มนุษย์เล็กในเปลือกสมอง

แผนภาพ 2 มิติแสดงมนุษย์เล็กในเปลือกสมองรับความรู้สึกทางกาย

มนุษย์เล็กในเปลือกสมอง (อังกฤษ: cortical homunculus) เป็นการแสดงร่างกายมนุษย์แบบบิดเบี้ยว โดยอาศัยแผนที่ประสาทคือบริเวณและสัดส่วนสมองมนุษย์ที่อุทิศให้กับการแปลผลของระบบประสาทสั่งการและของระบบประสาทรับความรู้สึกสำหรับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย คำละตินว่า ฮามังคิวลัส (homunculus) ซึ่งแปลว่า มนุษย์เล็ก ๆ เป็นคำที่ใช้ในการเล่นแร่แปรธาตุและคติชาวบ้านมานานก่อนวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์จะเริ่มใช้ มนุษย์เล็กในเปลือกสมองหรือ มนุษย์เปลือกสมอง (cortex man) จะแสดงให้เห็นว่า บริเวณสมองเป็นตัวแทนของร่างกายอย่างไร คือ ใยประสาทที่ส่งข้อมูลความรู้สึกทางกายมาจากทั่วร่างกาย จะไปยุติที่บริเวณต่าง ๆ ของสมองกลีบข้างในเปลือกสมอง กลายเป็นแแผนที่แสดงส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย

ประเภท

รูป 2 มิติแสดงมนุษย์เล็กในเปลือกสมองส่วนสั่งการ

มนุษย์เล็กส่วนสั่งการ (อังกฤษ: motor homunculus) เป็นแผนที่บริเวณสมองที่อุทิศให้กับการแปลผลของประสาทสั่งการสำหรับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เปลือกสมองส่วนสั่งการปฐมภูมิ (primary motor cortex) อยู่ที่ precentral gyrus ของสมองกลีบหน้าและได้รับกระแสประสาทมาจาก premotor area ของสมองกลีบหน้า

มนุษย์เล็กส่วนรับความรู้สึก (อังกฤษ: sensory homunculus) เป็นแผนที่บริเวณสมองที่อุทิศให้กับการแปลผลของประสาทรับความรู้สึกทางกายสำหรับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เปลือกสมองส่วนรับความรู้สึกทางกายอยู่ที่รอยนูนหลังร่องกลาง (postcentral gyrus) และได้รับกระแสประสาทจากทาลามัส ซึ่งก็ได้รับกระแสประสาทมาจากก้านสมองและไขสันหลัง

การจัดระเบียบ

ตามยาวของเปลือกสมองส่วนสั่งการและส่วนรับความรู้สึก บริเวณต่าง ๆ ที่เฉพาะเจาะจงกับส่วนในร่างกายจะจัดเป็นระเบียบ แม้อาจต่างกับที่คาดว่าควรเป็น คือนิ้วเท้าอยู่ที่ด้านบนของซีกสมอง (ดูรูป) และเมื่อตามซีกสมองลงมาตามด้านข้าง ก็จะพบส่วนร่างกายที่อยู่สูงกว่านิ้วเท้าตามลำดับจนถึงปลายนิ้วมือ โดยยังไม่พบใบหน้า ถ้าตามลงไปอีก ก็จะพบส่วนต่าง ๆ ของใบหน้าจากส่วนที่สูงกว่าลงไปยังส่วนที่ต่ำกว่าโดยประมาณ ซึ่งกลับลำดับจากที่เป็นมาก่อน มนุษย์เล็กนี้แบ่งครึ่ง คือมีแผนที่ของร่างกายซีกซ้ายในสมองซีกขวา และนัยกลับกันก็เช่นเดียวกัน

บริเวณของเปลือกสมองที่อุทิศให้กับร่างกายแต่ละส่วนจะไม่เป็นไปตามสัดส่วนพื้นที่หรือปริมาตรของร่างกายส่วนนั้น ๆ แต่เป็นไปตามการส่งเส้นประสาทไปเลี้ยงบริเวณนั้น ๆ ดังนั้น บริเวณร่างกายที่มีเส้นประสาทรับความรู้สึกและเส้นประสาทสั่งการมากกว่าก็จะใหญ่กว่าในแผนที่ ในขณะที่บริเวณที่มีเส้นประสาทน้อยกว่าก็จะเล็กกว่า จึงได้ภาพมนุษย์ที่บิดเบี้ยว มีมือ ปาก และหน้าใหญ่ผิดสัดส่วน

ในส่วนด้านล่าง เลยบริเวณที่รับความรู้สึกเกี่ยวกับฟัน เหงือก ขากรรไกร ลิ้น และคอหอยเป็นบริเวณรับความรู้สึกจากในท้อง ส่วนด้านบนเลยบริเวณของนิ้วเท้าไป ทั่วไปเชื่อว่าเป็นเครือข่ายประสาทรับความรู้สึกสำหรับอวัยวะเพศ แต่งานศึกษาหลัง ๆ เช่น ปี 2009 และ 2015 เสนอว่า อาจมีบริเวณสองบริเวณสำหรับอวัยวะเพศ โดยบริเวณหนึ่งเกี่ยวกับการกระตุ้นอารมณ์ทางเพศ และอีกบริเวณหนึ่งเกี่ยวกับความรู้สึกที่เหลือ

การค้นพบ

แบบมนุษย์เล็กสามมิติทั้งสำหรับประสาทรับความรู้สึกและประสาทสั่งการที่พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาแห่งนครลอนดอน

