คุณกำลังเดินทางไปทำงาน เมื่อจิตใจของคุณล่องลอยไปข้างหน้ากับการบรรยายที่คุณมีกำหนดจะบรรยายในตอนบ่าย คุณซ้อมพูดกับตัวเองขณะที่คุณไปที่สำนักงาน เพื่อเตรียมตัวสำหรับคำถามที่เพื่อนร่วมงานของคุณอาจถาม ต่อมา เมื่อคุณเลือกกล่องขาเข้าอีเมล คุณจะมีตัวเลือกอาหารกลางวันเมื่อคุณเลื่อนดูไม่รู้จบ

นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ ของการกระทำทุกสิ่งที่เราทำในโลกแห่งความเป็นจริง รวมถึงการกระทำอื่นที่ซ่อนเร้นซึ่งเราจินตนาการได้เท่านั้น มีความพยายามในการวิจัยอย่างมากในการทำความเข้าใจวิธีการและเหตุผลของการตัดสินใจอย่างแข็งขันของเรา แต่หลักฐานแนวใหม่บอกเราว่าเวลาที่เราใช้ไปกับความเป็นจริงทางเลือกก็มีจุดประสงค์ทางระบบประสาทที่สำคัญเช่นกัน

สมองหลายส่วนทำงานร่วมกันเพื่อสร้างแผนที่จิตของเรา แต่ผู้เล่นหลักในการนำทางอวกาศคือ ฮิปโปแคมปัส ที่นั่งของหน่วยความจำในสมองและเยื่อหุ้มสมองซึ่งอยู่ติดกับ ฮิบโป และถ่ายทอดข้อมูลที่สร้างขึ้นที่นั่นไปยังพื้นที่การประมวลผลที่สูงขึ้น

เร็วเท่าที่ปี 1948 มีการเสนอว่าสัตว์ฟันแทะพึ่งพาสิ่งแวดล้อมที่หลากหลายเพื่อสร้างแผนที่เพื่อเป็นรางวัลในงานเรียนรู้เขาวงกต อย่างไรก็ตาม ลักษณะของแผนที่นี้และเซลล์ที่สร้างแผนที่นี้ยังคงเป็นปริศนา สามสิบปีต่อมา นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าเซลล์ฮิปโปแคมปัสจำเพาะในหนูจะยิงบ่อยขึ้นเมื่อพวกมันเข้าไปในสถานที่เฉพาะ อย่างน่าทึ่ง รูปแบบการลุกไหม้ของเครือข่ายเซลล์เหล่านี้จะคงที่เมื่อเวลาผ่านไป แม้ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณบ่งชี้ที่ปรากฏในการเปิดใช้งานครั้งแรก การค้นพบ "เซลล์สถานที่" ที่มีชื่ออย่างพรรณนาเหล่านี้ปูทางสำหรับการสอบสวนที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพื้นฐานทางระบบประสาทของการค้นหาเส้นทาง

เมื่อมีการค้นพบเซลล์สถานที่ หน้าที่ที่เสนอคือการสร้างแผนที่ภูมิประเทศแบบหนึ่งต่อหนึ่งของพื้นที่ที่กำหนด ระหว่างทางจากโลกทางกายภาพสู่สมอง การแสดงความรู้สึกส่วนใหญ่ของเราแสดงสิ่งที่เรียกว่า องค์กรภูมิประเทศ. ลองนึกภาพเข้าไปในรถของคุณและออกไปหาชิ้นส่วนที่ไม่รู้จัก คุณอาจใช้ระบบนำทางด้วยดาวเทียม GPS หรือแผนที่กระดาษเพื่อนำทางคุณไปยังจุดหมาย เช่นเดียวกับที่แต่ละจุดบนแผนที่ของคุณสอดคล้องกับจุดสังเกตเฉพาะในการเดินทางของคุณ ให้เซลล์ที่ยึดตัวเองกับจุดสังเกตเฉพาะในสภาพแวดล้อมเพื่อปรับทิศทางคุณในอวกาศ

