วิทยาศาสตร์อาจเป็นขั้นตอนหนึ่งที่ใกล้ชิดกับความเข้าใจที่จิตสำนึกอยู่ในสมอง การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการเชื่อมต่อทางประสาทบางประเภทในการระบุจิตสำนึก
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Cerebral Cortexนำโดย Jun Kitazono ผู้เขียนที่เกี่ยวข้องและนักวิจัยโครงการในภาควิชาศึกษาระบบทั่วไปที่มหาวิทยาลัยโตเกียว
รองศาสตราจารย์ Masafumi Oizumi ผู้เขียนและหัวหน้าห้องปฏิบัติการที่ทำการศึกษากล่าวว่า “ที่ใดในจิตสำนึกของสมองนั้นเป็นหนึ่งในคำถามที่ใหญ่ที่สุดในวิทยาศาสตร์ “แม้ว่าเราจะยังไม่บรรลุคำตอบที่แน่ชัด แต่ก็มีหลักฐานเชิงประจักษ์มากมายสะสมไว้ในระหว่างการค้นหากลไกขั้นต่ำที่เพียงพอสำหรับประสบการณ์ที่รู้สึกตัว หรือความสัมพันธ์ทางประสาทของสติ”
สำหรับการศึกษานี้ ทีมงานได้ก้าวไปสู่การระบุเครือข่ายย่อยที่เพียงพอน้อยที่สุดในสมองที่สนับสนุนประสบการณ์ที่มีสติสัมปชัญญะ
เพื่อระบุพื้นที่ของสมองที่มีจิตสำนึกอยู่ นักวิจัยได้มองหาลักษณะเฉพาะของจิตสำนึกภายในโครงข่ายประสาทของสมอง นั่นคือ วิถีทางสองทิศทาง เมื่อเราเห็นบางสิ่งบางอย่างหรือสัมผัสกับความรู้สึก สมองของเราจะรับข้อมูล สิ่งนี้เรียกว่าสัญญาณฟีดฟอร์เวิร์ด แต่การรับสัญญาณฟีดฟอร์เวิร์ดนั้นไม่เพียงพอสำหรับการมีสติ สมองของเรายังต้องส่งข้อมูลกลับมา ในสิ่งที่เรียกว่าคำติชม ไม่ใช่ว่าทุกส่วนของสมองจะสามารถรับข้อมูลฟีดฟอร์เวิร์ดและส่งคืนข้อมูลป้อนกลับได้ นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าการเชื่อมต่อแบบสองทิศทางเหล่านี้เป็นจุดเด่นที่สำคัญของส่วนต่าง ๆ ของสมองที่รับผิดชอบในการมีสติ
“การประมวลผลฟีดฟอร์เวิร์ดเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอสำหรับผู้ทดสอบที่จะรับรู้สิ่งเร้าอย่างมีสติ ค่อนข้างจำเป็นต้องมีข้อเสนอแนะซึ่งบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการประมวลผลแบบสองทิศทาง องค์ประกอบป้อนกลับจะหายไปไม่เพียงแต่ในระหว่างการสูญเสียเนื้อหาเฉพาะของสติในสภาวะตื่น แต่ยังรวมถึงในสภาวะไร้สติซึ่งโดยทั่วไปแล้วประสบการณ์ที่มีสติสัมปชัญญะจะหายไป เช่น การระงับความรู้สึกทั่วไป การนอนหลับ และสภาวะทางพืช” คิตาโซโนะกล่าว เขายังอธิบายด้วยว่าไม่สำคัญว่าคุณกำลังมองคน ลิง หนู นก หรือแมลงวัน การประมวลผลแบบสองทิศทางยังคงมีความจำเป็น
นักวิจัยใช้เมาส์เชื่อมต่อและเทคนิคการคำนวณเพื่อทดสอบแนวคิดของพวกเขา Connectome คือแผนที่โดยละเอียดของการเชื่อมต่อในสมอง ประการแรก พวกเขาพัฒนาอัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพเพื่อแยกส่วนต่าง ๆ ของสมองด้วยการเชื่อมต่อแบบสองทิศทางที่แข็งแกร่ง ซึ่งเรียกว่าคอมเพล็กซ์ จากนั้นจึงนำอัลกอริธึมไปใช้กับคอนเน็กโตมของเมาส์
