과학자들은 제브라피시에서 자체 위치 파악을 가능하게 하는 신경 회로를 식별합니다.

[아름이]

과학자들은 제브라피시에서 자체 위치 파악을 가능하게 하는 신경 회로를 식별합니다.
날짜:
2022년 12월 22일
원천:
셀 프레스
요약:
여러 지역의 뇌 회로를 통해 애벌레 제브라피쉬는 현재 위치, 이전 위치, 이동 후 원래 위치로 돌아가는 방법을 추적할 수 있다고 연구원들은 보고합니다. 결과는 척추동물이 나중에 이전 위치로 돌아가기 위해 변위를 추적하는 방법에 대해 밝힙니다.

여러 지역의 뇌 회로를 통해 애벌레 제브라피쉬는 현재 위치, 이전 위치, 이동 후 원래 위치로 돌아가는 방법을 추적할 수 있다고 연구원들은 12월 22일 Cell 저널에 보고 했습니다. 그 결과는 애벌레 제브라피시가 어떻게 자신의 위치를 ​​추적하고 해류에 의해 경로를 벗어난 후 탐색하는 데 사용하는지에 대해 밝혔습니다.

Janelia Research Campus의 수석 저자인 Misha Ahrens는 "우리는 애벌레 제브라피시가 공간에서 자신의 위치를 ​​정확하게 유지하기 위해 과거 변위를 기억해야 하는 행동을 연구했습니다. 하워드 휴즈 의학 연구소. "그러나 그들이 긴 시간 척도에 걸쳐 자신의 위치를 ​​명시적으로 추적하고 이전 위치로 돌아가기 위해 기억된 위치 정보를 사용하는지 여부는 알 수 없습니다. 이는 우리가 위치 항상성이라고 부르는 행동입니다. 애벌레 제브라피쉬는 간헐적으로 헤엄치고 해류에 의해 움직이기 때문에 이러한 능력은 생태학적으로 중요할 수 있습니다. 쉬는 동안."

많은 동물들이 환경에서 자신이 어디에 있는지 추적합니다. 그들은 알려지지 않은 잠재적으로 위험한 지역을 방문한 후 안전한 위치로 효율적으로 돌아가고, 식량이 풍부한 지역을 다시 방문하고, 식량이 부족한 지역에서 채집을 피하는 것과 같은 많은 중요한 행동에 자기 위치 정보를 사용합니다. 자기 위치는 해마 형성에서 표현되지만 그러한 표현이 어떻게 발생하는지, 더 오래된 뇌 영역에 존재하는지, 어떤 경로로 운동을 제어하는지 알 수 없습니다.

"신경 과학은 일반적으로 뇌의 모든 뉴런 중 작은 부분을 덮는 미리 선택된 뇌 영역의 세포 기록에 의존하기 때문에 이러한 회로를 정확히 찾아내기가 어려웠습니다.

새로운 연구에서 연구자들은 자기 위치 파악에 의존하는 행동을 하는 동안 전체 뇌를 세포 분해능으로 철저하게 이미징하고 분석함으로써 모션 통합기에서 전운동 센터에 이르기까지 애벌레 제브라피시에서 완전한 탐색 회로를 식별하기 시작했습니다. 동물당 100,000개 이상의 뉴런에 대한 액세스는 이전에는 자기 위치 파악에 관여하는 것으로 알려지지 않은 뇌 영역을 밝혀냈고, 속도에서 변위 기억을 통해 행동으로의 변환을 중재하는 다중 영역 후뇌 회로의 발견으로 이어졌습니다.

"우리의 결과는 척추동물의 뒷뇌에서 자기 위치 파악 및 관련 행동을 위한 신경 시스템을 밝히고 그 기능에 대한 회로 수준, 표현 및 제어 이론적 이해를 제공합니다. 시스템은 동적 환경이 있는 폐쇄 루프에서 작동하며 환경-뇌-행동 루프는 통합, 자기 위치의 신경 표현 및 운동 제어를 포함합니다."라고 Ahrens는 말합니다. "이러한 결과는 전체론적 수준에서 뇌를 고려하고 종종 개별적으로 연구되는 자기 국소화 및 운동 제어와 같은 시스템 신경과학 개념을 통합해야 할 필요성을 보여줍니다."

전뇌 기능 영상은 애벌레 제브라피시에서 위치 항상성의 존재뿐만 아니라 뇌가 제브라피시 위치의 변화를 식별하고 수정하는 방법을 밝혀냈습니다. 기본 회로는 동물이 자신의 위치를 ​​능동적으로 또는 수동적으로 변경할 때 과거 변위에 대한 기억을 형성하기 위해 시각적 정보를 통합하여 등쪽 뇌간에서 자기 위치를 계산합니다. 이 자체 위치 표현은 물고기의 원래 위치와 현재 위치 사이의 차이를 반영하여 오래 지속되는 위치 오류 신호로 열등 올리브에 의해 판독됩니다. 이 신호는 몇 초 동안 누적된 변위를 수정하는 운동 출력으로 변환됩니다.

저자들은 이 다중 지역 회로가 포유류에서 잠재적인 해부학적 및 기능적 상동체를 가지고 있으며 다른 알려진 자기 위치 표현과 상호 작용할 수 있다고 말합니다. 또한, 이 작업은 자기 위치 파악과 olivocerebellar 운동 제어를 연결하고 목표 지향적 탐색 행동을 위한 신경 제어 센터로 척추동물 뒷뇌를 설정합니다.

"위치 기억과 위치 항상성에 대한 우리의 결과는 진화적으로 고대 뇌 영역이 고차원적 행동에 중심적으로 기여한다는 생각에 공감합니다."라고 Ahrens는 말합니다. "인지 과정이 신경계 전체에 널리 분포되어 있다는 생각은 부분적으로는 관련 계산을 수행하는 고대 뇌 구조 위에 새로운 회로를 구축함으로써 복잡한 행동이 나타났다는 진화론적 명제와 일치합니다. 신경 활동에 대한 뇌 전체 조사는 따라서 분산된 인지 기능의 메커니즘을 결정하는 데 중요합니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/