ภูมิประเทศเชิงพื้นที่ภายในของเรามีความซับซ้อนมากขึ้น โดยเซลล์ฮิปโปแคมปัสจะเข้ารหัสสิ่งเร้า ตัวชี้นำ หรือรางวัลเฉพาะในบริบทของพฤติกรรมของสัตว์ภายในพื้นที่เหล่านั้น ตัวอย่างเช่น ลองนึกภาพมาถึงสนามบินในประเทศที่ไม่คุ้นเคย คุณอาจมีความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับแนวคิดของสนามบินพร้อมกับจุดสังเกตที่คุ้นเคยซึ่งจะทำให้คุณประทับใจในพื้นที่ใหม่นี้ ข้อมูลบางส่วนนี้เป็นข้อมูลชีวประวัติ โดยอิงจากความทรงจำที่ไม่เหมือนใครของคุณเกี่ยวกับสนามบินอื่นๆ

ขึ้นอยู่กับว่าประสบการณ์เหล่านี้เป็นไปในทางบวกหรือทางลบ ความสำคัญทางอารมณ์ของพื้นที่เหล่านี้จะส่งผลต่อแผนที่ส่วนตัวของคุณ และปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้รวมกันเพื่อสร้างประสบการณ์ของพื้นที่ที่มีความสมบูรณ์มากกว่าการรวมสถานที่สำคัญๆ

"วางเซลล์ที่ยึดตัวเองไว้กับจุดสังเกตเฉพาะในสภาพแวดล้อมเพื่อปรับทิศทางคุณในอวกาศ"

การศึกษาล่าสุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพบว่าเซลล์ฮิปโปแคมปัสทำงานแตกต่างกันเล็กน้อยในสมองของไพรเมตมากกว่าในสมองของสัตว์ฟันแทะ โดยตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่างๆ ที่ไม่ได้ผูกกับตำแหน่งอย่างเคร่งครัด การทำงานอย่างต่อเนื่องในหนู ไพรเมต และมนุษย์ได้พิสูจน์แล้วว่าฮิปโปแคมปัสไม่ใช่นักแสดงเพียงคนเดียว ป้อนเอนโทฮินัลคอร์เทกซ์ซึ่งส่งข้อมูลทางประสาทสัมผัสไปยังฮิบโปแคมปัสและทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมไปยังนีโอคอร์เทกซ์ ซึ่งมีการออกคำสั่งด้านความรู้ความเข้าใจและการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนกว่าจำนวนมากของเรา

นักวิจัยได้อธิบายเมื่อเร็วๆ นี้ว่า a โครงข่ายของเซลล์ภายในคอร์เทกซ์เอนโทรฮินัลที่เรียกว่า “เซลล์กริด”ซึ่งเข้ารหัสการเคลื่อนไหวของคุณเองโดยสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของคุณ เพิ่มส่วนสำคัญให้กับปริศนาเซลล์สถานที่เมื่อพูดถึงกลยุทธ์การนำทางที่กว้างขึ้น เครือข่ายกริดสามารถกำหนดทิศทางและระยะห่างระหว่างวัตถุในอวกาศได้แม่นยำยิ่งขึ้น โดยอิงจากสัญญาณการเคลื่อนไหวภายใน มากกว่าการป้อนข้อมูลทางประสาทสัมผัสจากพื้นที่ ระบบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อแสดงพื้นที่แบบไดนามิกในรูปแบบที่สามารถแก้ไขได้โดยประสบการณ์ โดยผสมผสานข้อมูลใหม่อย่างยืดหยุ่น แต่ยังช่วยให้พื้นที่เหล่านี้คุ้นเคยเมื่อเวลาผ่านไป

