เรารู้มากแต่ยังไม่พอว่าฟันเฟืองทั้งหมดเข้ากันได้อย่างไร ปิยศคีรี เรวาการ์, CC BY-NC-ND

การตัดสินใจครอบคลุมความซับซ้อนมากมาย มีเมนูง่ายๆ มากมาย: ฉันต้องการแอปเปิ้ลหรือเค้กสักชิ้นกับอาหารกลางวันไหม แล้วมีสิ่งที่ซับซ้อนกว่านั้นมาก: ฉันควรซื้อรถยนต์คันไหนหรือเลือกอาชีพใด?

นักประสาทวิทยาเช่นฉันได้ระบุบางส่วนของสมองที่นำไปสู่การตัดสินใจเช่นนี้ พื้นที่ต่างๆ ประมวลผลเสียง, สถานที่ท่องเที่ยว หรือที่เกี่ยวข้อง ความรู้เดิม. แต่การทำความเข้าใจว่าผู้เล่นแต่ละคนเหล่านี้ทำงานร่วมกันเป็นทีมได้อย่างไร ยังคงเป็นความท้าทาย ไม่เพียงแต่ในการทำความเข้าใจการตัดสินใจเท่านั้น แต่สำหรับสาขาประสาทวิทยาศาสตร์ทั้งหมดด้วย

เหตุผลส่วนหนึ่งคือจนถึงขณะนี้ ประสาทวิทยาศาสตร์ได้ดำเนินการในรูปแบบการวิจัยทางวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิม: ห้องปฏิบัติการแต่ละแห่งทำงานด้วยตัวเอง โดยปกติแล้วจะเน้นที่พื้นที่สมองหนึ่งหรือสองสามส่วน ซึ่งทำให้ยากสำหรับนักวิจัยที่จะตีความข้อมูลที่เก็บรวบรวมโดยห้องปฏิบัติการอื่น เนื่องจากเราทุกคนมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในการดำเนินการทดสอบ

นักประสาทวิทยาที่ศึกษาการตัดสินใจตั้งค่าเกมต่าง ๆ ทุกประเภทให้สัตว์เล่น และเรารวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองเมื่อสัตว์เคลื่อนไหว เมื่อทุกคนมีการตั้งค่าและวิธีการทดลองที่แตกต่างกัน เราไม่สามารถระบุได้ว่าผลลัพธ์จากห้องปฏิบัติการอื่นเป็นเบาะแสเกี่ยวกับสิ่งที่น่าสนใจที่เกิดขึ้นจริงในสมองหรือเป็นเพียงผลพลอยได้ของความแตกต่างของอุปกรณ์

ความคิดริเริ่มของสมองซึ่งฝ่ายบริหารของโอบามาเปิดตัวในปี 2013 ได้เริ่มส่งเสริมการทำงานร่วมกันแบบที่ประสาทวิทยาศาสตร์ต้องการ ฉันแค่คิดว่ามันยังไปได้ไม่ไกลพอ ดังนั้นฉันจึงร่วมก่อตั้งโครงการที่เรียกว่า ห้องปฏิบัติการสมองนานาชาติ – ห้องปฏิบัติการเสมือนจริงขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยห้องปฏิบัติการหลายแห่งในสถาบันต่างๆ – เพื่อแสดงให้เห็นว่าสุภาษิตที่ว่า "เราคนเดียวไปเร็ว ไปด้วยกันไปได้ไกล" เป็นความจริงสำหรับประสาทวิทยาศาสตร์ คำถามแรกที่การทำงานร่วมกันคือการแก้ปัญหามุ่งเน้นไปที่การตัดสินใจโดยสมอง

ทีมตัดสินใจของสมอง

ห้องปฏิบัติการประสาทวิทยาแต่ละแห่งได้เปิดเผยข้อมูลมากมายเกี่ยวกับส่วนที่สมองส่วนใดส่วนหนึ่งมีส่วนช่วยในการตัดสินใจ

สมมติว่าคุณกำลังเลือกระหว่างแอปเปิ้ลกับเค้กสักชิ้นเพื่อทานเป็นอาหารกลางวัน ก่อนอื่น คุณต้องรู้ว่าแอปเปิ้ลและเค้กเป็นสองทางเลือก ที่ต้องดำเนินการจากบริเวณสมองที่ประมวลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัส ดวงตาของคุณมองเห็นผิวสีแดงสดของแอปเปิ้ล ในขณะที่จมูกของคุณมีกลิ่นหวานของเค้ก

