책-과학 스파이크 라고 새로 나온 .. 뇌를 누비는 2.1초 여행?

[대장메뚜기]

마케팅 을 하면서?  

사람을 더 알고 싶다는 갈증이 커져 간다  

그 경로가 대략  

FGI / FGD 로 대표되는 조사 로 시작, 심리학으로 이어지면서  

최근에는 크롤링 과 빅데이터 로 실제 속마음을 파악하는 것으로,  

더하여 

의학, 과학적으로 뇌신경학에서 눈부신 발전까지 확인 할 수 있었다   

뇌신경학 의 시작은  

뉴런 시냅스 축삭돌기 뭐 이런 ..  어디선가 들어본, 기억나는 한 조각 인데  

이 모두를 관통?하는 흐름이  

스파이크 란다  

전기적으로 확인도 가능하다고 한다  

살펴보니  

있다가도 없고 없다가도 있다고 하는데? 광자론 같기도 하고 양자역학 같기도 하다  

눈으로 보는 것부터 시작해, 뇌의 개별 부위에서 입력 신호를 처리하고  

척수를 오르락내리락 하며 근육을 움직이는 것까지 ..  

스파이크 의 여정을 좇는다  

스파이크의 시작, 클로닝, 실패 ..  

전부를 다 이해할 순 없어도, 최신 연구라니 아는 척이라도 해보고 싶 .. ^^;  

사람을 조금 더 알고 싶다 .. 제대로 알고 싶다  

스파이크 군단이 입력되는 것은 위험한 일이다 ..  더구나 모든 입력 중에서 흥분성 입력이 억제성 입력보다 최소 5배 많다. 수천개의 입력 가운데 잉여 스파이크 2~3개만 폭주 고리 runaway loop 를 형성하더라도 뇌는 고장 날 것이다. 뇌전증이 그런 고장의 한 예  

폭주고리 runaway loop : 스파이크가 일으킨 스파이크가 또 스파이크를 일으키는 일이 끝없이 계속되는 상황  

그러나 이런 고장은 드물다. 왜냐하면 뇌는 골디락스 구역 안에 있기 때문이다 .. 뇌는 딱 적당한 정도로 활동한다. 그렇게 골디락스 구역 안에 머무르기 위하여 뇌는 흥분과 억제의 균형을 완벽하게 유지한다  

골디락스 : 세 마리 곰 이야기에 나오는 소녀 이름에서 유래. 차지도 뜨겁지도 않은 적당한 상태. 이상적인 상황을 지칭  

쿠키-픽셀 스파이크 는 축삭돌기 말단에 들이닥쳐 글루타메이트 분자 꾸러미를 찢어 연다. 꾸러미가 열리면 글루타메이트 분자들이 축살돌기 말단에서 방출되어 마이크로미터 규모의 틈새 너머로 확산하고 결국 건너편의 글루타메이트 모양 수용체들에 도달한다. 결합이 이루어지면 그 주변의 뉴런 막에서 구멍들이 열린다. 이온들이 그 구멍들을 통과하여 표적 뉴런의 가지돌기의 해당 부분에서 전압 펄스를 창출할 수 있게 된다. 이온들의 흐름은 표적 뉴런의 해당 위치에서 전압을 약간 증가시킨다 : 흥분 excitation 

표적 뉴런의 본체에 더 가까이 위치한 가지돌기의 아래쪽 부분 곁에는 망막에서 뻗어온 것이 아닌 축삭돌기 말단들이 있다. 그 말단들은 GABA 라는 다른 분자를 틈새 너머로 전달한다. 동일한 가지돌기에 있는 수용체와 결합하면, 전압 펄스가 약해진다 : 억제 inhibition 

실패율이 0인 시냅스들도 있다. 그것들에 도착하는 모든 스파이크는 건너편에서 반응을 일으킨다. 더욱 기이하게도, 동일한 뉴런 쌍 사이에 있는 다양한 시냅스들의 실패율이 극적으로 들쭉날쭉 할 수 있다. 실패가 버그라면, 실패율이 그토록 극적으로 가변적인 것은 이치에 맞지 않는다. 그렇다면 실패는 어쩌면 버그가 아니라 특징일 것인다. 실제 강력한 계산 도구다  

