๆว่าผิวหนังมีไว้ทำไม เด็กๆก็ตอบกันว่ามีไว้ห่อหุ้มตัว มีไว้รับแสง (เพราะเราจะสังเคราะห์วิตามิน D เมื่อแสงแดดโดนผิว) มีไว้กันเชื้อโรค มีไว้กันน้ำเข้าตัว ผมจึงเสริมอีกว่าผิวหนังใช้ควบคุมอุณหภูมิร่างกายเราด้วย เพราะเราเป็นสัตว์เลือดอุ่น ถ้าร้อนไปหรือหนาวไปเราจะตาย เราจึงใช้เหงื่อทำให้ตัวเราเย็นเวลาร่างกายเราร้อน นอกจากนี้เรายังมีเส้นประสาทที่ผิวหนังเพื่อส่งสัญญาณต่างๆไปยังสมองว่าเราจับอะไรหรือตัวเราไปโดนอะไร

ผมบอกเด็กๆว่าบนผิวหนังเรามีสิ่งมีชีวิตเล็กๆที่ตามองไม่เห็น คือแบคทีเรีย รา และยีสต์ประเภทต่างๆ  สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อยู่ร่วมกับเรามาตลอดชีวิต ปกติจะไม่เป็นโทษกับเรา และจะช่วยป้องกันไม่ให้สิ่งมีชีวิตเล็กๆอื่นๆที่อาจจะมีโทษเข้ามาแพร่พันธุ์บนร่างกายเรา นอกจากนี้ถ้าดูร่างกายเราทั้งหมด จำนวนเซลล์แบคทีเรียจะมีมากกว่าจำนวนเซลล์มนุษย์เลยทีเดียว (แบคทีเรียขนาดเล็กกว่าเซลล์มนุษย์มาก และปกติส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตรายกับเรา ส่วนน้อยเป็นอันตรายและเราเรียกพวกนั้นว่าเชื้อโรค)

จากนั้นผมก็เอารูปภาพภาคตัดของผิวหนังให้เด็กๆดู อธิบายว่าผิวหนังจะหนาประมาณ 2-3 มิลลิเมตร (เอาไม้บรรทัดให้เด็กๆดูว่า 2-3 มิลลิเมตรมันใหญ่แค่ไหน) ผิวส่วนนอกสุดเรียกว่า epidermis (อิปิ๊ เดอร์มิส, epi = บน, dermis = ผิวหนัง) จะมีเซลล์ที่ผลัดเปลี่ยนกันขึ้นมาตายที่ข้างบนสุดเรื่อยๆ เป็นด่านสำคัญในการป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอมจากภายนอกเข้ามาในร่างกายเราได้ ใต้ชั้น epidermis จะเป็นชั้น dermis ซึ่งจะมีเนื้อเยื่อยืดหยุ่นต่อกันทำให้ผิวหนังเป็นชิ้นเดียวกัน ใต้ลงไปอีกก็จะเป็นชั้นไขมันและกล้ามเนื้อ ถ้าผิวหนังเสียหายเช่นมีดบาด มีแผล หรือโดนไฟลวก เชื่อโรคและสิ่งแปลกปลอมอื่นๆจากภายนอกก็จะสามารถเข้าไปในร่างกาย ทำให้เราป่วยหรือตายได้

ผมก็เอารูปวาดขยายว่าผิวหนังมีหน้าตาอย่างไรเมื่อมองใกล้ๆ มีขน มีรากขน มีต่อมเหงื่อ มีเส้นประสาท มีกล้ามเนื้อ มีต่อมน้ำมัน และเส้นเลือด (ภาพเอามาจาก https://3dprintingindustry.com/news/postech-university-develops-3d-bioprinting-technique-grows-human-skin-just-2-weeks-115372/)

ผมชี้ส่วนประกอบของผิวหนังให้เด็กๆดู เริ่มจากรากขนที่เป็นกลุ่มเซลล์มีชีวิตที่สร้างขน (หรือผม ถ้าเป็นขนบนศีรษะ)ให้งอกยาวออกไปเรื่อยๆ โดยส่วนประกอบของขนจะเป็นโปรตีนพวกคล้ายๆเปลือกกุ้ง เล็บ และนอแรด ขณะที่สร้างถ้ามีเม็ดสีใส่เข้าไปในเส้นผม ผมก็จะมีสีต่างๆกัน ถ้าไม่มีเม็ดสี ผมก็จะเป็นสีขาวๆเรียกว่าผมหงอกนั่นเอง เด็กๆถามว่าทำไมผู้ชายผมสั้นกว่าผู้หญิง ผมก็บอกว่าจริงๆแล้วถ้าปล่อยให้ผมยาวไปเรื่อยๆ ผมผู้ชายก็ยาวได้เหมือนกัน แม้ว่าอาจจะช้ากว่าผู้หญิงบ้าง มีเด็กถามว่าหัวล้านเกิดจากอะไร ผมก็บอกว่าถ้าเซลล์ที่รากผมตาย เส้นผมก็จะไม่มี หรือถ้าเซลล์ผลิตผมเส้นเล็กๆ เส้นผมก็จะบางๆ เป็นอาการเริ่มของหัวล้าน

