공간을 인식하는 뇌의 능력은 우주처럼 확장됩니다.

[아름이]

공간을 인식하는 뇌의 능력은 우주처럼 확장됩니다.
날짜:
2023년 1월 4일
원천:
소크 연구소
요약:
과학자들은 환경을 탐색하는 데 시간을 투자하면 신경 표현이 놀라운 방식으로 성장한다는 사실을 발견했습니다. 이 발견은 알츠하이머병과 같은 학습 및 기억과 관련된 신경인지 장애에 대한 데이터를 분석하는 유용한 방법을 제공합니다.

어린 아이들은 때때로 달이 그들을 따라오고 있거나 손을 뻗어 달을 만질 수 있다고 믿습니다. 실제 거리에 비례하는 것보다 훨씬 더 가깝게 보입니다. 우리는 일상 생활을 하면서 공간을 선형적으로 탐색한다고 생각하는 경향이 있습니다. 그러나 Salk 과학자들은 환경을 탐색하는 데 소요되는 시간이 신경 표현을 놀라운 방식으로 성장시킨다는 사실을 발견했습니다.

2022년 12월 29일 Nature Neuroscience 에 발표된 연구 결과 는 공간 탐색, 기억 및 계획에 필수적인 해마의 뉴런이 비선형 쌍곡선 기하학(외부로 자라는 3차원 공간)에 부합하는 방식으로 공간을 표현함을 보여줍니다. 기하급수적으로. (즉, 팽창하는 모래시계의 내부 모양입니다.) 연구자들은 또한 한 장소에서 보내는 시간에 따라 그 공간의 크기가 커진다는 사실을 발견했습니다. 그리고 크기는 뇌에서 처리되는 정보의 최대 가능한 증가와 일치하는 로그 방식으로 증가합니다.

이 발견은 알츠하이머병과 같은 학습 및 기억과 관련된 신경인지 장애에 대한 데이터를 분석하는 유용한 방법을 제공합니다.

"우리의 연구는 뇌가 항상 선형 방식으로 작동하지 않는다는 것을 보여줍니다. 대신 신경망은 확장 곡선을 따라 기능하며 쌍곡선 기하학과 정보 이론을 사용하여 분석하고 이해할 수 있습니다."라고 Edwin의 소유주인 Salk 교수 Tatyana Sharpee는 말합니다. 연구를 이끈 K. Hunter Chair. "뇌의 이 영역의 신경 반응이 주어진 장소에서 보낸 시간의 양에 따라 경험과 함께 확장되는 지도를 형성한다는 것을 보는 것은 흥미진진합니다. 심지어 동물이 더 느리게 또는 더 빠르게 달렸을 때 시간의 미세한 편차에도 효과가 유지되었습니다. 환경을 통해."

Sharpee의 연구실은 고급 컴퓨팅 접근 방식을 사용하여 뇌가 작동하는 방식을 더 잘 이해합니다. 그들은 최근 냄새 분자와 같은 생물학적 신호와 냄새 인식을 더 잘 이해하기 위해 쌍곡선 기하학의 사용을 개척했습니다.

현재 연구에서 과학자들은 쌍곡선 기하학이 신경 반응도 안내한다는 것을 발견했습니다. 감각 분자 및 이벤트의 쌍곡선 지도는 쌍곡선 신경 지도로 인식됩니다. 공간 표현은 쥐가 각 환경을 탐색하는 데 소비한 시간과 상관 관계에서 동적으로 확장되었습니다. 그리고 쥐가 환경을 통해 더 천천히 움직일 때 공간에 대한 더 많은 정보를 얻었고 이로 인해 신경 표상이 훨씬 더 커졌습니다.

Sharpee 연구실의 대학원생인 Huanqiu Zhang은 "이 발견은 신경 표현이 경험에 따라 어떻게 변경될 수 있는지에 대한 새로운 관점을 제공합니다."라고 말했습니다. "우리 연구에서 확인된 기하학적 원리는 또한 다양한 뇌 시스템에서 신경 활동을 이해하기 위한 미래의 노력을 안내할 수 있습니다."

"당신은 쌍곡선 기하학이 우주 규모에만 적용된다고 생각할 것입니다. 그러나 그것은 사실이 아닙니다."라고 Sharpee는 말합니다. "우리의 뇌는 빛의 속도보다 훨씬 느리게 작동하는데, 이는 천문학적 공간이 아닌 잡을 수 있는 공간에서 쌍곡선 효과가 관찰되는 이유일 수 있습니다. 다음으로 우리는 뇌의 이러한 동적 쌍곡선 표현이 어떻게 성장하고 상호 작용하는지에 대해 더 배우고 싶습니다. , 그리고 서로 통신합니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/