พิซซ่าเหนอะหนะ กองเฟรนช์ฟรายส์กรุบกรอบ ไอศกรีมหยดลงบนกรวยในวันฤดูร้อน เมื่อคุณดูอาหารเหล่านี้ ส่วนพิเศษของคอร์เทกซ์การมองเห็นของคุณจะสว่างขึ้น ตามการศึกษาใหม่จากนักประสาทวิทยาของ MIT
ประชากรเซลล์ประสาทที่ตอบสนองต่ออาหารที่เพิ่งค้นพบนี้ ตั้งอยู่ในกระแสการมองเห็นบริเวณหน้าท้อง ควบคู่ไปกับประชากรที่ตอบสนองต่อใบหน้า ร่างกาย สถานที่ และคำพูดโดยเฉพาะ การค้นพบที่ไม่คาดคิดอาจสะท้อนถึงความสำคัญพิเศษของอาหารในวัฒนธรรมมนุษย์ นักวิจัยกล่าว
“อาหารเป็นศูนย์กลางของการปฏิสัมพันธ์ทางสังคมของมนุษย์และการปฏิบัติทางวัฒนธรรม ไม่ใช่แค่การยังชีพ” Nancy Kanwisher, ศาสตราจารย์ Walter A. Rosenblith แห่ง Cognitive Neuroscience และสมาชิกของสถาบัน McGovern เพื่อการวิจัยสมองและศูนย์สมอง จิตใจ และเครื่องจักรของ MIT กล่าว “อาหารเป็นแก่นขององค์ประกอบมากมายของเอกลักษณ์ทางวัฒนธรรม การปฏิบัติทางศาสนา และปฏิสัมพันธ์ทางสังคม และสิ่งอื่น ๆ อีกมากมายที่มนุษย์ทำ”
ผลการวิจัยจากการวิเคราะห์ฐานข้อมูลสาธารณะขนาดใหญ่ของการตอบสนองของสมองมนุษย์ต่อชุดภาพ 10,000 ภาพ ทำให้เกิดคำถามเพิ่มเติมมากมายเกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุที่ประชากรประสาทนี้พัฒนาขึ้น ในการศึกษาในอนาคต นักวิจัยหวังว่าจะสำรวจว่าการตอบสนองของผู้คนต่ออาหารบางชนิดอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความชอบและไม่ชอบ หรือความคุ้นเคยกับอาหารบางประเภท
MIT postdoc Meenakshi Khosla เป็นผู้เขียนนำบทความนี้ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์การวิจัยของ MIT N. Apurva Ratan Murty การศึกษาปรากฏในวารสารCurrent Biology ในวัน นี้
หมวดหมู่ภาพ
กว่า 20 ปีที่แล้ว ในขณะที่ศึกษากระแสการมองเห็นหน้าท้อง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองที่รู้จักวัตถุ Kanwisher ได้ค้นพบบริเวณเยื่อหุ้มสมองที่ตอบสนองต่อใบหน้าอย่างเฉพาะเจาะจง ต่อมา เธอและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้ค้นพบบริเวณอื่นๆ ที่ตอบสนองต่อสถานที่ ร่างกาย หรือคำพูดอย่างเฉพาะเจาะจง พื้นที่เหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกค้นพบเมื่อนักวิจัยตั้งใจค้นหาพื้นที่เหล่านี้โดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม วิธีการที่ใช้สมมติฐานนี้สามารถจำกัดสิ่งที่คุณค้นพบได้ Kanwiser กล่าว
“อาจมีอย่างอื่นที่เราไม่คิดว่าจะมองหา” เธอกล่าว “และแม้เมื่อเราพบบางสิ่ง เราจะรู้ได้อย่างไรว่านั่นเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานที่โดดเด่นของเส้นทางนั้นจริงๆ และไม่ใช่สิ่งที่เราพบเพียงเพราะเรากำลังมองหามัน”