ใกล้ๆรากขนจะมีกล้ามเนื้อเล็กๆติดอยู่ เวลาเราหนาว กล้ามเนื้อจะหดตัว ทำให้ขนลุก คาดว่าเป็นขบวนการรักษาความอบอุ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งจะเห็นผลมากในสัตว์ที่มีขนมากๆ เพราะขนลุกแล้วขนจะพองเป็นเสื้อหนาวฟูๆกักอากาศไว้กันความร้อนรั่วไหล แต่คนเราขนน้อยเลยไม่รู้สึกอบอุ่นขึ้น

ในผิวหนังจะมีเส้นเลือดเยอะแยะ เพื่อส่งอาหาร อากาศและสิ่งจำเป็นอื่นๆให้เซลล์ผิวหนัง และนำของเสียจากเซลล์ผิวหนังไปทิ้ง เลือดที่วิ่งอยู่ในเส้นเลือดจะมีสีแดงสดถ้ามีออกซิเจนอยู่มาก เราเรียกว่าเลือดแดง ถ้าออกซิเจนถูกใช้ไป เลือดก็จะมีออกซิเจนน้อยและมีสีแดงคล้ำกว่า เราเรียกว่าเลือดดำ เวลามีดบาดแล้วเลือดไหลก็เป็นเพราะว่าผิวหนังมีเส้นเลือดเยอะแยะเต็มไปหมด พอมีดเข้าไปในผิวหนังจึงตัดโดนเส้นเลือดด้วย ทำให้เลือดไหล เวลากระทบกระแทกแรงๆแต่ผิวหนังไม่ขาดเราก็อาจมีรอยช้ำได้ รอยช้ำเกิดจากเส้นเลือดใต้ผิวหนังแตก เลือดไหลออกมานองใต้ผิดหนัง ถ้ารอนานพอ เลือดเหล่านี้ก็จะถูกย่อยสลายด้วยเซลล์เม็ดเลือดขาวและรอยช้ำก็จะหายไป

ในผิวหนังมีต่อมเหงื่อที่จะสร้างเหงื่อออกมาเพื่อให้ระเหยเป็นไอ พาความร้อนของร่างกายออกไปทิ้ง นอกจากนี้ยังมีเส้นประสาทหลายชนิดคอยส่งสัญญาณความรู้สึกต่างๆไปให้สมองแปลผล

จากนั้นผมก็อธิบายเรื่องการรักษาอุณหภูมิของร่างกายด้วยผิวหนัง โดยผมบอกว่าเราเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ถ้าตัวเราร้อนเกินไปหรือเย็นเกินไปเราจะตาย ดังนั้นร่างกายต้องมีขบวนการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้พอเหมาะ ถ้าร่างกายเราร้อนเกินไป เส้นเลือดบริเวณผิวหนังจะขยายตัว ให้เลือดไหลผ่านได้จำนวนมาก เลือดจะพาความร้อนจากส่วนลึกๆของร่างกายมายังผิว และทิ้งความร้อนออกไปนอกร่างกาย โดยอาจไปที่อากาศหรือน้ำรอบๆตัวโดยตรง หรือเกิดจากการที่เหงื่อระเหยเป็นไอ (ซึ่งเป็นขบวนการที่ต้องการความร้อน คือเหงื่อจะดูดความร้อนจากร่างกายออกไปทำเหงื่อให้เป็นไอ) เวลาเส้นเลือดขยายตัวเราจะเห็นผิวหนังมีสีแดงเข้มขึ้น นั่นทำให้เวลาเราร้อน หน้าเราจะแดง  (หลักการที่ของกลายเป็นไอจะดูดความร้อนนี้เป็นหลักการเดียวกับเครื่องปรับอากาศนั่นเอง โดยในเครื่องปรับอากาศ น้ำยาแอร์จะกลายเป็นไอแล้วดูดความร้อนจากอากาศรอบๆไปใช้ ทำให้อากาศรอบๆเย็น)

เวลาร่างกายเราหนาว เส้นเลือดบริเวณผิวหนังจะหดตัวเพื่อจำกัดให้เลือดไหลผ่านให้น้อยๆ จะได้ไม่เสียความร้อนทางผิวหนัง เวลาเส้นเลือดหดตัว เลือดแถวผิวหนังมีน้อย ผิวจึงมีสีซีด หน้าก็ซีด นอกจากนี้ถ้าพื้นที่ผิวมากๆ ร่างกายก็สามารถถ่ายเทความร้อนเข้าออกได้เร็ว ดังนั้นเวลาอากาศหนาว เราจึงมักจะขดตัวให้พื้นที่ผิวที่ถูกอากาศน้อยลง หรือไม่ก็กอดกันให้กลมๆเพื่อลดพื้นที่ผิวที่ถูกอากาศ