แต่เมื่อเรามีช่องว่างในใจแล้ว เราจะตัดสินใจว่าจะโต้ตอบกับพื้นที่นั้นอย่างไร สิ่งนี้ต้องใช้การตัดสินใจอย่างแข็งขัน และเชื้อเพลิงสำหรับการตัดสินใจคือรางวัล นี่คือจุดที่คุณลักษณะที่ไม่ใช่เชิงพื้นที่ของเซลล์ประสาทที่สร้างระบบนำทางของเรามีความสำคัญเป็นพิเศษ นักวิจัยพบว่าจากการศึกษาสัตว์ฟันแทะที่รับรู้ค่ารางวัลหรือความสำคัญของวัตถุบางอย่างในสภาพแวดล้อมสามารถเปลี่ยนรูปแบบการยิงของเซลล์ในทิศทางของพวกมันได้มากขึ้น มูลค่ารางวัลที่คาดการณ์ไว้ที่สูงขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับเทิร์นหรือตำแหน่งที่กำหนดในเขาวงกตจะเป็นเช่นนั้น ทำนายการเคลื่อนไหวในทิศทางนั้น that. แล้วเส้นทางที่ไม่ได้เลือกล่ะ?

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมงานของ นักวิจัยที่ UCSF วัดการยิงเซลล์เพลสเซลล์ของฮิปโปแคมปัสในหนูขณะที่พวกมันทำงานการนำทางเชิงพื้นที่เสร็จสิ้น หนูถูกวางไว้ในเขาวงกตและกิจกรรมทางประสาทของพวกมันถูกถ่ายแบบเรียลไทม์ขณะที่พวกมันเลือกระหว่างเส้นทางที่แยกจากกันที่จุดเลือก ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยสามารถกำหนดรูปแบบเฉพาะของการยิงเซลล์ของสถานที่ซึ่งสอดคล้องกับแขนแต่ละข้างของเขาวงกตหลังจากที่หนูเลือกและเดินทางต่อไป

น่าแปลกที่เมื่อหนูเข้าใกล้จุดเลือก แต่ละชุดของเซลล์สถานที่ซึ่งเป็นตัวแทนของแขนข้างใดข้างหนึ่งของเขาวงกตจะยิงอย่างรวดเร็วสลับกัน ทอยลูกเต๋าในอนาคตอันใดอันหนึ่งก่อนที่จะทำการเลือก สิ่งนี้หมายความว่าไม่เพียงแต่เส้นทางที่สัตว์เดินทางในท้ายที่สุดในแบบเรียลไทม์เท่านั้น แต่ยังแสดงเส้นทางทางเลือกที่เป็นไปได้อย่างเท่าเทียมกันในพื้นที่ประสาท ซึ่งเป็นคำอธิบายเชิงกลไกสำหรับการเป็นตัวแทนทางจิตของอนาคต

"เส้นทางอื่นที่เป็นไปได้นั้นแสดงอย่างเท่าเทียมกันในพื้นที่ประสาทซึ่งเป็นคำอธิบายกลไกสำหรับการเป็นตัวแทนทางจิตของอนาคต"

ในสัตว์ฟันแทะ การศึกษาการนำทางเกิดขึ้นในชุดประกอบแบบตั้งโต๊ะธรรมดาที่ไม่สามารถจับภาพความซับซ้อนของสภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงได้ ความเป็นจริงเสมือน กลายเป็นความบันเทิงส่วนบุคคลที่ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ แต่ก็ยังมีนักวิจัยในด้านความหลากหลายและการควบคุมในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนในการวิจัยการนำทางเชิงพื้นที่ กลุ่มในสหราชอาณาจักรได้ใช้เกมมือถือชื่อ Sea Hero Quest เพื่อรวบรวมหนึ่งในชุดข้อมูลที่ใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับการใช้เหตุผลเชิงพื้นที่ในกลุ่มอายุต่างๆ ที่บันทึกไว้

