คอลัมน์ในคอร์เทกซ์

คอลัมน์ในคอร์เทกซ์  หรือ  ไฮเปอร์คอลัมน์  หรือ  มอดูลในคอร์เทกซ์  (  หรือ   hypercolumn  หรือ  cortical module)  เป็นเซลล์ประสาทกลุ่มหนึ่งในคอร์เทกซ์  ซึ่งสามารถใช้หัวตรวจ  สอดเข้าไปเช็คตามลำดับตามแนวที่ตั้งฉากกับผิวคอร์เทกซ์  โดยที่เซลล์ประสาทกลุ่มนั้น มีลานรับสัญญาณที่เกือบจะเหมือนกัน

ส่วนเซลล์ประสาทภายใน  "มินิคอลัมน์"  เข้ารหัสคุณสมบัติของตัวกระตุ้นที่คล้าย ๆ กัน  เปรียบเทียบกับคำว่า  ไฮเปอร์คอลัมน์  ซึ่ง  "หมายถึงหน่วยเซลล์ประสาทที่มีค่าหมดทั้งเซตสำหรับพารามิเตอร์ของลานรับสัญญาณเซตใดเซตหนึ่ง"  ส่วนคำว่า  มอดูลในคอร์เทกซ์  มีคำนิยามว่า  เป็นไวพจน์ของไฮเปอร์คอลัมน์  (โดยเมานต์แคสเติล)  หรือ   ชิ้นเนื้อเยื่อชิ้นหนึ่งที่มีไฮเปอร์คอลัมน์หลายคอลัมน์  ที่แชร์ส่วนเดียวกัน

ยังไม่ชัดเจนว่า  ศัพท์นี้หมายถึงอะไร  คือ  คอลัมน์ในคอร์เทกซ์ไม่สัมพันธ์กับโครงสร้างอย่างใดอย่างหนึ่งในคอร์เทกซ์เลย  นอกจากนั้นแล้ว   ยังไม่มีใครสามารถกำหนดวงจรประสาทแบบบัญญัติ  (canonical)  ที่สัมพันธ์กับคอลัมน์ในคอร์เทกซ์  และกลไกทางพันธุกรรมในการสร้างคอลัมน์ก็ยังไม่ปรากฏ 

อย่างไรก็ดี  สมมุติฐานการจัดระเบียบเป็นคอลัมน์นี้  เป็นสิ่งที่มีการอ้างอิงอย่างกว้างขวางที่สุด  เพื่อจะอธิบายการประมวลข้อมูลของคอร์เทกซ์

เปลือกสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ในเปลือกสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม  เนื้อเทาที่หุ้มเนื้อขาว  ประกอบด้วยชั้นเซลล์ประสาทต่าง ๆ  เปลือกสมองของมนุษย์มีความหนาประมาณ 2-4 มิลลิเมตร  ส่วนจำนวนของชั้นเซลล์ประสาทนั้น  เหมือนกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด  แต่ว่า  มีจำนวนต่าง ๆ กันไปภายในคอร์เทกซ์  ส่วนในคอร์เทกซ์ใหม่  จะสามารถสังเกตเห็นชั้นทั้ง  6  ของคอร์เทกซ์ได้  แม้ว่า  เขตหลายเขตอาจจะมีจำนวนชั้นบกพร่องไปบ้าง  เช่นในเขต archipallium และ  paleopallium

การจัดระเบียบโดยกิจเป็นคอลัมน์
การจัดระเบียบโดยกิจเป็นคอลัมน์  ที่โดยเบื้องต้นมีการกำหนดกรอบโดยเวอร์นอน เมานต์แคสเติล  เสนอว่า  เซลล์ประสาทที่ห่างจากกันโดยแนวขวางมากกว่า  0.5  มิลลิเมตร  (หรือ  500  ไมโครเมตร) จะไม่มีลานรับสัญญาณรับรู้ความรู้สึกที่มีส่วนเหมือนกัน  และการทดลองอื่น ๆ  ก็แสดงผลคล้าย ๆ กัน ตัวอย่างเช่น  งานของบักซ์โฮเวเดน  (ค.ศ. 2002)  ของฮูเบล  (ค.ศ. 1977)  และของเลส  (ค.ศ. 1990)  เป็นต้น  แสดงระยะห่างของเซลล์ประสาทที่ไม่มีลานรับสัญญาณคาบเกี่ยวกัน  ว่าอยู่ในระหว่าง 200-800 ไมโครเมตร  และงานวิจัยต่าง ๆ อื่นอีก  ก็ประมาณว่ามีมินิคอลัมน์  50-100  คอลัมน์ในไฮเปอร์คอลัมน์  และแต่ละมินิคอลัมน์ประกอบด้วยเซลล์ประสาท 80 ตัว

