ข้อมูลที่ได้รับ

เซลล์ในเรตินาจะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะท้อนมาจากวัตถุไปเป็นพลังงานเชิงเคมีซึ่งจะมีการแปลงไปเป็นศักยะงานที่ส่งผ่านเส้นประสาทตาข้ามส่วนไขว้ประสาทตา (optic chiasm) ไปยัง lateral geniculate nucleus (ตัวย่อ LGN) ในทาลามัส เพื่อการประมวลผลเป็นส่วนแรกจากนั้นก็จะส่งต่อไปที่คอร์เทกซ์สายตาปฐมภูมิ ที่รู้จักกันว่าเขตสายตา V1หลังจากนั้น สัญญาณจากเขตสายตาต่าง ๆ ในสมองกลีบท้ายทอยก็จะเดินทางต่อไปยังสมองกลีบข้างและสมองกลีบขมับผ่านทางสัญญาณสองทาง[7]

รูปแสดงทางสัญญาณด้านหลัง (สีเขียว) และทางสัญญาณด้านล่าง (สีม่วง) ทางสัญญาณทั้งสองนั้นเริ่มต้นมาจากที่เดียวกันคือคอร์เทกซ์สายตาปฐมภูมิ

นักวิจัยอังเกอร์ไลเดอร์และมิชกินได้แยกแยะระบบการประมวลผลทางตาสองระบบนี้ไว้ในปี ค.ศ. 1982[8] ทางสัญญาณหนึ่งดำเนินไปในทางด้านล่างไปยังคอร์เทกซ์กลีบขมับส่วนล่าง (คือจาก V1 ผ่าน V2 ผ่าน V4 ไปถึง ITC)และอีกทางหนึ่งดำเนินไปในทางด้านหลังไปยังสมองกลีบข้างส่วนหลังเป็นทางสองทางที่เรียกว่า ทางเพื่อรู้ว่าคืออะไร และทางเพื่อรู้ว่าอยู่ที่ไหน ตามลำดับ.ITC รับข้อมูลจากทางสัญญาณด้านล่างเพราะเป็นเขตสำคัญเพื่อรู้จำรูปแบบ (pattern) ใบหน้า และวัตถุ[9]

หน้าที่ของเซลล์ประสาทเดี่ยวใน ITC

ความรู้หลาย ๆ อย่างเกี่ยวกับการทำงานในระดับเซลล์เดี่ยว ๆ การใช้ความจำในการระบุวัตถุและการแปลผลจากลานสายตาโดยสีและโดยรูปร่างล้วนแต่เป็นความรู้ที่เพิ่งเกิดขึ้นไม่นานเกี่ยวกับ ITC งานวิจัยในยุคต้น ๆ แสดงว่า มีการเชื่อมต่อกันระหว่างสมองกลีบขมับกับเขตสมองเกี่ยวกับความทรงจำอื่น ๆ เป็นต้นว่า ฮิปโปแคมปัส อะมิกดะลา และคอร์เทกซ์กลีบหน้าผากส่วนหน้า (prefrontal cortex) มีการค้นพบเร็ว ๆ นี้ว่า การเชื่อมต่อกันเหล่านี้สามารถอธิบายลักษณะเฉพาะบางอย่างของความจำซึ่งบอกเป็นนัยว่า เซลล์สมองเดี่ยว ๆ เหล่านี้มีความสัมพันธ์กับประเภทของความจำต่าง ๆ โดยเฉพาะ หรือแม้กับความจำต่าง ๆ โดยเฉพาะงานวิจัยพบลักษณะเด่นของเซลล์สมองเดี่ยว ๆ ที่มีการทำงานโดยเฉพาะใน ITC คือ

1. เซลล์เดี่ยว ๆ ที่ตอบสนองต่อความจำที่คล้ายกันอยู่ใกล้กันกระจายไปตามชั้นของ ITC
2. นิวรอนของสมองกลีบขมับมีส่วนเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการเรียนรู้และความจำระยะยาว
3. ความจำที่อยู่ภายใน ITC น่าจะดีขึ้นในระยะยาว เพราะอิทธิพลของนิวรอนที่รับสัญญาณจากระบบรับความรู้สึก (afferent neurons) ในเขตสมองกลีบขมับด้านใน (medial-temporal region)

