สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๒๕ / เรื่องที่ ๕ โครงข่ายประสาทเทียม / สมองของสิ่งมีชีวิต

สมองของสิ่งมีชีวิต การพัฒนาระบบประมวลผลแบบโครงข่ายประสาทเทียมนั้น จะอิงกับแนวทางการประมวลผลของสมองของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ความเข้าใจในคุณลักษณะเชิงกายภาพ และเชิงพฤติกรรมขององค์ประกอบต่างๆ ในสมองของสิ่งมีชีวิต จึงเป็นสิ่งจำเป็น หน่วยรากฐานของสมองคือ เซลล์ประสาท (neuron) สมองของมนุษย์ประกอบไปด้วย เซลล์ประสาทจำนวนอย่างน้อย ในระดับแสนๆ ล้านเซลล์ ในแง่ของการทำงานนั้น เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ คือ หน่วยประมวลผลอย่างง่ายๆ ซึ่งรับสัญญาณ และรวมสัญญาณที่ถูกส่งมาจากเซลล์ประสาทอื่นๆ แต่ละเซลล์ประสาท จะมีส่วนหลักๆ อยู่ ๓ ส่วน คือ ๑. ตัวเซลล์ซึ่งเรียกว่า โซมา (soma) มีลักษณะเป็นรูปทรงพีระมิด หรือทรงกระบอก ๒. เดนไดรท์ (dendrite) เดนไดรท์คือ เส้นใยบางๆ ที่เซลล์ประสาทใช้รับสัญญาณ ไฟฟ้าเข้าสู่เซลล์ แต่ละเซลล์ประสาทจะมีเดนไดรท์จำนวนมากจัดตัวเป็นลักษณะเหมือนกิ่งไม้ ๓. แอกซอน (Axon) แอกซอนคือ สายส่งผ่านสัญญาณทรงกระบอกขนาดยาวและใหญ่ ที่เซลล์ประสาทใช้เป็นทางส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆ ส่วนปลายของแอกซอนจะแตกออกเป็นกิ่งก้านย่อยๆ โดยที่ส่วนปลายของแต่ละกิ่งก้านเหล่านี้ ลักษณะเป็นปม และจะไปจ่ออยู่ จนเกือบสัมผัสกับปลายของเดนไดรท์หนึ่งของเซลล์ประสาทเซลล์อื่น บริเวณที่เป็นรอยต่อระหว่างปลายของแอกซอนกับปลายของเดนไดรท์เรียกว่า ไซแนปส์ (Synapse) สัญญาณไฟฟ้าที่ถูกส่งมาถึงปลายของแอกซอน จะกระตุ้นให้เกิดการส่งผ่านสัญญาณในเชิงเคมีผ่านไซแนปส์ สัญญาณเชิงเคมีดังกล่าวจะถูกเดนไดรท์ตีความเป็นสัญญาณไฟฟ้าวิ่งเข้าสู่เซลล์ประสาทต่อไป คุณลักษณะสำคัญของไซแนปส์คือ ความแรงของสัญญาณที่ถูกส่งผ่าน จะขึ้นอยู่กับความเหนียวแน่นของการเชื่อมต่อ และสัญญาณที่ถูกส่งผ่านไซแนปส์ อาจถูกทำให้มีสภาพเป็นสัญญาณกระตุ้น (excitory) หรือสัญญาณกด (inhibitory) ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของสัญญาณเชิงเคมี ที่ถูกกระตุ้นให้เคลื่อนผ่านรอยต่อ ซึ่งแต่ละประสาทอาจรับสัญญาณมาจากหนึ่งหมื่นไซแนปส์ หรือมากกว่า สัญญาณจากเดนไดรต์ต่างๆ จะรวมกันวิ่งเข้าสู่ตัวเซลล์ประสาท และหากสัญญาณรวมมีความแรงเกินค่าระดับ (threshold) ของเซลล์ประสาทนั้นๆ เซลล์ประสาทก็จะยิง (fire) สัญญาณออกทางแอกซอนต่อไป กระบวนการเรียนรู้ในสิ่งมีชีวิต จะมีผลให้เกิดการสร้างไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทขึ้นมาใหม่ หรือไม่ก็ทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนสภาพ และความเหนียวแน่นของไซแนปส์ต่างๆ ที่มีอยู่ นั่นคือ ความรู้ได้ถูกเก็บไว้ในลักษณะ ที่กระจายไปตามไซแนปส์ต่างๆ ในโครงข่ายของเซลล์ประสาทนั้นเอง อาจกล่าวได้ว่า โครงข่ายประสาทของสิ่งมีชีวิตทำงานตามโปรแกรม ที่มีลักษณะกระจายไปทั่วโครงข่ายของเซลล์ประสาท และโครงข่ายประสาทของสิ่งมีชีวิต ไม่ได้ทำงานแบบเป็นลำดับขั้นตอน (sequential)