ผมอธิบายว่าทำไมเวลาเราร้อนเราถึงเหงื่อออก โดยบอกว่าเวลาร่างกายรู้สึกร้อน ผิวหนังจะปล่อยเหงื่อออกมา เมื่อเหงื่อเปลี่ยนจากน้ำเป็นไอ (ระเหย) เหงื่อก็จะดูดความร้อนรอบๆหยดเหงื่อไป ทำให้ร่างกายเราทิ้งความร้อนออกไปให้อากาศรอบๆ และร่างกายก็จะเย็นลง ถ้ามีลมพัด ก็จะทำให้เหงื่อระเหยได้ไวขึ้นเราจึงรู้สึกเย็นเร็วขึ้น

ต่อไปเด็กๆก็ทำการทดลองเรื่องการระเหยที่ดูดความร้อนออกไปจากผิวหนังของเรา ทำให้รู้สึกเย็น ผมพ่นแอลกอฮอล์ที่แขนเด็กๆ ให้ดูว่าแอลกอฮอล์เหลวระเหยหายไปจากผิวหนังแล้วผิวหนังจะเย็น ยิ่งเป่าก็ยิ่งเย็น

ผมเล่าเรื่องต่อไปว่าถ้าอากาศหนาวเย็นมากๆ แบบมีหิมะและน้ำแข็ง เส้นเลือดอาจจะหดตัวมากจนเลือดๆไปหล่อเลี้ยงอวัยวะริมๆไม่พอ ก็จะเกิดอาการหูหลุด นิ้วหลุด เนื้อตาย ถ้าหนาวมากไปติดต่อกัน ร่างกายก็จะทนไม่ไหว หยุดทำงานแล้วเราก็ตาย

ผมแทรกว่าความร้อนต่างๆที่เกิดในร่างกายเรานั้นเกิดจากการเปลี่ยนอาหารและอากาศเป็นพลังงานให้ร่างกายทำงานได้ ถ้าเราทานอาหารไม่พอ ไม่มีแป้งหรือคาร์โบไฮเดรต ไม่มีไขมัน ร่างกายก็จะเริ่มย่อยโปรตีนที่เก็บไว้ตามกล้ามเนื้อ โดยอวัยวะที่มีกล้ามเนื้อมากๆอย่างหัวใจก็จะโดนไปด้วย ทำให้หัวใจวายตายได้เมื่อมีอายุมากขึ้น

ต่อไปเราก็ทำการทดลองให้รู้ว่าสมองเราตัดสินว่าอะไรร้อนอะไรเย็นอย่างไร อุปกรณ์ก็มีอ่างใส่น้ำสามใบ ใบที่หนึ่งใส่น้ำอุ่นค่อนข้างร้อน (เกือบๆ 50 องศา) ใบที่สองใส่น้ำอุณหภูมิปกติไม่ร้อนไม่เย็น (ประมาณ 30 องศา) ใบที่สามใส่น้ำเย็นมีน้ำแข็งลอย (ต่ำกว่า 10 องศา)  จากนั้นเราก็เอามือของเราข้างหนึ่งจุ่มในใบที่หนึ่ง (น้ำอุ่น) และจุ่มมืออีกข้างหนึ่งในใบที่สาม (น้ำเย็น) รอสัก 15 วินาที แล้วเอามือทั้งสองไปจุ่มในใบที่สอง (น้ำปกติ) ทิ้งไว้สักพักเราจะรู้สึกว่ามือสองข้างรู้สึกไม่เหมือนกัน โดยที่มือที่จุ่มน้ำเย็นมาก่อนแล้วมาจุ่มน้ำปกติ จะรู้สึกว่ากำลังจุ่มมือไปในน้ำร้อน ขณะที่มือที่จุ่มน้ำอุ่นมาก่อนแล้วมาจุ่มน้ำปกติ จะรู้สึกว่ากำลังจุ่มมือไปในน้ำเย็น ถ้าร่างกายเราสามารถวัดอุณหภูมิได้แม่นยำ ทั้งสองมือควรจะรู้สึกเหมือนกัน เพราะจุ่มไปในน้ำปกติพร้อมๆกัน

การทดลองนี้แสดงว่าร่างกายเราตัดสินว่าอะไรร้อนเย็นจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ มือที่เคยเย็นมาก่อนแล้วไปอยู่ในที่ที่อุ่นกว่าจะรู้สึกว่าอยู่ในที่ร้อน มือที่เคยร้อนมาก่อนแล้วไปอยู่ที่ที่เย็นกว่าจะรู้สึกว่าอยู่ในที่เย็น ทั้งๆที่ทั้งสองมืออยู่ในที่เดียวกันก็ตาม

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.