ระบบนำทาง

ความยาวทั้งหมดของเครือข่ายใยประสาทในสมองประมาณ 500,000 กม. ซึ่งมากกว่าระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์ การเจริญเติบโตของเส้นใยประสาทถูกควบคุมโดยระบบนำทางเพื่อป้องกันการเดินสายที่ไม่ถูกต้อง แต่เส้นใยประสาทจะค้นหาบริเวณเป้าหมายได้อย่างไรในระหว่างการเจริญเติบโต Franco Weth จากแผนกเซลล์และชีววิทยาประสาทของสถาบันสัตววิทยากล่าวว่า "สิ่งนี้คล้ายกับการขับรถอัตโนมัติในการจราจรบนถนน" ยานพาหนะจะแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกันกับเครื่องส่งสัญญาณที่ริมถนนเพื่อไปยังจุดหมายปลายทาง ในกรณีของเส้นใยประสาท โมเลกุลของเซนเซอร์ที่ปลายจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ เมื่อใช้พวกมัน พวกมันจะได้รับสัญญาณนำทางในรูปของโปรตีนที่วางอยู่ตามทาง ในพื้นที่เป้าหมาย และบนเส้นใยอื่นๆ ที่ข้ามเส้นทาง มาถึงเป้าหมายแล้ว ตัวอย่างของการเดินสายดังกล่าวคือการเชื่อมต่อระหว่างเรตินาและสมอง Weth กล่าว เส้นใยประสาทเกือบหนึ่งล้านเส้นเข้าถึงบริเวณที่มองเห็นผ่านทางเส้นประสาทการมองเห็น "การเดินสายประสาทเทียม" ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าทางพันธุกรรมทำให้พิกเซลถูกสร้างซ้ำแบบหนึ่งต่อหนึ่งคล้ายกับการฉายภาพ และด้วยเหตุนี้ เด็กแรกเกิดจึงมองเห็นและประมวลผลภาพได้ ความสามารถที่สำคัญนี้ได้รับการพัฒนาโดยวิวัฒนาการของสายพันธุ์ของเราและไม่จำเป็นต้องได้รับจากประสบการณ์ของตัวเอง "มีเพียงซินแนปส์ในสมองของเราเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่เชื่อมต่อกันโดยการเรียนรู้" เวธชี้ให้เห็น น่าแปลกที่ความไวของแอกซอนต่อสัญญาณขาเข้าของ ระบบนำทาง โปรตีนของพวกมันลดลงระหว่างการเดินทาง "ถึงกระนั้น ข้อมูลจะต้องถูกอ่านอย่างแม่นยำเพื่อให้แอกซอนค้นหาเป้าหมายได้" Weth และเพื่อนร่วมงานสงสัย วิธีแก้ปัญหา: "แอกซอนถูกลดความไวสำหรับสัญญาณทุกประเภทที่นำทางพวกมัน แต่พวกมันรักษาอัตราส่วนของความแรงของสัญญาณซึ่งกันและกันได้อย่างน่าประหลาดใจ" Weth กล่าว ในท้ายที่สุด เป้าหมายจะมีลักษณะเฉพาะด้วยอัตราส่วนที่แน่นอนของสัญญาณต่างๆ แทนที่จะเป็นความเข้มของสัญญาณเดียว ระบบนำทางแบบแอกซอนจัดการข้อขัดแย้งระหว่างความน่าเชื่อถือและความแปรปรวนของสัญญาณได้ด้วยการผสานความไวที่ปรับปรุงใหม่นี้ การควบคุมสัญญาณคู่ประเภทนี้มีความผิดปกติอย่างมากในทางชีววิทยา นักวิจัยยังไม่ทราบว่าเหตุใดการนำทางของแอกซอนจึงลดความไวลง ซึ่งตรงกันข้ามกับความคาดหวังไร้เดียงสาที่ว่าสัญญาณที่แรงจะนำทางพวกมันไปยังเป้าหมายอย่างแน่นอน "เราคิดว่าเป็นกลยุทธ์ในการประหยัดพลังงาน เพราะการส่งสัญญาณต้องการพลังงาน" Weth กล่าว อันที่จริง ธรรมชาติกำลังดิ้นรนเพื่อความไม่เป็นระเบียบ" การสร้างระเบียบต้องใช้พลังงาน นี่คือสิ่งที่เรารู้ ไม่มีสิ่งใดในชีววิทยาที่ได้รับคำสั่งมากไปกว่าการเดินสายไฟในสมองของเรา เฉพาะเมื่อธรรมชาติลดค่าใช้จ่ายในการเดินสายให้น้อยที่สุดเท่านั้น จึงจะสามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดที่จำเป็นในการจัดเตรียมเรา ด้วย 'คอมพิวเตอร์ความรู้ความเข้าใจ' เครื่องนี้"