ทดลองในห้องน้ำ คว้าทุนการศึกษา NT$400,000
สวี อี้เฉิน เลี้ยงแมลงสาบไว้ที่บ้านมากกว่า 100 ตัว และทำงานวิจัยส่วนใหญ่ในห้องน้ำของครอบครัว คำถามของเธอไม่ธรรมดา: แมลงจะยังพยายามทำความสะอาดส่วนของร่างกายต่อไปหรือไม่ หลังจากส่วนนั้นถูกตัดออกไปแล้ว
สารบัญ
- ทดลองในห้องน้ำ คว้าทุนการศึกษา NT$400,000
- สิ่งที่แมลงสาบยังคงทำ
- เหตุใดการเคลื่อนไหวจึงดำเนินต่อได้แม้ไม่มีหัว
- เหตุใดงานวิจัยจึงกล่าวถึงแขนขาหลอน
- นักเรียนผู้อยู่เบื้องหลังการทดลองที่ไม่ธรรมดา
- กุ้งน้ำเค็มเผยความเปลี่ยนแปลงบนผิวน้ำ
- งานศึกษากุ้งจะช่วยผู้เพาะเลี้ยงปลาได้หรือไม่
- นักเรียนคนอื่นศึกษาลมจากรถไฟและการเก็บน้ำจากหมอก
- ครูและโรงเรียนร่วมรับการยกย่อง
- ประเด็นสำคัญ
นักเรียนจากโรงเรียนมัธยมหญิงจงซานเทศบาลไทเปพบว่า แมลงสาบที่ไม่มีหัวหรือหนวดยังคงขยับทำความสะอาดอย่างประสานกันไปยังตำแหน่งที่อวัยวะเหล่านั้นเคยอยู่ ผลการสังเกตของเธอทำให้คว้าหนึ่งในสองเหรียญทองจากการประกวดรางวัลวิทยาศาสตร์แมครอนิกซ์ ครั้งที่ 25 ซึ่งมอบเมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน 2026 พร้อมทุนการศึกษา NT$400,000
เหรียญทองอีกเหรียญเป็นของสวี เว่ยเฉิง และถู เฉิงหง นักเรียนโรงเรียนมัธยมเจียอี้ ซึ่งศึกษาว่ากุ้งน้ำเค็มที่ว่ายน้ำทำให้รูปร่างของผิวน้ำเปลี่ยนแปลงอย่างไร โครงงานเริ่มจากการใช้อาหารสดเลี้ยงปลาหางนกยูง ก่อนพัฒนาเป็นงานวิจัยที่อาจช่วยติดตามสภาพแวดล้อมในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
ผลงานที่ชนะทั้งสองชิ้นได้รับคัดเลือกจากทีมกว่า 800 ทีม จาก 168 โรงเรียน ทั้งสองแสดงให้เห็นว่าการสังเกตสัตว์ใกล้ตัวอย่างใกล้ชิดสามารถนำไปสู่คำถามเกี่ยวกับระบบที่แตกต่างกันอย่างมากได้ ทั้งเส้นประสาทที่ประสานการเคลื่อนไหว และแรงที่กำหนดรูปร่างของน้ำที่กำลังเคลื่อนที่
สิ่งที่แมลงสาบยังคงทำ
สวีศึกษาแมลงสาบอเมริกัน โดยใช้วิดีโอบันทึกและวิเคราะห์การเคลื่อนไหวเชิงปริมาณเพื่อสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหว การบันทึกภาพช่วยให้เธอตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของพฤติกรรม แทนที่จะอาศัยเพียงการเฝ้าดูโดยตรง
แมลงสาบทำความสะอาดตัวเองเป็นประจำเพื่อรักษาความสะอาดของร่างกาย สวีสังเกตว่า หลังจากถูกตัดหัวหรือหนวดออก แมลงยังคงขยับทำความสะอาดไปยังตำแหน่งที่อวัยวะเหล่านั้นหายไป แมลงสาบไร้หัวยังแอ่นหลังและขยับขาหลังไปข้างหน้า มุ่งไปยังตำแหน่งเดิมของหัวด้วย