พื้นที่ประสาทสัมผัสเหล่านั้นมักจะเชื่อมต่อกับสิ่งที่เราเรียกว่าพื้นที่เชื่อมโยง นักวิจัยมักคิดว่าพวกเขามีบทบาทใน การใส่ข้อมูลต่าง ๆ ด้วยกัน. โดยการรวบรวมข้อมูลจากตา หู และอื่นๆ พื้นที่สมาคมอาจให้ความสอดคล้องกันมากขึ้น มุมมองภาพใหญ่ ของสิ่งที่เกิดขึ้นในโลก

และเหตุใดจึงเลือกการกระทำหนึ่งมากกว่าการกระทำอื่น นั่นเป็นคำถามของสมอง วงจรรางวัลซึ่งเป็นสิ่งสำคัญใน การชั่งน้ำหนักมูลค่าของตัวเลือกต่างๆ. คุณรู้ว่าตอนนี้เค้กจะมีรสหวานน่ารับประทาน แต่คุณอาจจะเสียใจเมื่อต้องไปยิมในภายหลัง

จากนั้นมีเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าซึ่งเชื่อกันว่าเล่นเป็น บทบาทในการควบคุมการกระทำโดยสมัครใจ. การวิจัยชี้ให้เห็นว่ามีส่วนเกี่ยวข้องในการดำเนินการบางอย่างเมื่อมีข้อมูลที่เข้ามาเพียงพอ เป็นส่วนหนึ่งของสมองที่อาจบอกคุณได้ว่าเค้กชิ้นนี้หอมมากจนคุ้มกับแคลอรี่ทั้งหมด

การทำความเข้าใจว่าพื้นที่สมองต่างๆ เหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อการตัดสินใจอย่างไร สามารถช่วยทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในสมองที่เป็นโรค ผู้ป่วยที่มีความผิดปกติ เช่น ออทิสติก โรคจิตเภท และโรคพาร์กินสัน มักใช้ข้อมูลทางประสาทสัมผัสในลักษณะที่ผิดปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีความซับซ้อนและไม่แน่นอน การวิจัยเกี่ยวกับการตัดสินใจอาจให้ข้อมูลการรักษาผู้ป่วยที่มีความผิดปกติอื่นๆ เช่น การใช้สารเสพติดและการเสพติด อย่างแท้จริง, การเสพติดอาจเป็นตัวอย่างที่สำคัญ ว่าการตัดสินใจอาจผิดพลาดได้มาก

การทำงานร่วมกันในห้องปฏิบัติการแพร่กระจายไปทั่วโลก

ขณะนี้ นักประสาทวิทยากำลังถ่ายภาพระยะใกล้จำนวนมากของสิ่งที่เกิดขึ้นในพื้นที่เฉพาะของสมองเมื่อทำการตัดสินใจ แต่พวกเขาไม่ได้ประสานงานกันมากนัก ดังนั้นชิ้นส่วนระยะใกล้เหล่านี้จึงไม่พอดีกันเพื่อให้เห็นภาพใหญ่ของการตัดสินใจที่เราต้องการ

นั่นเป็นเหตุผลที่ทีมของเราเข้าร่วมเพื่อจัดตั้งห้องปฏิบัติการสมองระหว่างประเทศ ด้วยการสนับสนุนจาก International Neuroinformatics Coordinating Facility, Wellcome Trust และ Simons Foundation (ซึ่งเป็นผู้ให้ทุนสนับสนุนของ The Conversation US) เราตั้งเป้าที่จะสร้างภาพรวมโดยการออกแบบการทดลองขนาดใหญ่หนึ่งการทดลองที่ใช้แนวทางเดียวกันในการศึกษาจำนวนมาก พื้นที่สมองที่แตกต่างกัน เนื่องจากสมองนั้นซับซ้อน เราจึงต้องการความเชี่ยวชาญจากห้องแล็บต่างๆ มากมายที่แต่ละห้องเชี่ยวชาญเฉพาะด้านของสมอง แต่เราต้องการให้พวกเขาประสานงานและใช้แนวทางเดียวกัน เพื่อที่เราจะสามารถรวมชิ้นส่วนต่างๆ ของรูปภาพเข้าด้วยกันได้

เรากำลังรวบรวมทีมนักวิทยาศาสตร์ 21 คน ซึ่งจะทำงานอย่างใกล้ชิดเพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ประสาทหลายพันล้านเซลล์ทำงานร่วมกันในสมองเดียวเพื่อตัดสินใจได้อย่างไร ห้องปฏิบัติการประมาณโหลที่แตกต่างกันแต่ละห้องจะทำการทดลองครั้งใหญ่โดยการวัดกิจกรรมของเซลล์ประสาทในสัตว์ที่มีส่วนร่วมในเกมเดียวกันทุกประการ สมาชิกในทีมของเราจะบันทึกกิจกรรมจากเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์ในสมองของสัตว์แต่ละตัว เราจะรวบรวมการบันทึกเซลล์ประสาทหลายหมื่นรายการที่เราสามารถวิเคราะห์ร่วมกันได้

