어떤 기억이 지속되는지 결정하는 메커니즘 발견

신경과학자들은 최근 수십 년 동안 매일의 경험 중 일부가 그날 밤 잠을 자는 동안 뇌에 의해 영구적인 기억으로 전환된다는 생각을 확립했습니다. 이제 새로운 연구에서는 수면을 통해 영구적으로 남을 때까지 뇌에 남아 있을 만큼 중요한 기억이 무엇인지 결정하는 메커니즘을 제안합니다.

NYU 그로스먼 의과대학(NYU Grossman School of Medicine) 연구진이 이끄는 이 연구는 기억을 암호화하는 전기 신호를 전송하기 위해 “발화”하거나 양전하와 음전하의 균형을 변동시키는 뉴런이라고 불리는 뇌 세포를 중심으로 진행됩니다. 해마라고 불리는 뇌 영역에 있는 대규모 뉴런 그룹은 리듬 주기로 함께 활성화되어 복잡한 정보를 인코딩할 수 있는 서로 밀리초 내에 일련의 신호를 생성합니다.

“날카로운 파동 잔물결”이라고 불리는 뇌의 나머지 부분에 대한 이러한 “소리”는 해마 뉴런의 15%가 거의 동시에 활성화되는 것을 나타내며, 활동이 전극에 포착되어 컴퓨터에 기록될 때 취하는 모양에서 이름이 붙여졌습니다. 그래프.

이전 연구에서는 파문이 수면 중 기억 형성과 연관되어 있었지만, 새로운 연구는 저널에 온라인으로 게재되었습니다. 과학 3월 28일에 연구진은 낮 시간의 사건 직후 5~20번의 날카로운 파도 잔물결이 수면 중에 더 많이 재생되어 영구적인 기억으로 통합된다는 사실을 발견했습니다. 날카로운 파도의 잔물결이 거의 없거나 전혀 없는 사건은 지속적인 기억을 형성하지 못했습니다.

“우리 연구에서는 날카로운 파도 잔물결이 무엇을 보관하고 무엇을 버릴지 ‘결정’하기 위해 뇌가 사용하는 생리학적 메커니즘이라는 사실이 밝혀졌습니다.”라고 수석 연구 저자이자 미국 의과대학 신경과학과 Biggs 교수인 György Buzsáki 박사가 말했습니다. NYU Langone Health의 신경과학 및 생리학.

걷기 및 일시 정지

새로운 연구는 알려진 패턴을 기반으로 합니다. 인간을 포함한 포유류는 잠시 동안 세상을 경험한 다음 잠시 멈췄다가 조금 더 경험하고 다시 멈춥니다. 연구 저자들은 우리가 어떤 것에 주의를 기울인 후에 두뇌 계산이 종종 “유휴” 재평가 모드로 전환된다고 말합니다. 이러한 일시적인 일시 중지는 하루 종일 발생하지만 가장 긴 유휴 기간은 수면 중에 발생합니다.

Buzsaki와 동료들은 이전에 우리가 감각 정보를 적극적으로 탐색하거나 움직일 때 날카로운 파동이 발생하지 않고 전후의 유휴 일시 중지 동안에만 발생한다는 것을 확인했습니다. 현재 연구에서는 날카로운 파도 잔물결이 잠에서 깨어난 후 이러한 일시 중지 동안 자연스러운 태깅 메커니즘을 나타내며, 태깅된 신경 패턴이 작업 후 수면 중에 다시 활성화된다는 것을 발견했습니다.

중요한 것은 날카로운 파동 잔물결이 우리가 들어가는 모든 방과 쥐가 들어가는 미로의 각 팔을 암호화하는 특정 순서로 해마 “장소 세포”의 발사로 구성되는 것으로 알려져 있다는 것입니다. 기억되는 기억의 경우, 우리가 잠을 자는 동안 동일한 세포가 빠른 속도로 활성화되어 “녹화된 사건을 밤마다 수천 번 재생”합니다. 이 과정은 관련된 세포 사이의 연결을 강화합니다.

현재 연구에서는 매우 유사한 경험을 기록했음에도 불구하고 시간이 지남에 따라 지속적으로 변화하는 해마 세포 집단의 전극을 통해 연구 쥐의 연속적인 미로 주행을 추적했습니다. 이는 깨어 있는 동안 잔물결이 발생하고 잠을 자는 동안 재생되는 미로 실행이 처음으로 밝혀졌습니다.

날카로운 파도 잔물결은 일반적으로 마우스가 미로를 달릴 때마다 달콤한 간식을 즐기기 위해 잠시 멈출 때 기록되었습니다. 저자들은 보상의 소비가 뇌가 탐색 패턴에서 유휴 패턴으로 전환하여 날카로운 파동이 발생할 수 있도록 준비했다고 말합니다.

연구팀은 양면 실리콘 프로브를 사용하여 미로를 달리는 동안 동물의 해마에서 최대 500개의 뉴런을 동시에 기록할 수 있었습니다. 더 많은 뉴런이 독립적으로 기록될수록 데이터가 매우 복잡해지기 때문에 이로 인해 문제가 발생했습니다. 데이터에 대한 직관적인 이해를 얻고, 신경 활동을 시각화하고, 가설을 형성하기 위해 팀은 3차원 이미지를 평면 이미지로 변환하는 것과 같은 방식으로 데이터의 무결성을 잃지 않고 데이터의 차원 수를 줄이는 데 성공했습니다. .

Buzsáki의 대학원생이자 제1저자인 Wannan (Winnie) Yang 박사는 “우리는 외부 세계를 방정식에서 제거하기 위해 노력했으며 포유류 뇌가 선천적으로 그리고 무의식적으로 일부 기억을 영구적으로 표시하는 메커니즘을 조사했습니다.”라고 말했습니다. 랩. “왜 그러한 시스템이 진화했는지는 여전히 미스터리입니다. 그러나 미래의 연구에서는 날카로운 파동을 조정하여 기억력을 향상시키거나 심지어 충격적인 사건에 대한 기억을 줄일 수 있는 장치나 치료법이 밝혀질 수도 있습니다.”

박사님과 함께. NYU Langone Health 신경과학 연구소의 연구 저자인 Buzsáki와 Yang은 Roman Huszár와 Thomas Hainmueller입니다. 뉴욕 대학교 신경 과학 센터의 Kirill Kiselev도 저자였으며 몬트리올에 있는 퀘벡 인공 지능 연구소 Mila의 Chen Sun도 마찬가지였습니다. 이 작업은 국립 보건원 보조금 R01MH122391 및 U19NS107616의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240328162613.htm