พฤติกรรมเหล่านี้ทำให้เธอสนใจ เพราะเป็นการเคลื่อนไหวที่ต้องอาศัยการประสานกัน ร่างกายหลายส่วนขยับเป็นรูปแบบที่สัมพันธ์กับการทำความสะอาดตำแหน่งหนึ่งโดยเฉพาะ สวีตีความว่าพฤติกรรมนี้อาศัยประสบการณ์ทางประสาทสัมผัสก่อนหน้า โดยระบบประสาทยังคงเก็บข้อมูลไว้ว่าอวัยวะส่วนหนึ่งเคยอยู่ตรงไหน
โครงงานของเธอชื่อ "แมลงสาบไร้หัวยังมีแขนขาหลอนหรือไม่? สำรวจคุณสมบัติของทฤษฎีเมทริกซ์ประสาทผ่านพฤติกรรมการทำความสะอาดตัวของแมลงสาบ" ใช้พฤติกรรมดังกล่าวศึกษาว่าระบบประสาทของสัตว์เก็บและสั่งการรูปแบบการเคลื่อนไหวอย่างไร
เหตุใดการเคลื่อนไหวจึงดำเนินต่อได้แม้ไม่มีหัว
คำอธิบายของสวีมุ่งไปที่โครงสร้างที่เรียกว่าปมประสาททรวงอก ปมประสาทคือกลุ่มเซลล์ประสาท ส่วนปมประสาททรวงอกอยู่บริเวณทรวงอกของแมลง ซึ่งเป็นส่วนกลางของลำตัวที่มีขาติดอยู่
ระบบประสาทของแมลงกระจายการควบคุมบางส่วนไปตามกลุ่มเซลล์เหล่านี้ ดังนั้นปมประสาทสมองในส่วนหัวจึงทำงานร่วมกับศูนย์ประสาทส่วนอื่นของร่างกาย จากข้อสังเกตของเธอ สวีอนุมานว่ากลไกส่วนหนึ่งที่กำกับการทำความสะอาดตัวอยู่ในปมประสาททรวงอก
เธออธิบายกลไกนี้ว่าเป็นตัวสร้างรูปแบบการเคลื่อนไหวส่วนกลาง กล่าวอย่างง่ายคือ เป็นเครือข่ายเซลล์ประสาทที่จัดลำดับการเคลื่อนไหวซ้ำ ๆ ได้ แทนที่จะต้องมีคำสั่งใหม่สำหรับการขยับขาแต่ละครั้ง เครือข่ายนี้ช่วยสร้างรูปแบบการเคลื่อนไหวที่ประสานกันได้
การที่แมลงไร้หัวแอ่นหลังและขยับขาไปข้างหน้า ทำให้สวีเสนอว่ารูปแบบการทำความสะอาดบางอย่างเริ่มต้นได้โดยไม่ต้องอาศัยปมประสาทสมอง ข้อสรุปของเธอเกี่ยวข้องกับการกระจายการควบคุมการเคลื่อนไหวเหล่านี้ไปตามระบบประสาทของแมลงสาบ
เหตุใดงานวิจัยจึงกล่าวถึงแขนขาหลอน
ประสบการณ์แขนขาหลอนในมนุษย์เกี่ยวข้องกับความรู้สึกที่เชื่อมโยงกับแขนขาซึ่งไม่มีอยู่แล้ว สวีนำแนวคิดนี้มาเทียบกับการกระทำที่สังเกตได้ นั่นคือแมลงสาบทำความสะอาดบริเวณที่เคยมีอวัยวะส่วนหนึ่งอยู่
การตีความของเธอยังเกี่ยวข้องกับประสาทรับรู้ตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของร่างกาย ซึ่งช่วยให้สัตว์รับรู้ตำแหน่งของส่วนต่าง ๆ ในร่างกาย คนเราใช้ประสาทสัมผัสนี้เมื่อขยับแขนโดยไม่มอง สำหรับแมลงสาบ ข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของขาและลำตัวช่วยประสานการทำความสะอาด
สวีอนุมานว่าปมประสาททรวงอกเก็บความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัสนี้ไว้ กล่าวให้ง่ายคือ เครือข่ายประสาทดูเหมือนยังคงมีแผนผังการทำงานของร่างกาย รวมถึงตำแหน่งที่การเคลื่อนไหวเพื่อทำความสะอาดยังคงมุ่งไปได้