ประเด็นที่สำคัญก็คือ  การจัดระเบียบเป็นคอลัมน์นั้น  มุ่งกิจของเซลล์ประสาทเป็นหลักนิยาม  และเป็นการสะท้อนการเชื่อมต่อกันเฉพาะที่ของเปลือกสมอง  ที่การเชื่อมขึ้นและลงในส่วนหนาของเปลือกสมอง   มีความหนาแน่นกว่าการเชื่อมต่อกันในแนวขวาง

งานวิจัยของฮูเบลและวีเซล
เดวิด ฮูเบล และทอร์สเต็น วีเซล ทำงานวิจัยสืบต่อจากการค้นพบของเมานต์แคสเติลในคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย  ด้วยงานวิจัยในการเห็น  และการค้นพบใหม่ที่เป็นส่วนให้ทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลในปี  ค.ศ.  1981  ก็คือ  การพบว่า  มีคอลัมน์ในคอร์เทกซ์สายตาเหมือนกัน  และว่า  คอลัมน์ที่อยู่ติดกันในคอร์เทกซ์สายตามีความสัมพันธ์กันโดยกิจ  คือ คอลัมน์ที่อยู่ติดกันมักจะตอบสนองต่อทิศทางคล้าย ๆ กันของเส้นที่เห็นทางตา  (เช่นเส้นตรง  เส้นทแยง  เส้นขวาง)   ที่ก่อให้เกิดการส่งสัญญาณมากที่สุด  หลังจากนั้น  ฮูเบลและวีเซลก็ตามงานของตนด้วยงานวิจัย  ที่แสดงอิทธิพลของความเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม  ต่อการจัดระเบียบโดยคอลัมน์  และงานวิจัยเหล่านี้รวม ๆ กัน มีผลให้เขาทั้งสองได้รับรางวัลโนเบล

จำนวนของคอลัมน์ในคอร์เทกซ์ในมนุษย์
จากขนาดของเปลือกสมอง  และขนาดของคอลัมน์ทั่ว ๆ ไป  เราสามารถประมาณได้ว่ามีคอลัมน์ที่มีกิจเดียวกันประมาณ  2  ล้านคอลัมน์ในมนุษย์    และอาจจะมีมากกว่านั้น  ถ้าคอลัมน์เหล่านั้นแชร์เซลล์ประสาท  (คือมีส่วนที่เป็นส่วนของคอลัมน์อื่น)  ดังที่เสนอโดยสุโนดะและคณะ

ดู
มินิคอลัมน์ในคอร์เทกซ์

หมายเหตุและอ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น

 (อังกฤษ)  โปรเจ็กต์บลูเบรน มีจุดมุ่งหมายเพื่อจะ จำลองสภาพของคอลัมน์ในคอร์เทกซ์
 "ในเรื่องเชาวน์ปัญญา (On Intelligence)" ISBN 0-8050-7456-2 —หนังสือวิทยาศาสตร์แบบประชานิยม   เกี่ยวกับหน้าที่ของคอลัมน์ในคอร์เทกซ์  เขียนโดยเจ็ฟฟ์ ฮ็อกกินส์
  สรุปประเด็นต่าง ๆ ที่รู้กันแล้วในเรื่องของคอลัมน์ในคอร์เทกซ์  และแก้เรื่องที่เข้าใจผิดโดยทั่ว ๆ ไป

เครือข่ายประสาท