งานวิจัยต่อ ๆ มาของเซลล์เดี่ยว ๆ ใน ITC[10] บอกเป็นนัยว่า เซลล์เหล่านี้ไม่ใช่มีเพียงแค่การเชื่อมต่อโดยตรงกับวิถีประสาทของระบบการเห็นเท่านั้นแต่ว่ามีการตอบสนองโดยเฉพาะต่อตัวกระตุ้นทางตาในบางกรณี เซลล์เดี่ยว ๆ เหล่านี้ไม่มีการตอบสนองต่อจุดหรือช่องยาวที่เป็นตัวกระตุ้นแบบง่าย ๆ ที่ปรากฏในลานสายตาแต่ว่า เมื่อแสดงวัตถุที่มีรูปร่างซับซ้อนกลับเริ่มการตอบสนองนี้เป็นหลักฐานแสดงให้เห็นว่า เซลล์เหล่านี้ไม่ใช่แต่ตอบสนองต่อตัวกระตุ้นทางตาโดยเฉพาะโดยเป็นกลุ่มแต่ว่า เป็นเซลล์แต่ละตัวทีเดียวที่มีการตอบสนองโดยเฉพาะกับตัวกระตุ้นแบบเฉพาะ

งานวิจัยนี้ยังแสดงให้เห็นด้วยอีกว่า ระดับการตอบสนองของเซลล์เหล่านี้ไม่เปลี่ยนไปเพราะเหตุของสีหรือขนาด แต่ว่าเปลี่ยนไปตามรูปร่างซึ่งนำไปสู่ข้อสังเกตที่น่าสนใจคือว่า เซลล์เดี่ยว ๆ บางตัวเหล่านี้ มีบทบาทในการรู้จำใบหน้าและมือนี้อาจจะชี้ถึงความเกี่ยวข้องกับภาวะไม่รู้ใบหน้าที่เป็นความผิดปกติทางประสาทและอธิบายถึงความที่มือเป็นจุดที่มนุษย์สนใจงานวิจัยที่เกิดต่อจากงานนี้ ได้ทำการสำรวจให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นถึงบทบาทของ "นิวรอนใบหน้า" และ "นิวรอนมือ" ที่มีอยู่ใน ITC[10]

กระบวนการทำงาน

ข้อมูลเกี่ยวกับสีและรูปร่างมาจากเซลล์ P ซึ่งเป็น ganglion cell ในเรตินาที่รับข้อมูลต่อจากเซลล์รูปกรวยโดยหลักดังนั้นจึงไวต่อความต่าง ๆ กันของรูปร่างและสีเปรียบเทียบกับเซลล์ M ที่รับข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวจากเซลล์รูปแท่งโดยหลักนิวรอนใน ITC ซึ่งมีอีกชื่อหนึ่งว่า inferior temporal visual association cortexประมวลข้อมูลที่มาจากเซลล์ P[11]

นิวรอนใน ITC มีเอกลักษณ์หลายอย่างที่อาจจะเป็นคำอธิบายว่า ทำไมเขตนี้จึงจำเป็นในการรู้จำรูปแบบต่าง ๆ คือ มันตอบสนองต่อตัวกระตุ้นทางตาเท่านั้น และลานรับสัญญาณของมันจะรวมส่วนรอยบุ๋มจอตา (fovea) ด้วย ซึ่งอาจจะเป็นส่วนของเรตินาที่มีเซลล์รับแสงหนาแน่นที่สุดและมีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการเห็นที่ชัดเจนกลางลานสายตาลานรับสัญญาณของเซลล์ใน ITC มักจะมีขนาดใหญ่กว่าของนิวรอนในคอร์เทกซ์ลายและมักขยายข้ามแนวกลาง (midline) รวมข้อมูลจากลานสายตาทั้งสองข้างเป็นเขตแรกนิวรอนของ IT เลือกตอบสนองต่อรูปร่างและสีและมักจะตอบสนองต่อรูปร่างซับซ้อนมากกว่ารูปร่างที่ง่าย ๆมีนิวรอนจำนวนน้อยเปอร์เซ็นต์จำนวนหนึ่งที่เลือกตอบสนองต่อส่วนเฉพาะของใบหน้าข้อมูลใบหน้าและน่าจะข้อมูลรูปร่างที่ซับซ้อนอื่น ๆ ด้วย รับการเข้ารหัสโดยเป็นการทำงานเป็นลำดับในกลุ่มของเซลล์และเซลล์ใน IT ก็ปรากฏว่ามีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการทรงจำรูปร่างซับซ้อนเหล่านี้ทั้งในระยะสั้นและระยะยาวขึ้นอยู่กับเหตุการณ์[12]