เพื่อพยายามเปิดเผยโครงสร้างพื้นฐานของกระแสภาพหน้าท้อง Kanwisher และ Khosla ตัดสินใจวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่เผยแพร่ต่อสาธารณะของการตอบสนองด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (fMRI) แบบเต็มสมองจากอาสาสมัคร 8 คนขณะที่พวกเขาดูภาพหลายพันภาพ
“เราต้องการดูว่าเมื่อใดที่เราใช้กลยุทธ์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลและปราศจากสมมติฐาน มีการเลือกประเภทใดปรากฏขึ้น และสิ่งเหล่านี้สอดคล้องกับสิ่งที่เคยค้นพบมาก่อนหรือไม่ เป้าหมายที่สองคือการดูว่าเราสามารถค้นพบการคัดเลือกใหม่ ๆ ที่ไม่เคยถูกตั้งสมมติฐานมาก่อนหรือยังคงซ่อนอยู่เนื่องจากความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ต่ำกว่าของข้อมูล fMRI” Khosla กล่าว
ในการทำเช่นนั้น นักวิจัยได้ใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์ที่ช่วยให้พวกเขาค้นพบประชากรประสาทที่ไม่สามารถระบุได้จากข้อมูล fMRI แบบดั้งเดิม ภาพ fMRI ประกอบด้วยว็อกเซลจำนวนมาก ซึ่งเป็นหน่วยสามมิติที่แสดงถึงลูกบาศก์ของเนื้อเยื่อสมอง แต่ละว็อกเซลมีเซลล์ประสาทหลายแสนเซลล์ และหากเซลล์ประสาทเหล่านั้นบางส่วนอยู่ในกลุ่มประชากรขนาดเล็กที่ตอบสนองต่อการป้อนข้อมูลด้วยภาพประเภทหนึ่ง การตอบสนองของพวกมันอาจถูกกลบโดยประชากรอื่นๆ ภายในว็อกเซลเดียวกัน
วิธีการวิเคราะห์แบบใหม่ ซึ่งห้องทดลองของ Kanwisher เคยใช้กับข้อมูล fMRI จาก คอร์ เทกซ์การได้ยินสามารถกระตุ้นการตอบสนองของประชากรประสาทภายในแต่ละว็อกเซลของข้อมูล fMRI
เมื่อใช้วิธีนี้ นักวิจัยพบประชากรสี่กลุ่มที่สอดคล้องกับกลุ่มที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งตอบสนองต่อใบหน้า สถานที่ ร่างกาย และคำพูด “นั่นบอกเราว่าวิธีนี้ใช้ได้ผล และบอกเราว่าสิ่งที่เราพบก่อนหน้านี้ไม่ได้เป็นเพียงคุณสมบัติที่คลุมเครือของเส้นทางนั้น แต่ยังเป็นคุณสมบัติที่สำคัญและโดดเด่นอีกด้วย” Kanwisher กล่าว
น่าแปลกที่ประชากรกลุ่มที่ห้าก็โผล่ออกมาเช่นกัน และกลุ่มนี้ดูเหมือนจะเลือกภาพอาหาร
Khosla กล่าวว่า “ในตอนแรกเราค่อนข้างสับสนกับเรื่องนี้เพราะอาหารไม่ใช่อาหารที่มีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน “ของอย่างแอปเปิล ข้าวโพด และพาสต้านั้นดูไม่เหมือนกัน แต่เราพบประชากรกลุ่มเดียวที่ตอบสนองต่อรายการอาหารที่หลากหลายเหล่านี้ในทำนองเดียวกัน”
ประชากรเฉพาะอาหารซึ่งนักวิจัยเรียกว่าส่วนประกอบอาหารหน้าท้อง (VFC) ดูเหมือนจะกระจายไปทั่วเซลล์ประสาทสองกลุ่มซึ่งตั้งอยู่ที่ด้านใดด้านหนึ่งของ FFA นักวิจัยกล่าวว่าข้อเท็จจริงที่ว่าประชากรที่จำเพาะอาหารถูกกระจายออกไประหว่างกลุ่มประชากรเฉพาะกลุ่มอื่นๆ อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมพวกเขาถึงไม่เคยเห็นมาก่อน