เธอเชื่อมโยงการตีความดังกล่าวกับทฤษฎีเมทริกซ์ประสาท ซึ่งอธิบายว่าเครือข่ายเซลล์ประสาทมีส่วนสร้างภาพแทนร่างกายภายในอย่างไร ข้อมูลที่เผยแพร่ระบุว่ามีการบันทึกวิดีโอและวิเคราะห์เชิงปริมาณ แต่ไม่ได้ให้รายละเอียดวิธีทดลองทั้งหมด จำนวนตัวอย่างรวม จำนวนแมลงในแต่ละกลุ่มทดลอง กลุ่มควบคุม หรือผลทางสถิติ
นักเรียนผู้อยู่เบื้องหลังการทดลองที่ไม่ธรรมดา
สวีทำการทดลองส่วนใหญ่ในห้องน้ำที่บ้าน ซึ่งการเลี้ยงและสังเกตแมลงสาบจำนวนมากกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวัน เธอกล่าวว่าช่วงเวลาทำวิจัยเป็นความทรงจำที่น่าประทับใจ และหวังว่าจะได้ทำงานวิจัยพื้นฐานเพิ่มเติม
สวี ผู้คว้าเหรียญทองจากโรงเรียนมัธยมหญิงจงซาน แสดงความเอ็นดูต่อสัตว์ทดลองของเธอด้วยคำสั้น ๆ ที่แปลจากภาษาจีนได้ว่า:
น่ารักมาก
แต่เธอไม่ค่อยชอบกลิ่นของพวกมัน ความเห็นของเธอช่วยเติมมิติส่วนตัวให้กับงานที่อาศัยการสังเกตสัตว์อย่างละเอียด ซึ่งหลายคนมักอยากหลีกเลี่ยง
โจทย์ทางวิทยาศาสตร์คือการเปลี่ยนข้อสังเกตเหล่านั้นให้เป็นสิ่งที่ตรวจสอบได้อย่างเป็นระบบ การบันทึกวิดีโอและการวัดการเคลื่อนไหวช่วยเชื่อมโยงระหว่างการพบเห็นพฤติกรรมที่ไม่คาดคิด กับการเสนอคำอธิบายเกี่ยวกับวงจรประสาทที่อยู่เบื้องหลัง
กุ้งน้ำเค็มเผยความเปลี่ยนแปลงบนผิวน้ำ
สำหรับสวี เว่ยเฉิง และถู เฉิงหง นักเรียนจากเจียอี้ จุดเริ่มต้นคือการให้อาหารลูกปลาหางนกยูง กุ้งน้ำเค็มที่ใช้เป็นอาหารสดรวมตัวอยู่ใต้แสงไฟหลังถูกเทลงในตู้ปลา ทำให้นักเรียนทั้งสองสนใจศึกษาการเคลื่อนที่เข้าหาแสง
ปฏิกิริยานี้เรียกว่าโฟโตแทกซิส หมายถึงการเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่างจากแสง ทีมศึกษาว่ากลุ่มกุ้งที่ว่ายเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงทำให้น้ำโดยรอบเคลื่อนที่และเปลี่ยนรูปร่างผิวน้ำอย่างไร
นักเรียนใช้กล้องจุลทรรศน์สังเกตการไหลของน้ำและการเปลี่ยนรูปของเมนิสคัส หรือผิวโค้งของของเหลว ซึ่งเห็นได้จากระดับน้ำที่โค้งขึ้นหรือเว้าลงเล็กน้อยตรงบริเวณที่น้ำสัมผัสผนังภาชนะ
นักเรียนพบความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมของสัตว์กับรูปร่างของผิวน้ำ และรายงานว่าแสงที่สว่างขึ้นกับจำนวนกุ้งที่เพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับแรงกดลงบนผิวน้ำที่ลดลง
ถูกล่าวว่าอุณหภูมิที่ต่ำลงทำให้กุ้งเคลื่อนไหวน้อยลง ซึ่งส่งผลให้เมนิสคัสเปลี่ยนแปลง โครงงานเชื่อมโยงสิ่งที่สังเกตได้พร้อมกันสามประการ ได้แก่ สภาพแวดล้อม การเคลื่อนไหวของสัตว์ และรูปร่างของผิวน้ำด้านบน
งานศึกษากุ้งจะช่วยผู้เพาะเลี้ยงปลาได้หรือไม่
ทีมจากเจียอี้หวังว่าผลการศึกษาจะช่วยสนับสนุนการติดตามสภาพในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ แนวทางที่เสนอคือใช้ความเปลี่ยนแปลงบนผิวน้ำเป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าสภาพแวดล้อมของสัตว์ต้องได้รับการดูแล
สำหรับผู้เพาะเลี้ยง ประโยชน์ในทางปฏิบัติคือการเตือนล่วงหน้าเมื่อสภาพแวดล้อมไม่เหมาะต่อการเจริญเติบโต โครงงานชี้ให้เห็นแนวทางติดตามความเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำ หรือระดับออกซิเจนละลายน้ำที่ผิดปกติ ซึ่งเป็นออกซิเจนในน้ำที่สัตว์น้ำใช้หายใจ
การทดลองเรื่องอุณหภูมิเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของลำดับเหตุการณ์ตามแนวคิดนี้: สภาพที่เย็นลงทำให้กุ้งเคลื่อนไหวน้อยลง การว่ายน้ำที่เปลี่ยนไปทำให้การเคลื่อนที่ของน้ำเปลี่ยน และผิวน้ำจึงมีรูปร่างต่างออกไป ระบบติดตามที่สร้างขึ้นจากความสัมพันธ์นี้จะมุ่งทำให้สังเกตปฏิกิริยาทางชีวภาพเล็ก ๆ ได้ง่ายขึ้น
ดังนั้นผลงานเหรียญทองทั้งสองชิ้นจึงใช้การเคลื่อนไหวเป็นข้อมูล สวีศึกษาการขยับขาเพื่อสำรวจการควบคุมของระบบประสาท ขณะที่นักเรียนจากเจียอี้ศึกษาการว่ายน้ำและการเคลื่อนที่ของน้ำเพื่อสำรวจสภาพแวดล้อมของสัตว์ ผลงานชนะเลิศแต่ละชิ้นได้รับทุนการศึกษา NT$400,000 ทำให้ทุนจากเหรียญทองทั้งสองรวมเป็น NT$800,000
นักเรียนคนอื่นศึกษาลมจากรถไฟและการเก็บน้ำจากหมอก
หลี่ เมิ่งเจ๋อ นักเรียนจากโรงเรียนมัธยมปลายสังกัดมหาวิทยาลัยครูแห่งชาติไต้หวัน ได้แรงบันดาลใจจากลมที่สัมผัสได้ระหว่างเดินทางด้วยรถไฟฟ้าใต้ดิน โครงงานของเขาศึกษาปรากฏการณ์ลูกสูบในอุโมงค์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ผลักอากาศผ่านอุโมงค์ที่มีพื้นที่จำกัด
เขาทำงานร่วมกับหลี่ โป๋หาน ผู้เป็นครู และขออนุญาตหน่วยงานรถไฟฟ้าใต้ดินไทเปเพื่อวัดการไหลของอากาศและความเร็วลม เขาเสนอให้ใช้กังหันลมแนวตั้งเก็บพลังงานบางส่วนไว้ การประเมินเบื้องต้นระบุว่า สถานีหนึ่งแห่งอาจผลิตไฟฟ้าได้มากพอสำหรับชาร์จแบตเตอรี่สำรองแบบพกพา 300 เครื่องจนเต็มต่อวัน และโครงงานได้รับรางวัลดีเด่น
เหรียญเงินเป็นของทีมจากโรงเรียนมัธยมฮวาเหลียน ซึ่งนำแนวคิดจากตุ่มบนหลังของแมลงเก็บหมอกและร่องของเฟินมาประยุกต์ นักเรียนใช้การพิมพ์สามมิติสร้างแผงเก็บน้ำที่ออกแบบมาเพื่อดักจับละอองจากหมอก
ทีมรายงานว่า ในการทดลอง แผงเก็บน้ำของพวกเขาเก็บน้ำได้ดีกว่าตาข่ายเก็บหมอกเชิงพาณิชย์ เช่นเดียวกับโครงงานพลังงานลมจากรถไฟ งานนี้นำปรากฏการณ์ทางกายภาพที่นักเรียนสังเกตได้มาต่อยอดเป็นการใช้งานจริง
ครูและโรงเรียนร่วมรับการยกย่อง
สี่สถาบันได้รับรางวัลสถานศึกษา ได้แก่ โรงเรียนมัธยมฮวาเหลียน โรงเรียนมัธยมปลายสังกัดมหาวิทยาลัยครูแห่งชาติไต้หวัน โรงเรียนมัธยมลี่ซาน และโรงเรียนมัธยมเจียอี้ ถ้วยรางวัลสร้างสรรค์โดยศิลปินหู ตงหมิน
รางวัลอุทิศตนเป็นพิเศษสำหรับครูตกเป็นของอู๋ ซูซวี่ หยาง เฉินเจ๋อ และหลี่ โป๋หาน หลี่ให้คำแนะนำทีมโครงงานนักเรียน 122 ทีมในการแข่งขัน และได้รับการยกย่องเป็นครั้งที่สอง สะท้อนถึงความทุ่มเทในการสอนอย่างต่อเนื่องซึ่งอยู่เบื้องหลังผลงานของนักเรียนแต่ละคน
หลิว กั๋วเว่ย รัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงศึกษาธิการ กล่าวว่า ปีนี้มีผู้เข้าร่วมจากทั้งโรงเรียนมัธยมปลายทั่วไป โรงเรียนมัธยมสายอาชีพ และโรงเรียนไต้หวันในต่างประเทศ เขากล่าวว่าการแข่งขันเป็นเวทีให้นักเรียนแสดงความสามารถด้านการวิจัย และให้มหาวิทยาลัยค้นหาผู้มีความสามารถ
หลิวยังเชื่อมโยงการศึกษาวิทยาศาสตร์กับความพยายามของไต้หวันในการรักษาคนรุ่นใหม่ที่มีความสามารถไว้ในประเทศ เขาเรียกร้องให้รัฐบาล มหาวิทยาลัย และภาคอุตสาหกรรมร่วมมือกันเพิ่มโอกาส ตั้งแต่การศึกษาและการวิจัยไปจนถึงการจ้างงานและการเป็นผู้ประกอบการ
อู๋ เฉิงเหวิน รัฐมนตรีสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ กล่าวผ่านวิดีโอที่บันทึกไว้ โดยสนับสนุนการทดลองเชิงปฏิบัติและความคิดสร้างสรรค์ ส่วนอู๋ หมินชิว ประธานมูลนิธิการศึกษาแมครอนิกซ์ กล่าวว่า มูลนิธิจะสนับสนุนผู้มีความสามารถด้านวิทยาศาสตร์ต่อไป และหวังว่าเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์จะนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ปกป้องและช่วยเหลือผู้คน
ประเด็นสำคัญ
- สวี อี้เฉิน คว้าเหรียญทองจากรางวัลวิทยาศาสตร์แมครอนิกซ์ ครั้งที่ 25 จากการศึกษาการเคลื่อนไหวทำความสะอาดตัวของแมลงสาบหลังถูกตัดหัวหรือหนวดออก
- ข้อสังเกตของเธอทำให้เสนอว่าเครือข่ายประสาทในทรวงอกเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่และช่วยประสานการทำความสะอาดได้โดยไม่ต้องอาศัยปมประสาทสมอง
- สวี เว่ยเฉิง และถู เฉิงหง นักเรียนจากเจียอี้ คว้าเหรียญทองอีกเหรียญจากงานวิจัยที่เชื่อมโยงการว่ายน้ำของกุ้งน้ำเค็มกับความเปลี่ยนแปลงบนผิวน้ำ
- ผลงานชนะเลิศแต่ละชิ้นได้รับทุน NT$400,000 ในพิธีเมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน 2026
- มีทีมเข้าร่วมกว่า 800 ทีมจาก 168 โรงเรียน โครงงานอื่นที่ได้รับการยกย่องศึกษาการผลิตไฟฟ้าจากกระแสลมในรถไฟฟ้าใต้ดิน และการเก็บน้ำจากหมอก