การรู้จำวัตถุ

มีเขตต่าง ๆ ภายใน ITC ที่ทำงานร่วมกันเพื่อแปลผลและรู้จำว่า สิ่งหนึ่ง ๆ คืออะไรความสัมพันธ์เช่นนี้เป็นไปจนกระทั่งว่า วัตถุประเภทต่าง ๆ จะมีความสัมพันธ์กับนิวรอนที่อยู่ในเขตต่าง ๆ กันของ ITC เช่น

• รอยนูนรูปกระสวย (fusiform gyrus) หรือว่าเขตรับรู้หน้าในรอยนูนรูปกระสวย (Fusiform Face Area) ทำหน้าที่ในการรู้จำใบหน้าและรูปร่างกายมากกว่ารู้จำวัตถุอื่น ๆ

แผนผังแสดงเขตต่าง ๆ ของสมองซีกซ้าย รอยนูนรูปกระสวยมีสีส้ม

• เขตรับรู้สถานที่รอบฮิปโปแคมปัส (Parahippocampal Place Area) ช่วยในการแยกแยะสถานที่ให้ต่างจากวัตถุต่าง ๆ

แผนผังแสดงเขตต่าง ๆ ของสมองซีกซ้าย เขตรับรู้สถานที่รอบฮิปโปแคมปัสมีสีส้ม

• Extrastriate Body Area แยกแยะส่วนของร่างกายให้ต่างจากวัตถุอื่น ๆ
• Lateral Occipital Complex แยกแยะตัวกระตุ้นที่มีรูปร่างหรือตัวกระตุ้นที่ไม่ปรากฏเป็นรูปเป็นร่าง[13]

เขตของ ITC เหล่านี้ต้องทำงานร่วมกัน และทำงานร่วมกับเขตฮิปโปแคมปัสด้วยเพื่อที่จะทำความเข้าใจกับสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ในโลกฮิปโปแคมปัสเป็นเขตที่จำเป็นในการบันทึกความจำว่า วัตถุนั้นคืออะไร มีรูปร่างเป็นอย่างไร เพื่อจะนำมาใช้ในอนาคตโดยนำไปเปรียบเทียบความแตกต่างกันของวัตถุต่าง ๆ การที่จะรู้จำวัตถุหนึ่ง ๆ ได้อย่างถูกต้องอาศัยเครือข่ายในสมองเหล่านี้อย่างขาดไม่ได้เพื่อที่จะแปลผล แบ่งปัน และบันทึกข้อมูลไว้

ในงานวิจัยของเด็นนีส์และคณะ มีการใช้การสร้างภาพสมองโดย fMRI เพื่อเปรียบเทียบการแปลผลของรูปร่างที่เห็นทางตาระหว่างของมนุษย์และของลิงแม็กแคกสิ่งที่ได้ค้นพบอย่างหนึ่งในงานวิจัยก็คือว่า มีเขตที่ทำงานคาบเกี่ยวกันระหว่างการแปลผลของรูปร่างและการเคลื่อนไหวในสมองแต่ว่าความคาบเกี่ยวกันมีมากกว่าในมนุษย์ (คือต้องมีการทำงานประสานกันมากกว่าระหว่างทางสัญญาณด้านล่างและทางสัญญาณด้านหลัง) ซึ่งบอกเป็นนัยว่า สมองมนุษย์มีวิวัฒนาการในระดับที่สูงกว่าเพื่อทำการแปลผลเพื่อที่จะใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ[14]