“เราคิดว่าการคัดเลือกอาหารนั้นยากต่อการอธิบายลักษณะเฉพาะก่อนหน้านี้ เนื่องจากประชากรที่เลือกสรรอาหารนั้นปะปนกับประชากรใกล้เคียงอื่นๆ ที่มีการตอบสนองต่อคุณลักษณะการกระตุ้นอื่นๆ อย่างชัดเจน ความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำของ fMRI ป้องกันไม่ให้เรามองเห็นการเลือกนี้เนื่องจากการตอบสนองของประชากรประสาทที่แตกต่างกันได้รับการผสมใน voxel” Khosla กล่าว
“เทคนิคที่นักวิจัยใช้ในการระบุเซลล์หรือบริเวณที่ไวต่อหมวดหมู่นั้นน่าประทับใจ และได้กู้คืนระบบที่ไวต่อหมวดหมู่ที่เป็นที่รู้จัก ทำให้การค้นพบหมวดหมู่อาหารนั้นน่าประทับใจที่สุด” Paul Rozin ศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียกล่าว ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา “ฉันไม่สามารถจินตนาการถึงวิธีที่สมองจะระบุความหลากหลายของอาหารตามลักษณะทางประสาทสัมผัสได้อย่างน่าเชื่อถือ นั่นทำให้สิ่งนี้น่าสนใจยิ่งขึ้นและมีแนวโน้มที่จะทำให้เรารู้ถึงสิ่งใหม่ ๆ อย่างแท้จริง”
อาหาร vs ไม่ใช่อาหาร
นักวิจัยยังใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อฝึกแบบจำลองการคำนวณของ VFC โดยอิงจากแบบจำลองก่อนหน้าที่ Murty ได้พัฒนาขึ้นสำหรับพื้นที่การจดจำใบหน้าและตำแหน่งของสมอง สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถทำการทดลองเพิ่มเติมและทำนายการตอบสนองของ VFC ได้ ในการทดลองหนึ่ง พวกเขาป้อนแบบจำลองโดยจับคู่ภาพอาหารและรายการที่ไม่ใช่อาหารซึ่งดูคล้ายกันมาก เช่น กล้วยและพระจันทร์เสี้ยวสีเหลือง
Khosla กล่าวว่า “สิ่งเร้าที่เข้าคู่กันนั้นมีคุณสมบัติทางสายตาที่คล้ายคลึงกันมาก แต่คุณลักษณะหลักที่ต่างกันคือกินได้และกินไม่ได้” “เราสามารถป้อนสิ่งเร้าตามอำเภอใจเหล่านั้นผ่านแบบจำลองการคาดการณ์ และดูว่ามันจะยังตอบสนองต่ออาหารมากกว่าที่ไม่ใช่อาหารหรือไม่ โดยไม่ต้องรวบรวมข้อมูล fMRI”
พวกเขายังสามารถใช้แบบจำลองการคำนวณเพื่อวิเคราะห์ชุดข้อมูลที่มีขนาดใหญ่กว่ามาก ซึ่งประกอบด้วยรูปภาพนับล้าน การจำลองเหล่านี้ช่วยยืนยันว่า VFC นั้นคัดเลือกมาอย่างดีสำหรับภาพอาหาร
จากการวิเคราะห์ข้อมูล fMRI ของมนุษย์ นักวิจัยพบว่าในบางวิชา VFC ตอบสนองต่ออาหารแปรรูป เช่น พิซซ่า มากกว่าอาหารที่ไม่แปรรูป เช่น แอปเปิ้ลเล็กน้อย ในอนาคต พวกเขาหวังว่าจะสำรวจว่าปัจจัยต่างๆ เช่น ความคุ้นเคยและชอบหรือไม่ชอบอาหารบางประเภทอาจส่งผลต่อการตอบสนองของแต่ละบุคคลต่ออาหารนั้นอย่างไร
พวกเขายังหวังที่จะศึกษาว่าเมื่อใดและอย่างไรที่ภูมิภาคนี้มีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในช่วงวัยเด็ก และส่วนอื่น ๆ ของสมองที่มันสื่อสารด้วย อีกคำถามหนึ่งก็คือว่าสัตว์ที่เลือกสรรอาหารเหล่านี้จะถูกพบเห็นในสัตว์อื่นๆ เช่น ลิง หรือไม่ ซึ่งไม่ให้ความสำคัญกับอาหารที่มนุษย์ให้ความสำคัญทางวัฒนธรรม
การวิจัยได้รับทุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ สถาบันตาแห่งชาติ และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ผ่านศูนย์สมอง จิตใจ และเครื่องจักรของ MIT
