수면 중에 뇌 영역이 동기화되어 운동 기억 생성
날짜:
2022년 12월 19일
원천:
캘리포니아 대학교 - 샌프란시스코
요약:
Golden State Warriors의 Steph Curry가 자유투를 할 때 그의 뇌는 운동 기억을 사용합니다. 이제 연구원들은 이러한 유형의 기억이 잠을 자는 동안 어떻게 강화되는지 보여주었습니다. 이 때 뇌는 하루 동안의 학습을 처리하여 잠재의식을 행하는 신체적 행위를 만듭니다.
Golden State Warriors의 Steph Curry가 자유투를 할 때 그의 뇌는 운동 기억을 사용합니다. 이제 UC 샌프란시스코(UCSF)의 연구원들은 뇌가 하루의 학습을 처리하여 무의식적으로 무언가를 하는 물리적 행위를 만드는 수면 중에 이러한 유형의 기억이 어떻게 통합되는지 보여주었습니다.
2022년 12월 14일 Nature 에 발표된 이 연구 는 뇌가 주어진 행동의 시행착오를 검토함으로써 이를 수행한다는 것을 보여줍니다. 비유하자면, 이는 Curry가 던진 모든 자유투를 분류하여 과녁에 맞거나 뇌가 "충분히 좋다"고 판단한 행동을 제외한 모든 행동의 기억을 제거하는 것을 의미합니다. 그 결과 관련된 신체적 움직임에 대해 생각할 필요 없이 높은 정확도로 자유투를 할 수 있는 능력이 생겼습니다.
UCSF Weill Institute for Neurosciences의 회원이자 신경과 교수인 Karunesh Ganguly 박사는 "엘리트 운동선수도 실수를 저지르기 때문에 게임이 흥미로워집니다."라고 말했습니다. "운동기억은 완벽한 수행에 관한 것이 아닙니다. 그것은 예측 가능한 오류와 예측 가능한 성공에 관한 것입니다. 오류가 날마다 안정적이면 뇌는 '이 기억을 가두자'라고 말합니다."
Ganguly와 그의 팀은 "고정" 과정이 뇌의 다른 부분 사이의 놀랍도록 복잡한 통신을 포함하고 있으며 비렘수면으로 알려진 깊은 회복 수면 중에 발생한다는 것을 발견했습니다.
수면은 우리의 의식적인 뇌가 실패에 집중하는 경향이 있기 때문에 중요하다고 이전에 기술 유지에 영향을 미치는 수면 관련 뇌파를 확인한 Ganguly는 말했습니다.
"수면 중에 뇌는 받아들인 모든 사례를 살펴보고 성공한 패턴을 앞으로 가져올 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.
지구에 묶인 운동 능력은 아바타의 행성 판도라에서 작동하지 않습니다
한때 운동 기능을 배우는 것은 운동 피질만 필요하다고 생각했습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 더 복잡한 그림이 등장했습니다.
이 과정을 더 면밀히 조사하기 위해 Ganguly는 쥐에게 알갱이를 얻기 위해 손을 뻗는 작업을 설정했습니다. 그런 다음 팀은 NREM 수면 동안 기억과 탐색을 담당하는 해마, 운동 피질 및 전두엽 피질(PFC)의 세 영역에서 뇌 활동을 관찰했습니다.
13일 동안 패턴이 나타났습니다.
첫째, "빠른 학습"이라는 과정에서 PFC는 해마와 협력하여 동물이 주변 공간과 그 공간에서의 위치에 대한 움직임을 인식할 수 있게 합니다. 이 단계에서 두뇌는 작업을 수행하는 동안 생성된 모든 동작과 패턴을 탐색하고 비교하는 것 같습니다.
둘째, 느린 학습이라는 프로세스에서 PFC는 작업이 성공했을 때 활성화된 보상 센터에 의해 구동되는 가치 판단을 내리는 것으로 나타났습니다. 그것은 운동 피질 및 해마와 상호 작용하여 실패와 관련된 신호를 낮추고 성공과 관련된 신호를 높였습니다.
마지막으로, 각 영역의 전기적 활동이 동기화되면서 해마의 역할이 줄어들고 뇌가 보람을 느끼는 경우가 전면에 등장하여 소위 "운동 기억"에 저장되었습니다.
쥐가 처음에 작업을 학습하는 동안 뇌 신호는 시끄럽고 체계적이지 않았습니다. 시간이 지남에 따라 Ganguly는 쥐가 약 70%의 시간 동안 성공할 때까지 신호가 동기화되는 것을 볼 수 있었습니다. 그 시점 이후에는 뇌가 실수를 무시하고 성공 수준이 안정되는 한 운동 기억을 유지하는 것처럼 보였습니다. 즉, 뇌는 특정 수준의 오류를 예상하기 시작하고 운동 기억을 업데이트하지 않습니다.
NBA 선수들과 마찬가지로 쥐들은 중력, 공간 및 기타 단서에 대한 물리적 경험을 통해 생성한 세상이 작동하는 방식에 대한 정신 모델을 기반으로 기술을 습득했습니다. 그러나 이런 종류의 운동 학습은 단서와 물리적 환경이 다른 상황으로 쉽게 옮겨지지 않을 것입니다.
"만약 모든 것이 바뀌었다면, 예를 들어 스테판 커리가 아바타의 세계에 있었다면 처음에는 능숙해 보이지 않았을 것입니다."라고 Ganguly는 말했습니다.
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커리가 손가락을 다쳐서 조금 다르게 골대를 쏘는 법을 배워야 한다면? 연구는 답을 제시했습니다.
Ganguly는 "과제를 잊는 것은 가능하지만 그렇게 하려면 실수를 저지르는 지점까지 상황을 강조해야 합니다."라고 말했습니다.
연구자들이 쥐의 펠릿 조달 작업을 약간 변경했을 때 쥐는 더 많은 실수를 했고 연구자들은 쥐의 뇌 활동에서 더 많은 노이즈를 발견했습니다.
변화는 충분히 작았기 때문에 쥐가 학습의 시작 부분으로 돌아가지 않고 "중단점"까지만 가서 거기에서 작업을 다시 배울 필요가 없었습니다.
그러나 운동기억은 시간이 지남에 따라 서로를 따라가는 일련의 동작으로 뿌리내리기 때문에 농구공 자유투와 같은 복잡한 동작에서 운동기억을 변경하려면 전체 시퀀스를 시작하는 데 사용되는 동작을 변경해야 할 수도 있다고 Ganguly는 말했습니다.
Curry가 보통 농구공을 던지기 전에 두 번 튕긴다면 Ganguly는 "한 번만 또는 세 번만 튕겨서 뇌를 재훈련하는 것이 가장 좋을 것입니다. 그렇게 하면 백지 상태에서 시작할 수 있습니다."라고 말했습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/