ข้อมูลการเล่นเกม บ่งชี้ว่าการให้เหตุผลเชิงพื้นที่อาจเริ่มลดลงเมื่อเราอายุน้อยกว่า 19 ปี และตัวเลือกเส้นทางของผู้เล่นนั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าพวกเขามียีน APOE รุ่น e4 ซึ่งใช้เป็นตัวบ่งชี้การวินิจฉัยทางคลินิกสำหรับโรคอัลไซเมอร์มาเป็นเวลานานหรือไม่ กลยุทธ์ที่แปลกใหม่เช่นนี้ซึ่งเปลี่ยนเกมมือถือธรรมดาๆ ให้กลายเป็นเครื่องมือรวบรวมข้อมูลทางคลินิกสามารถขยายความเข้าใจของเราได้อย่างมากเกี่ยวกับความก้าวหน้าของโรคทางระบบประสาท และเร่งการพัฒนาการวินิจฉัยในระยะเริ่มต้นที่ปรับให้เหมาะกับแต่ละบุคคล

ความเข้าใจส่วนใหญ่ของเราเกี่ยวกับวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับอนาคตได้เกิดขึ้นจากการศึกษาผู้ป่วยที่ไม่สามารถระลึกถึงอดีตได้อีกต่อไป นับตั้งแต่ยุคแรกๆ ของประสาทวิทยาศาสตร์ เมื่อการศึกษาเกี่ยวกับรอยโรคมักเป็นเครื่องมือที่มีข้อมูลมากที่สุดในการกำจัดของเรา เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานของส่วนต่างๆ ของสมอง เราเข้าใจว่า ฮิปโปแคมปัสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเรียกคืนหน่วยความจำ.

ความเสียหายของฮิปโปแคมปัสเกี่ยวข้องกับความจำเสื่อมและการให้เหตุผลเชิงพื้นที่บกพร่อง แต่การศึกษาสถานที่สำคัญหลายแห่งได้แสดงให้เห็นว่าอาการบาดเจ็บที่ฮิปโปแคมปัสยังขัดขวางความสามารถในการจินตนาการถึงเหตุการณ์สมมติ ผู้ป่วยที่เป็นโรคความจำเสื่อมไม่เพียงแต่มีปัญหาในการจำข้อมูลชีวประวัติล่าสุดเท่านั้น แต่เมื่อได้รับแจ้ง จะสามารถนำเสนอได้เฉพาะข้อความทั่วไปเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นในชีวิตของพวกเขาเท่านั้น

การสูญเสียความทรงจำเป็นเรื่องปกติเมื่อเราอายุมากขึ้น แต่จากการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า ความสามารถของเราในการสำรวจอวกาศก็ลดลงเช่นกันเมื่อเราโตขึ้น. การขาดดุลเหล่านี้ปรากฏตั้งแต่อายุยังน้อยกว่าการวัดความบกพร่องทางสติปัญญาทั่วไปอื่นๆ ซึ่งบ่งชี้ว่าฟังก์ชันบางอย่างของระบบนำทางมีลักษณะเฉพาะและทำงานโดยไม่ขึ้นกับหน่วยความจำและการประมวลผลข้อมูลประเภทอื่นๆ ในฮิบโปแคมปัส

โครงสร้างที่เปราะบางที่สุดในสมองที่แก่ชราคือโครงสร้างที่เข้ารหัสการเคลื่อนไหว เช่น เยื่อหุ้มสมองชั้นนอก การยิงเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแบบฮิปโปแคมปัสนั้นไม่แน่นอนในหนูที่มีอายุมากกว่า อย่างมีนัยสำคัญ โครงสร้างที่รับผิดชอบในการกำหนดทิศทางเราในอวกาศนั้นมีความเสี่ยงมากที่สุดต่อพยาธิสภาพของโรคอัลไซเมอร์ โดยชี้ไปที่ความบกพร่องในการนำทางซึ่งเป็นเกณฑ์การวินิจฉัยเบื้องต้นที่อาจเกิดขึ้นสำหรับสิ่งนี้และสภาวะทางระบบประสาทอื่นๆ เช่น โรคพาร์กินสัน