뇌는 뉴런 간의 정보 전달을 위해 스파이크를 사용하는데, 기묘하게도 시냅스 실패를 통해 고의로 그 정보 전달을 막는다 

스파이크의 실패가 뉴런들의 연결 강도를 조절하는데 필수적이라는 아이디어  

시냅스 실패로 스파이크들이 표적 뉴런에 정보를 전달하는 것이 막히면, 단위 시간당 그 뉴런에 입력되는 정보의 양을 줄인다. 실패율이 충분히 높아지면, 정보 입력율이 낮아져 뉴런 축삭돌기의 출력 용량과 일치할 수 있다. 그리하여 에너지 소비량의 균형이 완벽하게 잡히고, 축삭돌기의 용량 전체가 정보 전달에 사용된다. 실패율이 75% 로 예측, 확인되고 있다 : 일치 matching 

다수의 시냅스 각각이 신뢰도가 낮다면, 그 시냅스들의 대다수는 동일한 스파이크를 전달하는 데 실패할 것이 틀림없다. 실제로 그 실패율을 적당히 조절하여 그 시냅스들 중에서 평균적으로 최대 1개가 스파이크를 전송하게 만듦으로써 잉여 정보를 제거할 수 있다. 그러면 뇌는 가장 적은 에너지를 들여 가장 많은 정보를 전달하게 될 것이다 : 잉여 redundancy 

이 잉여 이론에 따르면, 한 뉴런이 표적 뉴런과 연결되면서 더 많은 시냅스를 형성할수록 그 시냅스들의 신뢰도는 더 낮아져야 한다. 해마 유래 뉴런 쌍 사이의 시냅스가 더 많을수록 시냅스 실패율이 더 높음을 정확히 보여주고 있다  

일치 이론과 잉여 이론은 모두 시냅스 실패가 표적 뉴런에 의해 통제되어야 한다는 것도 예측한다. 시냅스 실패는 한 뉴런으로 들어오는 정보를 줄임으로써 시냅스들의 에너지 효율을 높이기 존재한다고 주장한다. 그러나 오직 표적 뉴런만 시냅스 실패율을 어느 방향으로 변화시켜야 할지 안다. 시냅스 실패는 뉴런의 에너지와 통신 효율을 최적화하기 위한 만능 도구일 가능성이 있다  

위둔덕이 위협 탐지기라는 점은 매우 확실하다 : 위둔덕은 뇌간 꼭대기에 얹혀 있으며 망막에서 유래한 정보를 직접 받는 특권적인 수신자  

위둔덕은 무엇에게 달아날 때야 라고 말할까? 이제 수도관주위회색질이 등장할 차례. 이 회색 물질 덩어리를 PeGy 페기라고 부른다. 배뇨 통제 기능도 하지만, 위둔덕으로부터 막대한 입력을 받고 신속한 반응을 수없이 통제한다  

새로운 스파이크 하나는 공간 (어떤 뉴런들이 스파이크를 보냈는가) 과 시간 (그것들이 언제 스파이크를 보냈는가) 안에 배치된 뉴런 수백 개의 출력에서 유래한 모든 메시지의 요약이다  

의미는 한 뉴런의 스파이크들이 아니라 뉴런 군단의 스파이크들이다. 한 뉴런이 무엇을 전송하는지 묻지 말고 무엇을 받는지 물어라  

일단 운동이 시작되고 나면 스파이크들이 계속 발생할, 자기 보존적일 self-sustaining 필요가 있다. 그런 자기 보존적 스파이크들을 창출하려면 서로 연결된 뉴런이 많이 필요하다  

어떻게 근육들이 가만히 있어야 할 때를 아는가? 영공간 null space 에 답이 있다  

앞운동피질에서 척수로 내려가는 스파이크 하나에 올라탄다면, 우리는 대안 차원 alternative dimension 에 진입하게 되고 거기에서 그 스파이크는 세계에 어떤 영향도 미치지 못하게 된다  

선조체의 직접 경로가 행동을 선택한다. 그 경로는 바닥핵 출력 뉴런에서 나오는 스파이크 격류를 끊을 수 있는 것이 틀림없다  실제로 선조체는 겉질 뉴런들에서 유래한 흥분을 억제로 변환한다. 선조체 뉴런들은 바닥핵 출력 뉴런들보다 100배 많다  

뉴런 집단의 임의의 부분집합에 기초해서도 마찬가지로 쉽게 운동을 탈코드화할 수 있음을 밝혔다. 열쇠는 뉴런 군단이었다