뇌 파문은 인간 피질 전반에 걸쳐 정보를 묶는 데 도움이 될 수 있습니다
뇌파의 유비쿼터스 폭발은 기억의 이질적이고 먼 요소를 동기화하여 기억할 때 통합하는 것으로 보입니다.
날짜:
2022년 7월 8일
원천:
캘리포니아 대학교 - 샌디에이고
요약:
연구원들은 뇌 파문이 존재한다는 최초의 경험적 증거 중 일부를 제공합니다. 이러한 전기파는 뇌가 기억을 통합하고 인코딩하는 방법으로 오랫동안 가설이 세워져 왔습니다.
인간 피질의 근본적인 미스터리는 160억 개의 뉴런이 그들이 인코딩하는 다양한 정보를 하나의 일관된 통합 경험 또는 기억으로 통합하거나 결합하는 방법입니다.
과학자들은 이러한 결합이 음악이나 춤의 리듬과 마찬가지로 신경 상호 작용을 촉진하는 고주파 진동 또는 "파문"을 포함한다고 가정했습니다. 2022년 7월 7일 PNAS 에 발표된 논문에서 캘리포니아 대학 샌디에이고 의과 대학의 연구원들은 그러한 파문이 실제로 사람에게서 발생한다는 최초의 경험적 증거 중 일부를 제공합니다.
수석 저자인 Eric Halgren은 "고양이를 쓰다듬는 경험에 대해 생각해 보십시오. 고양이의 형태, 위치, 주변 환경, 색상, 느낌, 움직임, 소리와 더불어 자신의 반응하는 감정과 행동이 모두 하나의 일관된 전체로 연결되어 있습니다."라고 말했습니다. 박사, UC 샌디에이고 의과대학 방사선과 교수.
"경험의 이러한 다양한 측면은 뇌의 피질 표면에 걸쳐 분포된 위치에 인코딩되어 있으며, 경험은 시공간 발화 패턴에 의해 보조됩니다. 미스터리는 이러한 다른 위치의 활동이 어떻게 연결되는지였습니다."
주로 설치류를 대상으로 한 이전 연구에서는 다른 구조인 해마의 잔물결이 수면 중 이러한 시공간 패턴의 재생을 구성하며 이는 기억을 영구적으로 만드는 데 필수적이라는 것을 발견했습니다.
Halgren이 이끄는 UC 샌디에고 팀은 수면뿐만 아니라 깨어 있을 때 인간 피질의 모든 영역에서도 잔물결이 발생한다는 것을 발견했습니다. 잔물결은 약 10분의 1초 동안 지속되는 짧았고 초당 90회에 가까운 일관된 좁은 주파수를 보였습니다. 저자들은 전형적인 짧은 파문 사건이 피질 표면에 걸쳐 분산되어 동시에 활성화되는 약 5,000개의 작은 모듈을 포함할 수 있다고 계산했습니다.
이 작업은 제1저자인 Charles W. Dickey의 신경과학 박사 학위 논문의 일부입니다.
"놀랍게도, 잔물결은 장거리에서도 모든 엽과 두 반구 사이에서 동시에 발생하고 동기화되었습니다."라고 Dickey가 말했습니다. "피질의 뉴런은 잔물결 리듬에서 잔물결 동안 발사를 증가시켜 잠재적으로 먼 위치 간의 상호 작용을 지원합니다.
"성공적인 기억 회상 이전에 더 많은 동시 발생이 있었습니다. 이 모든 것은 분산된 피질 공동 물결이 특정 경험 기억을 구성할 수 있는 다른 요소의 통합을 촉진한다는 것을 암시합니다."
연구자들은 피질의 잔물결이 종종 해마의 잔물결과 결합되어 더 느린 진동(초당 1 및 12주기)에 포함된다는 것을 발견했습니다. 이 느린 리듬은 피질 활동 수준, 시상 및 기억 강화에 필요한 조절 신경 발화를 제어하는 중앙 구조에 의해 조정됩니다.
Halgren은 "우리의 경험이 시간에 따라 위계적으로 조직됨에 따라 그 경험을 생성하는 피질 활동을 조직하는 리듬도 마찬가지입니다."라고 말했습니다.
이 연구에는 간질 발작의 기원을 찾기 위해 모니터링되는 18명의 환자의 뇌 내부에서 직접 만든 일주일 간의 기록 분석이 포함되었습니다. Halgren의 연구실에서 진행 중인 작업은 피질의 다른 부분에서 뉴런 발화 패턴이 공동 파문(co-ripple) 동안 더 상호 예측적이며 공동 파문은 문자를 단어로, 의미를 행동으로 결합하는 것과 관련이 있음을 보여줍니다.
Halgren은 "세계가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높이는 다른 기초 연구와 마찬가지로 실제 의미가 무엇인지 아는 것은 불가능합니다."라고 말했습니다. "그러나 나는 흔하고 치료할 수 없는 질병인 정신분열증이 정신 분열을 특징으로 한다는 점에 주목하고 싶습니다. 우리의 발견과 다른 사람들의 발견은 특정 유형의 억제 개재뉴런이 잔물결 생성에 결정적임을 나타내며, 이러한 세포는 선택적으로 "고주파 진동과 마찬가지로 정신분열증의 영향을 받습니다. 아마도 우리는 이 비극적인 질병의 한 측면에 대한 메커니즘을 찾는 데 조금 더 가깝습니다."