นักประสาทวิทยา MIT–Princeton พบวงจรสมองที่สลับบทบาทได้เหมือน “เลโก้ทางความคิด”

ในทางกลับกัน กลุ่มเซลล์ในเปลือกสมองส่วนข้างมีแนวโน้มทำหน้าที่เฉพาะทางมากกว่า โดยมีส่วนร่วมกับข้อมูลบางประเภทอย่างสม่ำเสมอ และไม่ได้สลับบทบาทในลักษณะเดียวกับกลุ่มเซลล์ในเปลือกสมองส่วนหน้า ความแตกต่างนี้อาจสะท้อนการแบ่งงานระหว่างระบบที่ยืดหยุ่นกับระบบที่เชี่ยวชาญเฉพาะด้าน

แบบจำลอง AI ให้ผลในทิศทางเดียวกัน

นักวิจัยยังฝึกโครงข่ายประสาทเทียมแบบเกิดซ้ำ (recurrent neural network) ให้ทำงานที่มีเงื่อนไขใกล้เคียงกับภารกิจของหนู แบบจำลองเหล่านี้พัฒนาโครงสร้างแบบโมดูลที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้เช่นกัน และการปิดการทำงานของกลุ่มโมดูลบางส่วนทำให้การคำนวณเฉพาะด้านถูกรบกวน

ผลจากแบบจำลองสนับสนุนข้อเสนอว่า สถาปัตยกรรมลักษณะนี้อาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประโยชน์ในเชิงการคำนวณ ไม่ใช่เพียงลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญในสมองของหนู

“เลโก้ทางความคิด” หมายถึงอะไร

แนวคิดนี้เปรียบกลุ่มการทำงานของสมองเหมือนชิ้นส่วนเลโก้ แต่ละชิ้นเป็นองค์ประกอบทางความคิดที่นำไปประกอบและสลับใช้กับงานหลายรูปแบบได้ เมื่อรวมชิ้นส่วนเดิมในรูปแบบใหม่ สมองก็อาจสร้างพฤติกรรมหรือกลยุทธ์ใหม่ขึ้นมาได้ โดยไม่ต้องเริ่มเรียนรู้ทุกอย่างจากศูนย์

สถาปัตยกรรมแบบนี้อาจมีข้อดีต่อการเรียนรู้ เพราะสมองสามารถนำการดำเนินการที่เรียนรู้แล้วกลับมาใช้กับงานใหม่ เปลี่ยนเพียงการจัดองค์ประกอบหรือชนิดของข้อมูลที่โมดูลเหล่านั้นถืออยู่

นอกจากนี้ยังอาจช่วยอธิบายความสามารถในการปรับตัว เช่น การสลับระหว่างงาน กฎ ความทรงจำ และแผนการต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็ว แนวคิดดังกล่าวจึงเป็นหนึ่งในแนวทางที่อาจนำไปใช้พัฒนาระบบ AI ซึ่งมักต้องฝึกใหม่มากเมื่อเปลี่ยนไปทำงานที่เกี่ยวข้องกัน

อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองยังไม่ใช่หลักฐานว่าค้นพบกลไกทั้งหมดของความคิดที่ยืดหยุ่นแบบมนุษย์ การศึกษาหนูนี้เป็นหลักฐานเชิงสหสัมพันธ์ กล่าวคือพบรูปแบบกิจกรรมที่สอดคล้องกับการนำกลุ่มเซลล์กลับมาใช้ใหม่ แต่ยังไม่ได้พิสูจน์ว่ากลุ่มเซลล์ใดกลุ่มหนึ่งเป็นสาเหตุโดยตรงของพฤติกรรม

ขั้นต่อไป: ทดสอบว่าเซลล์เหล่านี้ “จำเป็น” จริงหรือไม่

นักวิจัยวางแผนทำการทดลองเชิงเหตุและผล โดยเลือกปรับเปลี่ยนหรือรบกวนกลุ่มเซลล์ในเปลือกสมองส่วนหน้าที่ระบุได้ในช่วงเวลาต่าง ๆ ของภารกิจ เพื่อดูว่าบทบาทของกลุ่มเดียวกันเปลี่ยนจากการรักษาความทรงจำทางประสาทสัมผัสไปเป็นการรักษาแผนการกระทำจริงหรือไม่

คำทำนายสำคัญคือ หากรบกวนกลุ่มเซลล์เดียวกันในช่วงเวลาต่างกัน ผลกระทบควรเกิดกับหน้าที่ของข้อมูลคนละแบบ เช่น รบกวนช่วงแรกอาจกระทบความทรงจำเกี่ยวกับเสียง ขณะที่รบกวนช่วงถัดมาอาจกระทบแผนการตอบสนอง แต่ข้อมูลที่มีอยู่ยังไม่ระบุวิธีการแทรกแซงหรือกำหนดเวลาทดลองอย่างละเอียด

ยังสรุปเรื่องแหล่งทุนของงานนี้ไม่ได้

หลักฐานที่ให้มายังไม่เพียงพอที่จะยืนยันแหล่งทุนของงานวิจัย MIT–Princeton ชิ้นนี้โดยเฉพาะ แถลงการณ์ของ Princeton ที่ระบุว่างานได้รับทุนหลักจากสำนักงานผู้อำนวยการข่าวกรองแห่งชาติสหรัฐฯ และสถาบันสุขภาพแห่งชาติสหรัฐฯ เป็นข้อมูลของโครงการทำแผนผังการเชื่อมต่อในสมองหนูอีกโครงการหนึ่ง จึงไม่ควรนำมาอ้างว่าเป็นแหล่งทุนของการศึกษานี้