ชีวิตประจำวันของเราเต็มไปด้วยการตัดสินใจทั้งที่มีสติและไม่รู้สึกตัว แต่เมื่อหลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นเผยให้เห็นว่า สมองของเราสามารถเดินทางไปตามเส้นทางที่เราเลือกได้มากเท่ากับที่เรามองข้ามไป

ขณะที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการนำทางเชิงพื้นที่ ความจำ และการเสื่อมของระบบประสาท เราอาจพบว่าเวลาที่เราใช้ในการไตร่ตรองถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นมีความสำคัญพอๆ กับเวลาที่เราใช้วางแผนอย่างจริงจัง และในขณะที่การทำงานของความรู้ความเข้าใจที่ลดลงนั้นถือเป็นเรื่องปกติของการมีอายุมากขึ้น การรักษาหน้าที่เหล่านี้ให้มีส่วนร่วมกับการออกกำลังกายทางจิตอย่างง่าย เช่น ปริศนา เกมคำศัพท์ หรือการอ่านสามารถช่วยรักษาวิถีประสาทเหล่านี้ไว้ได้ ในทำนองเดียวกัน เราสามารถออกกำลังกายระบบนำทางของเราโดยการสร้างแผนภูมิหลักสูตรตามเส้นทางที่เรายังไม่ได้ไป ดังนั้นในครั้งต่อไปที่คุณพบว่าตัวเองกำลังดิ้นรนที่จะนำความคิดของคุณกลับมาที่งานที่ทำอยู่ ทดลองโดยปล่อยให้มันลอยไปไกลขึ้นอีกนิด

บทความนี้เดิมปรากฏบน รู้เซลล์ประสาท

อ้างอิง:

Buckner, RL (2010). บทบาทของฮิปโปแคมปัสในการทำนายและจินตนาการ การทบทวนจิตวิทยาประจำปี61, 27 48-

Coughlan, G. , Coutrot, A. , Khondoker, M. , Minihane, A. , Spiers, H. , & Hornberger, M. (2019) สู่การวินิจฉัยทางปัญญาส่วนบุคคลของโรคอัลไซเมอร์ที่มีความเสี่ยงทางพันธุกรรม พนัส 116(19) 9285-9292

Diersch, N. และ Wolbers, T. (2019). ศักยภาพของความเป็นจริงเสมือนสำหรับการวิจัยการนำทางเชิงพื้นที่ตลอดช่วงอายุของผู้ใหญ่ วารสารชีววิทยาทดลอง 222, jeb187252 doi: 10.1242/jeb.187252

Eichenbaum, H. , Dudchenko, P. , Wood, E. , Shapiro, M. , & Tanila, H. (1999). ฮิปโปแคมปัส ความจำ และเซลล์สถานที่ เซลล์ประสาทหน่วยการทำงานของระบบประสาท เซลล์ประสาทที่..., 23(2) 209-226

Giocomo, LM (2015). การเป็นตัวแทนเชิงพื้นที่: แผนที่ของพื้นที่กระจัดกระจาย ชีววิทยาปัจจุบัน 25(9), R362-R363

Kay, K., Chung, JE, Sosa, M., Schor, JS, Karlsson, MP, Larkin, MC, Liu, DF, & Frank, LM (2020) การหมุนเวียนวินาทีย่อยอย่างต่อเนื่องระหว่างการเป็นตัวแทนของอนาคตที่เป็นไปได้ในฮิปโปแคมปัส เซลล์ 180(3) 552-567

Lester, AW, Moffat, SD, Wiener, JM, Barnes, CA, & Wolbers, T. (2017) ระบบการเดินเรือผู้สูงอายุ เซลล์ประสาท 95(5) 1019-1035

หนังสือ_วิทยาศาสตร์