ให้มันง่าย

ในการตัดสินใจในโลกแห่งความเป็นจริง คุณกำลังรวมข้อมูลต่างๆ มากมาย – สัญญาณทางประสาทสัมผัสของคุณ ความรู้ภายในของคุณเกี่ยวกับสิ่งที่คุ้มค่า อะไรที่เสี่ยง แต่การนำสิ่งนั้นไปใช้ในบริบทของห้องปฏิบัติการนั้นค่อนข้างยาก

เราหวังว่าจะสร้างประสบการณ์การหาอาหารตามธรรมชาติของเมาส์ขึ้นมาใหม่ ในชีวิตจริง มีเส้นทางต่างๆ มากมายที่สัตว์สามารถทำได้ในขณะที่มันสำรวจโลกเพื่อหาอะไรกิน มันต้องการที่จะหาอาหารเพราะอาหารนั้นคุ้มค่า มันใช้สัญญาณทางประสาทสัมผัสที่เข้ามา เช่น “โอ้ ฉันเห็นจิ้งหรีดตรงนั้น!” สัตว์อาจรวมสิ่งนั้นเข้ากับความทรงจำของรางวัล เช่น “ฉันรู้ว่าบริเวณนี้มีพุ่มเบอร์รี่เขียวชอุ่ม ฉันจำได้ตั้งแต่เมื่อวาน ดังนั้นฉันจะไปที่นั่น” หรือ “ฉันรู้เมื่อก่อนว่ามีแมวตัวหนึ่ง ฉันเลยเลี่ยงบริเวณนั้นดีกว่า”

ในตอนแรก การตั้งค่าที่เราใช้สำหรับห้องปฏิบัติการสมองระหว่างประเทศนั้นดูไม่เป็นธรรมชาติเลย เมาส์มีอุปกรณ์เล็กๆ ที่ใช้ในการรายงานการตัดสินใจ ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นล้อจากชุดเลโก้ ตัวอย่างเช่น อาจเรียนรู้ว่าเมื่อเห็นภาพตะแกรงแนวตั้งและหมุนวงล้อจนภาพอยู่ตรงกลาง ภาพจะได้รับรางวัล หากคุณคิดว่าการหาอาหารคืออะไร เช่น สำรวจสภาพแวดล้อม พยายามหารางวัล ใช้สัญญาณประสาทสัมผัสและความรู้เดิม กิจกรรมง่ายๆ ของ Lego wheel นี้จะจับใจความสำคัญ

เราต้องคิดถึงการประนีประนอมระหว่างการมีพฤติกรรมที่ซับซ้อนพอที่จะทำให้เราเข้าใจถึงการคำนวณทางประสาทที่น่าสนใจ กับพฤติกรรมที่ง่ายพอที่จะนำไปปฏิบัติในลักษณะเดียวกันในห้องปฏิบัติการทดลองต่างๆ ความสมดุลที่เราพบเป็นงานในการตัดสินใจที่เริ่มต้นอย่างเรียบง่ายและซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อสัตว์แต่ละตัวบรรลุขั้นตอนการฝึกที่แตกต่างกัน

แม้แต่ในช่วงแรกสุดที่เรากำลังดูอยู่ ที่ซึ่งสัตว์เหล่านี้กำลังเคลื่อนไหวโดยสมัครใจ พวกมันกำลังตัดสินใจว่าจะเคลื่อนไหวเพื่อเก็บเกี่ยวรางวัลเมื่อใด ฉันแน่ใจว่าเราสามารถไปได้ไกลกว่านั้นมาก แต่ถึงแม้จะไกลที่สุดแล้ว การตรวจวัดทางประสาทจากทั่วสมองระหว่างพฤติกรรมง่ายๆ แบบนี้ก็น่าสนใจมาก เราไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในสมองที่คุณตัดสินใจว่าจะทำสิ่งใดสิ่งหนึ่งเมื่อใดและทำอย่างไรจึงจะดำเนินการนั้น การวัดค่าประสาทจากทั่วสมองของสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนที่สัตว์จะตัดสินใจไปและรับรางวัลโดยธรรมชาติจะเป็นก้าวที่ยิ่งใหญ่

เกี่ยวกับผู้เขียน

แอนน์ เชิร์ชแลนด์ รองศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยา ห้องปฏิบัติการท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็น

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน