เซลล์ประสาท
ที่มีกิจกรรมต่อเนื่องสามารถช่วยให้เราเข้าใจความรู้ความเข้าใจ 20รับ100 Cortex and Mind: Unifying Cognition Joaquín M. Fuster
Oxford University Press: 2002 314 หน้า $49.95, £47.95
ปัจจัยการเจริญเติบโต: เซลล์ประสาทพัฒนาอย่างรวดเร็วในเยื่อหุ้มสมองของมนุษย์ในช่วงอายุ 3 ถึง 24 เดือน
“ความรู้ความเข้าใจของมนุษย์อาจชอบให้ม้ามีปีกบินไปหาดวงดาวและลืมโลกไปเสีย” นี่คือจินตนาการของชาร์ลส์ เชอร์ริงตัน ขณะที่เขาไตร่ตรองคำถามโบราณเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการทำงานของสมองกับการทำงานของจิตใจในการบรรยายในกิฟฟอร์ดในปี 2480–1938 ตอนนี้เราใกล้ชิดกับคำตอบแค่ไหน? Joaquín Fuster จัดทำรายงานความคืบหน้าในCortex and Mindซึ่งเขาพิจารณาแง่มุมต่างๆ ของความรู้ความเข้าใจ ได้แก่ การรับรู้ ความจำ สติปัญญา ภาษา และความสนใจ สิ่งที่น่าทึ่งจากเรื่องราวของเขาคือตอนนี้เราใช้ข้อมูลจากสัตว์ทดลอง โดยเฉพาะไพรเมต เพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานทางกายภาพของความรู้ความเข้าใจของมนุษย์ มากกว่าเชอร์ริงตันซึ่งอาจเป็นนักสรีรวิทยาด้านพฤติกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
ผู้ที่คุ้นเคยกับ Memory in the Cerebral Cortexเล่มก่อนของ Fuster (MIT Press, 1994) จะรู้ว่าเขาค้นพบกลุ่มของเซลล์ประสาทในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าของลิงที่รักษากิจกรรมระหว่างสัญญาณประสาทสัมผัสและการตอบสนองของมอเตอร์ที่ล่าช้า มีการทำนายการมีอยู่ของเซลล์ ‘หน่วยความจำในการทำงาน’ ดังกล่าวมานานแล้ว และหลังจากนั้นไม่นาน ฮิโรอากิ นิกิ ก็พบเซลล์ประเภทที่สอง ซึ่งเร่งการยิงของพวกเขาในช่วงเวลาที่ล่าช้า
ทั้งสองคลาสผสมกันในคอร์เทกซ์ส่วนหน้าส่วนใหญ่ และยังพบในคอร์เทกซ์ข้างขม่อมอีกด้วย ยังไม่ชัดเจนว่ากิจกรรมที่คงอยู่ดังกล่าวเกิดขึ้นจากเสียงก้องในวงจรเยื่อหุ้มสมองที่เกิดซ้ำตามที่ Lorente de Nó เสนอและปัจจุบันเป็นที่ชื่นชอบของนักทฤษฎีหรือไม่ หรือผ่านความสามารถในการช่วยจำที่ระดับของเซลล์ประสาทเดี่ยว ตามที่แนะนำโดยการทดลองในหลอดทดลองโดย Alexei Egorov และเพื่อนร่วมงาน และคาดว่าจะไม่มีคำตอบที่ชัดเจนในเร็วๆ นี้ แต่คำถามก็ยังมีความสำคัญ: กระบวนการรับรู้ของเราจับคู่กับวงจรของสมองได้อย่างไร?
สำหรับ Fuster
คำถามนี้ตัดสินโดยมุมมองของเขาว่าสมองเป็นโครงข่ายประสาท ซึ่งปัจจุบันนำเสนอได้ดีที่สุดโดยแบบจำลองการเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลแบบกระจายคู่ขนาน สกุลเงินสำคัญของความรู้ความเข้าใจสำหรับ Fuster คือ ‘ความรู้ความเข้าใจ’ ซึ่งเป็นคำที่เขาใช้อธิบายความรู้ที่เก็บไว้ในเครือข่าย แต่ละโหนดของโครงข่ายประสาทคอร์เทกซ์ยังเก็บการแทนค่าพื้นฐานเพิ่มเติมที่ประกอบเป็นความรู้ความเข้าใจ ความรู้ความเข้าใจไม่เท่ากันทั้งหมด ตัวอย่างเช่นสัญลักษณ์ถูกนำเสนอในความรู้ความเข้าใจระดับสูงซึ่งเกิดจากการบรรจบกันของความรู้ความเข้าใจจากระดับล่าง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ธุรกรรมสำคัญที่อยู่ภายใต้ความรู้ความเข้าใจนั้นเกี่ยวข้องกับการเปิดใช้งานเครือข่ายต่างๆ ซึ่งจัดเป็นลำดับชั้น ซึ่งเป็นตัวแทนของหน่วยการสร้างของความรู้ความเข้าใจ ดังนั้น ไม่เหมือนกับเชอร์ริงตันที่มี ‘ประชาธิปไตยหลายล้านเท่า’ ของเซลล์ประสาท
นี่เป็นความคิดที่ดี แต่จะเข้ากับข้อเท็จจริงได้อย่างไร? รูปแบบเครือข่ายการประมวลผลแบบกระจายคู่ขนานที่เลือกโดย Fuster ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยนักจิตวิทยาด้านความรู้ความเข้าใจ โครงข่ายประสาทเทียมดังกล่าวมีหลายชั้น เรียนรู้ร่วมกัน ให้ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์จากข้อมูลที่ป้อนเข้าที่ไม่สมบูรณ์ และแสดงความเสื่อมโทรม ‘งดงาม’ เมื่อเผชิญกับความเสียหายบางส่วน สิ่งเหล่านี้ถูกนำเสนอเหมือนสมองที่น่าพึงพอใจ
แต่ในความเป็นจริง ประสิทธิภาพของโครงข่ายประสาทเทียมนั้นเปราะบางในสภาพแวดล้อมจริง ดูเหมือนไม่เหมาะที่จะเป็นตัวแทนของความรู้ความเข้าใจของ Fuster เนื่องจากโหนดของเครือข่ายเหล่านี้มักจะแสดงฟังก์ชันที่มีค่าต่อเนื่องและเอาต์พุตของโหนดเหล่านี้รวมกับโหนดอื่นๆ ทั้งหมดเพื่อคำนวณเอาต์พุตของเครือข่าย โหนดไม่ได้เป็นตัวแทนของบิตที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งสามารถประกอบเป็นโครงสร้างที่มีลำดับสูงกว่าที่กำหนดไว้อย่างดี แท้จริงแล้ว โครงข่ายประสาทเทียมสามารถประมาณฟังก์ชันที่ไม่เชิงเส้นตามอำเภอใจใดๆ โดยไม่ต้องอาศัยลำดับชั้นที่กว้างขวาง แต่ลำดับชั้นดูเหมือนจะเป็นหลักการจัดระเบียบพื้นฐานในสมอง โครงข่ายประสาทเทียมยังปรับขนาดได้ไม่ดีนัก ดังนั้นการจำลองที่ประสบความสำเร็จส่วนใหญ่มักจะใช้เครือข่ายที่มี ‘เซลล์ประสาท’ น้อยกว่า 1,000 ตัว ในทางตรงกันข้ามกับ 100 000 เซลล์ประสาทที่มีอยู่ในนีโอคอร์เทกซ์แต่ละลูกบาศก์มิลลิเมตร วิธีที่เราเรียนรู้อย่างมีประสิทธิภาพและมั่นคงด้วยเครือข่ายขนาดใหญ่เช่นนี้เป็นเรื่องลึกลับ โมเดลส่วนใหญ่เสนอโครงข่ายฟีดฟอร์เวิร์ดอย่างง่าย ซึ่งไม่จับการทำซ้ำที่จำเป็นและการประมวลผลเฉพาะที่ของวงจรนีโอคอร์ติคัล และไม่จับลักษณะชั่วคราวของการประมวลผล ซึ่งเป็นคุณลักษณะของการรับรู้และการกระทำ
ความสามารถของสมองในการกระตุ้นตัวเองเป็นสิ่งจำเป็นพื้นฐานสำหรับการรับรู้ และหนึ่งในความสามารถหลักที่หน่วยความจำทำงานมีให้คือความเป็นไปได้ที่จะชะลอตัวเลือกการดำเนินการจนกว่าจะชั่งน้ำหนักตัวเลือกต่างๆ โมเดล ‘ผู้บริหาร’ ของ prefrontal cortex นี้ได้รับความนิยมตั้งแต่ Phineas Gage รอดชีวิตจากอุบัติเหตุเหมืองอันน่าสยดสยองในปี 1848 และกลายเป็นตัวอย่างทางคลินิกรายแรกเกี่ยวกับผลที่ตามมาของความเสียหายต่อ prefrontal cortex แต่เมื่อเรา ‘ไตร่ตรอง’, ‘จงใจ’ หรือ ‘ตรวจสอบ’ (คำทั้งหมดมาจากรากภาษาละตินหมายถึง ‘ชั่งน้ำหนัก’) เราจะพบ ‘การชั่งน้ำหนัก’ ที่คล้ายคลึงกันในกิจกรรมของเซลล์ประสาทในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าของเราได้หรือไม่ หรือการคำนวณของสมองเกี่ยวข้องกับกระบวนการรับรู้เหล่านี้ดำเนินการโดยการปรับเปลี่ยนสัญลักษณ์ที่ชวนให้นึกถึงการใช้ตัวเลขและตัวอักษรของเราหรือไม่? เซลล์ประสาทตัดสินใจได้อย่างไร? 20รับ100