ประสาทศัลยแพทย์ชาวอังกฤษไวล์เดอร์ เพ็นฟิลด์ (Wilder Penfield) และเพื่อนร่วมงาน (Edwin Boldrey และ Theodore Rasmussen) ได้เครดิตว่า เป็นผู้เริ่มแนวคิดเกี่ยวกับมนุษย์เล็กของประสาทรับความรู้สึกและประสาทสั่งการ แม้จะไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์พวกแรกที่พยายามทำหน้าที่ของสมองให้เห็นเป็นรูปธรรมด้วยมนุษย์เล็ก แต่ก็เป็นพวกแรกที่แยกแยะหน้าที่การรับรู้กับหน้าที่สั่งการ แล้วทำแผนที่ต่างหาก ๆ ตามสมอง แสดงผลเป็นเป็นมนุษย์เล็กสองตัว อนึ่ง ภาพวาดของพวกเขาและภาพต่อ ๆ มาที่เกี่ยวเนื่องกันอาจเป็นแผนที่ทางมโนภาพซึ่งมีชื่อเสียงที่สุดในสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน เพราะแสดงข้อมูลที่น่าเชื่อถือและประทับใจแม้เห็นเพียงผาด ๆ หมอเพ็นฟิลด์ได้เริ่มแนวคิดเกี่ยวกับมนุษย์เล็กนี้เป็นการทดลองทางความคิด จนถึงจินตนาการแม้โลกสมมุติที่มนุษย์เล็กอาศัยอยู่ ซึ่งเขาเรียกว่า "if" หมอและเพื่อนร่วมงานได้ทดลองด้วยการกระตุ้นทางไฟฟ้าที่บริเวณสมองต่าง ๆ ของคนไข้ที่กำลังผ่าตัดที่สมองเพื่อควบคุมการชัก และดังนั้นจึงสามารถสร้างแผนที่ภูมิลักษณ์ของสมองและมนุษย์เล็กตามแผนที่นั้น ๆ

งานศึกษาเมื่อไม่นานได้เพิ่มความเข้าใจในเรื่องการจัดระเบียบตามภูมิลักษณ์ (somatotopic arrangement) ด้วยเทคนิคต่าง ๆ เช่น การสร้างภาพโดยกิจด้วยเรโซแนนท์แม่เหล็ก (fMRI)

การทำเป็นตัวแทน

หมอเพ็นฟิลด์ได้เรียกแนวคิดประดิษฐ์ของเขาว่าเป็น "คนพิกล" (grotesque creatures) เพราะมีสัดส่วนร่างกายที่ประหลาด เช่น ประสาทรับความรู้สึกจากมือมายุติเป็นบริเวณใหญ่ ๆ ในสมอง ทำให้มือของมนุษย์เล็กมีขนาดใหญ่ตามกัน เทียบกับประสาทจากตัวและแขนที่ใช้บริเวณที่เล็กกว่ามาก ทำให้ลำตัวและแขนของมนุษย์เล็กดูน้อยและอ่อนแอโดยเปรียบเทียบ

มนุษย์เล็กของหมอมักแสดงเป็นผังสองมิติ ซึ่งจริง ๆ ก็ง่ายเกินไป เพราะไม่ได้แสดงข้อมูลทั้งหมดที่หมอรวบรวมจากคนไข้ประสาทศัลยกรรมของเขา บริเวณที่แสดงส่วนร่างกายต่าง ๆ จริง ๆ ก็ไม่อาจแบ่งออกจากกันได้อย่างชัดเจน เพราะมีส่วนที่คาบเกี่ยวกันอย่างสำคัญในบริเวณติด ๆ กัน ดังนั้น ภาพที่ง่ายเกินไปอาจทำให้คิดว่า รอยโรคในเปลือกสมองส่วนสั่งการจะก่อความพิการที่กล้ามเนื้อโดยเฉพาะ ๆ แต่นี่เป็นความเข้าใจผิดอย่างหนึ่ง เพราะรอยโรคจริง ๆ ทำให้กลุ่มกล้ามเนื้อที่ทำงานร่วมกัน (synergistic) มีปัญหา นี้จึงแสดงว่า เปลือกสมองส่วนสั่งการทำงานโดยการขยับกล้ามเนื้อเป็นกลุ่ม ๆ อย่างประสานกัน

มนุษย์เล็กยังสามารถแสดงเป็นรูปสามมิติ (เช่นตามรูปแกะสลักมนุษย์เล็กของประสาทรับความรู้สึกที่มองเห็นจากมุมต่าง ๆ ด้านล่าง) ซึ่งอาจทำให้เข้าใจง่ายกว่าว่า ร่างกายแต่ละส่วนมีเส้นประสาทไปเลี้ยงมากน้อยเพียงแค่ไหน ถึงจะมีข้อเสียว่า แบบสามมิติเช่นนี้ไม่แสดงบริเวณสมองที่สัมพันธ์กับส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย

• 
  มนุษย์เล็กทางประสาทรับความรู้สึกของ Sharon Price-James จากด้านข้าง
• 
  มนุษย์เล็กทางประสาทรับความรู้สึกของ Sharon Price-James จากข้างหน้า
• 
  มนุษย์เล็กทางประสาทรับความรู้สึกของ Sharon Price-James จากข้างหลัง

แหล่งข้อมูลอื่น

• Mole-ratunculus - an analog of a sensory homunculus, except for a mole-rat, from the paper Somatosensory cortex dominated by the representation of teeth in the naked mole-rat brain