두뇌에서 실시간으로: 시각적 단서가 협력 결정을 알려줍니다.

눈맞춤과 신체 언어는 사회적 상호작용에 매우 중요하지만, 실시간으로 행동을 알리기 위해 뇌가 이 정보를 어떻게 사용하는지 정확하게 이해되지는 않습니다.

라이스 대학의 과학자 및 협력자들로 구성된 팀은 행동 및 무선 안구 추적과 신경 모니터링을 결합하여 자연 환경에서 상호 작용하는 자유롭게 움직이는 원숭이 쌍이 시각적 신호를 사용하여 복잡하고 목표 지향적인 협력 행동을 안내하는 방법을 연구했습니다. 에 발표된 연구 자연 시각 정보를 처리하는 두뇌 부분인 시각 피질이 협력 결정을 내리는 데 필요한 신호를 집행 영역인 전두엽 피질에 제공함으로써 사회적 행동에서 적극적인 역할을 한다는 첫 번째 증거를 제공합니다.

“우리는 동물이 환경을 탐색하고 서로 상호 작용하는 동안 시각 및 전두엽 피질의 여러 피질 집단의 신경 활동을 기록하기 위해 원격 측정 장치를 최초로 사용했습니다.”라고 Rice 대학의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Valentin Dragoi는 말했습니다. Rosemary와 Daniel J. Harrison III는 Houston Methodist의 신경보철 분야 대통령 특별 의장입니다. “인간을 포함한 영장류가 상호 작용할 때 우리는 눈을 맞추고 신체 언어를 사용하여 우리가 원하는 것을 동종에게 나타냅니다.

“지금까지 우리는 안구 운동 이벤트를 측정하고 이를 그 순간 뉴런이 수행하는 작업과 연관시킬 수 없었기 때문에 우리가 보고 있는 것이 협력 여부에 대한 결정을 어떻게 안내하는지 알지 못했습니다. 기술이 없었기 때문에 그 지식은 얻을 수 없는 것이었습니다.”

신경과학이 인지의 신경적 토대에 대해 배운 것의 대부분은 동물이 좀 더 자연적인 환경에서 동료들과 실제로 상호 작용하는 동안이 아니라 컴퓨터 화면의 인공 자극에 반응하여 격리되어 작업을 수행하도록 제한되고 작업을 수행하는 연구에서 비롯되었습니다. 동물이 자유롭게 움직이고 행동할 때 신경 활동을 추적하는 능력은 신경과학 연구에서 중요한 진전을 의미하며 뇌의 내부 작용에 대한 새로운 시각을 제시할 것을 약속합니다.

“동물이 자유롭게 움직이는 동안 즉석에서 뉴런을 기록하는 것은 오랫동안 신경과학자들의 황금빛 꿈이었습니다.”라고 공동 연구소인 신경 시스템 복원 센터의 과학 책임자이기도 한 Dragoi는 말했습니다. 신경과학 연구 및 치료 혁신에 전념하는 Houston Methodist-Rice 벤처입니다. “우리는 시각에 대한 정보를 추출하는 뇌의 일부인 시각 피질과 특정 행동을 수행하기 위한 결정을 암호화하는 실행 영역인 전두엽 피질의 뉴런 집단을 추적했습니다.”

실험에서는 두 쌍의 짧은꼬리원숭이가 음식 보상을 위해 함께 일하는 법을 배우는 동안 몇 주에 걸쳐 관찰되었습니다. 각 실험에서는 원숭이들이 투명한 칸막이로 분리된 울타리 주위를 자유롭게 이동하도록 했습니다. 원숭이들은 이전에 버튼을 누르면 간식 트레이가 손에 닿을 수 있는 거리에 있다는 것을 배웠지만, 실험 중에는 동물들이 동시에 버튼을 눌렀을 때만 이런 일이 일어났습니다. 원숭이의 협력 능력이 향상됨에 따라, 함께 행동하기 전에 사회적으로 관련된 신호(파트너인 스낵 트레이)를 찾아내는 빈도가 증가하는 것으로 나타났습니다.

Dragoi는 “이 기술을 통해 능동 시각과 수동 시각을 구별할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “능동적 비전은 우리가 목적을 염두에 두고 보고 있는 자극에 대해 행동하는 것입니다. 사회적 상호 작용에 참여할 때 나는 시각적 정보를 추출하고 그 정보를 사용하여 협력하는 방식으로 행동합니다. 우리의 주요 연구 결과는 감각 뉴런 집단이 어떻게 정보를 추출하고, 이를 실행 영역으로 전송하며, 협력 결정의 기초가 되기 위해 실시간으로 동기화하는 방법을 확인하는 것입니다.”

Rice 대학의 JS Abercrombie 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Behnaam Aazhang은 본 연구의 주 저자이자 전 박사 학위를 취득한 Melissa Franch의 중요한 기여를 강조했습니다. Dragoi 연구실의 학생이자 현재 Baylor 의과대학의 박사후 연구원이며, Aazhang 그룹의 쌀 박사 졸업생이자 현재 의료 업계의 연구 전문가로 일하고 있는 Sudha Yellapantula입니다.

Rice Neuroengineering Initiative의 이사이자 신경 시스템 복원 센터의 공동 이사이기도 한 Aazhang은 “그들은 많은 공로를 인정받을 자격이 있습니다”라고 말했습니다.

“이 연구는 매우 학제적이며 시각 전두엽 피질이 사회적 행동에서 중요한 역할을 한다는 가설을 테스트하기 위한 복잡한 실험 설계를 포함합니다”라고 Aazhang은 덧붙였습니다. “많은 동물이 그다지 사회적이지 않지만 영장류는 사회적이라는 점이 가설의 성격을 고려할 때 연구에서 중요한 요소였습니다.”

“단검을 쳐다보다”, “눈을 마주하다”와 같은 표현은 영어의 단순한 특징 그 이상인 것으로 밝혀졌습니다. 이제 시각 피질과 전두엽 피질이 함께 작동하여 다음과 같은 복잡한 행동을 달성한다는 증거가 있습니다. 협력.

이 연구는 미국국립보건원(U01NS108680, 1F31MH125451)의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240214203347.htm