“เราพบว่าสารเชิงซ้อนที่สกัดออกมาได้แบบสองทิศทางมากที่สุดไม่ได้กระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกภูมิภาคหลัก แต่กลับกระจุกตัวอยู่ในบริเวณเยื่อหุ้มสมองและบริเวณทาลามิก” คิตาโซโนะกล่าว “ในทางกลับกัน ภูมิภาคในภูมิภาคหลักอื่นๆ มีทิศทางแบบสองทิศทางต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภูมิภาคในสมองน้อยมีความเป็นสองทิศทางที่ต่ำกว่ามาก”
การค้นพบนี้สอดคล้องกับตำแหน่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดมานานแล้วว่าจิตสำนึกอยู่ในสมอง เปลือกสมองที่อยู่บนพื้นผิวของสมองประกอบด้วยพื้นที่รับความรู้สึก พื้นที่เคลื่อนไหว และพื้นที่เชื่อมโยงที่คิดว่าจำเป็นต่อประสบการณ์การมีสติ ฐานดอกที่อยู่ตรงกลางของสมองก็ถูกคิดว่าเกี่ยวข้องกับจิตสำนึกเช่นเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างฐานดอกและบริเวณเยื่อหุ้มสมองที่เรียกว่าห่วงทาลาโม-คอร์ติคัลนั้นถือว่ามีความสำคัญต่อจิตสำนึก ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่า ความเป็นสองทิศทางในเครือข่ายสมองเป็นกุญแจสำคัญในการระบุตำแหน่งของสติ
นักวิจัยเน้นว่าพวกเขายังคงทำงานเพื่อระบุสถานที่ของสติ
“การศึกษานี้เน้นเฉพาะการเชื่อมต่อทางกายวิภาคที่ ‘คงที่’ ระหว่างเซลล์ประสาทหรือบริเวณสมองเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สติเป็น ‘พลวัต’ ซึ่งเปลี่ยนแปลงจากช่วงเวลาหนึ่งไปอีกขณะหนึ่งขึ้นอยู่กับกิจกรรมของระบบประสาท” โออิซูมิกล่าว “แม้ว่าการเชื่อมต่อทางกายวิภาคจะบอกเราว่ากิจกรรมของระบบประสาทจะแพร่กระจายอย่างไรและบริเวณสมองจะมีปฏิสัมพันธ์อย่างไร เราจำเป็นต้องตรวจสอบพลวัตของกิจกรรมประสาทโดยตรงเพื่อระบุตำแหน่งของจิตสำนึกในช่วงเวลาใดก็ตาม”
ในขั้นตอนต่อไป เขากล่าวว่าขณะนี้ทีมกำลังวิเคราะห์เครือข่ายตามกิจกรรมของสมองในการบันทึกประสาทประเภทต่างๆ
“เป้าหมายสูงสุดของห้องปฏิบัติการของเราคือการค้นหาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างจิตสำนึกและสมอง” โออิซึมิกล่าว “ในการศึกษานี้ เราได้พยายามเชื่อมโยงคุณสมบัติของเครือข่ายของสมองกับตำแหน่งของจิตสำนึก เราจะตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างจิตสำนึกและสมองเพิ่มเติม ไปสู่เป้าหมายสูงสุดของเรา”
Jun Kitazono, Yuma Aoki, Masafumi Oizumi, “แกนที่เชื่อมต่อแบบสองทิศทางในการเชื่อมต่อของเมาส์: สู่การแยกเครือข่ายย่อยของสมองที่จำเป็นสำหรับการมีสติ” Cerebral Cortex : 21 กรกฎาคม 2022, DOI: 10.1093/cercor/bhac143 https://doi.org /10.1093/cercor/bhac143
