뇌의 파문이 정보를 인간의 피질 전체에 연결시키는 데 도움이 될지도 모른다

인간 피질의 근본적인 수수께끼는 160억 개의 뉴런이 코드 하는 여러 종류의 정보를 어떻게 통합 또는 결합하여 하나의 일관된 경험 또는 기억으로 만드는가 하는 것입니다

과학자들은 이러한 결합에는 음악이나 춤의 리듬과 마찬가지로 신경 상호작용을 촉진하는 고주파 진동 또는 파장이 포함된다고 가정합니다. 2022년 7월 7일 PNAS에서 발표된 논문 중 캘리포니아 대학교 샌디에이고 의대 연구자들은 이러한 파장이 실제로 사람들에게 일어난다는 최초의 경험적 증거 중 몇 가지를 제공하고 있습니다.

고양이를 쓰다듬는 체험을 생각해 보세요.고양이의 모양, 장소, 주위, 색깔, 감촉, 움직임, 소리, 그리고 자기 자신이 반응하는 감정이나 행동. 이 모든 것은 일관성 있는 전체로 결합되어 있습니다'라고 UC 샌디에이고 의과대학의 방사선 의과대학 교수인 상급 저자인 에릭 헐그렌 박사는 말했습니다.

이러한 다양한 경험은 뇌의 피질 표면에 분포하는 장소에서 부호화되어 있습니다. 그 경험은 시공간 발사 패턴에 의해 지켜지고 있습니다. 수수께끼는 다양한 장소에서의 활동이 어떻게 결합되느냐는 것이었습니다.

이전 연구에서는 주로 설치류를 대상으로 한 연구에서는 해마라는 다른 구조의 파동이 수면 중 시공간의 패턴 재현을 조직하는 것으로 나타났습니다. 이것은 기억을 영구적으로 하기 위해 필수적입니다

할그렌이 이끄는 UCSan Diego 팀은 인간 피질의 모든 영역에서 잠뿐만 아니라 각성 시에도 파장이 발생함을 발견했습니다. 잔물결은 짧고, 약 10분의 1초의 길이로, 90 사이클/초 가까이의 일관되고 좁은 주파수였습니다. 저자들은 전형적인 짧은 리플 이벤트는 피질 표면에 분포하는 약 5,000개의 작은 모듈이 동시에 활성화되는 것을 수반한다고 계산했습니다.

이 연구는 최초의 저자인 찰스 W의 신경과학 박사 논문의 일부입니다. 

"놀랍게도 파문은 모든 소엽과 양반구 사이에서 비록 원거리라도 똑같이 발생하고 동기화되고 있었습니다"라고 디키 씨는 말했습니다. "피질 신경은 물결 사이, 즉 물결 리듬으로 발사를 증가시키고 잠재적으로 떨어진 곳 간 상호 작용을 서포트하고 있습니다.

"메모리의 리콜이 성공하기 전에는 더 많은 일이 있었지요. 이들 모든 것은 분산된 피질 모두 파도가 특정 경험적 기억을 구성할 가능성이 있는 다양한 요소의 통합을 촉진하는 것을 시사하고 있습니다.

연구자들은 피질의 잔물결은 종종 해마의 잔물결과 결합하여 보다 늦게 진동(1초당 1사이클과 12사이클)에 내장되고 있음을 발견했습니다. 이들의 느린 리듬은 피질 활동 수준을 제어하는 중추 구조, 시상 및 기억의 통합에 필요한 변조 뉴런 발사로 조정됩니다.

"우리의 경험은 시간에 맞춰서 계층적으로 구성되어 있으므로 그 경험을 낳은 피질 활동을 구성하는 리듬도 마찬가지입니다"와 하루 글렌 씨는 말했습니다.

이 연구에는 간질 발작의 원인을 파악하기 때문에 감시하는 18명의 환자의 머리 속에서 직접 작성된 1주일의 기록 분석이 포함되어 있었습니다. 하루 그레인의 연구실에서 진행 중인 연구는 피질이 다른 부위의 신경 세포 발사 패턴이 공진 시에 의한 상호 예측적인 공진은 문자를 단어와 의미에 결합하는 것과 행동과 관련이 있음을 나타내고 있습니다.

"세계의 구조에 대한 이해를 돕는 다른 기본적인 연구만큼이나 그 실제적인 의미를 아는 것은 불가능합니다"와 하루 글렌 씨는 말했습니다. "그러나 정신 분열증은 일반적으로 불치병이라는 정신적 분열이 특징이라는 것에 주의해야 합니다. 우리의 연구 결과와 다른 연구 결과는 특정 종류의 억제성 인터 뉴런이 파문의 생성에 중요하고 이들 세포는 고주파 진동과 마찬가지로 정신 분열증의 선택적인 영향을 받는 것으로 알려지고 있음을 나타내고 있습니다. 아마도 이 비극적인 병의 한 측면의 메커니즘을 찾는 데 더 가까워졌을까요 "