샌프란시스코 캘리포니아 대학교의 신경 과학자 인 로렌 프랭크 (Loren Frank)는“생물학 분야에서 물건을 깨는 것은 매우 쉽다”고 말했다. "그들이 더 잘 작동하기가 어렵습니다."
그러나 뉴욕 대학교 의과 대학의 연구원들은 이번 여름 초에 뇌에서 동적 신호의 길이를 땜질함으로써 실험실 동물의 기억을 향상 시켰다고보고했다. 위업은 언젠가 사람들의 리콜을 향상시킬 수있는 잠재력으로 그 자체로 흥미 진진합니다. 그러나 그것은 또한 기억에 대한보다 포괄적 인 사고 방식을 지적하며, 기억이 어떻게 작동하는지에 대한 더 큰 이해를 얻을 수있는 신경 사건의 기간에 뿌리를 둔 중요한 단서를 식별합니다.
.1980 년대 이래 과학자들은 해마라고 불리는 뇌 영역에서 동기화 된 신경 활동의 짧은 파열을 조정했습니다. 이 활동은 Brandeis University의 신경 과학자 인 Shantanu Jadhav는“기록 될 때 폭발처럼 들린다”고 말했다. 그들의 발견 이후,이“날카로운 파 살리기”는 이전 경험의 스 니펫을 신속하게 재생하는 것처럼 뉴런이 가속화 된 서지에서 이전의 발사 패턴을 갑자기 복제 할 때 발생하기 때문에 기억과 관련이 있습니다. 그들은 동물이 잠들었을 때 그렇게합니다.
시간이 지남에 따라, 날카로운 파는 잔물결이 단순한 수동 메모리 통합의 시그니처가 아니라는 것이 분명해졌습니다. 또한 메모리 검색 및 새로운 추론을 안내하기 위해 메모리 검색과 같은보다 활발한 메모리 기반 프로세스에 관여합니다. 낮잠 시간을 지배하는 해마 불꽃 놀이는 또한 깨어 있지만 공회전적이고 부주의 한 동물, 또는 결정의 장면 또는 새로운 환경을 탐험하는 동물에서도 자주 발생합니다. 텍사스 대학교 남서부 의료 센터 (University of Texas Southwestern Medical Center)의 신경 과학자 인 브래드 파이퍼 (Brad Pfeiffer)는“잔물결의 정보 내용은 이전에 일어난 일의 진정한 재생이 될 수 있습니다.
즉, Sharp Wave Ripples는 과거의 경험을 바탕으로 한 경험이 뇌의 기억이 보이는 것처럼 보이거나 미래의 경험을 탐구하는 것처럼 보였습니다. 어느 쪽이든, 잔물결은“뇌에서 학습을 유도하는 것의 중요한 부분, 새로운 것을 배우는 뇌의 중요한 측면” - 기억이 취할 수있는 많은 형태에 대한“인지 바이오 마커”
.Frank, Jadhav 및 그들의 동료들은 2012 년에 전기 펄스를 사용하여 쥐의 날카로운 파문을 방해하여 트라이던트의 머리와 유사한 3 개의 가려진 미로를 탐색하는 것을 배우는 아이디어를 강화했습니다. 동물이 미로의 바깥 쪽 팔 중 하나에있을 때, 보상을 받기 위해 센터로 돌아와야했습니다. 그것이 중간 팔에 있었을 때, 이전에 오른쪽으로 가기로 선택한 경우 왼쪽으로 가야했고, 이전에 왼쪽으로 선택한 경우 오른쪽. 잔물결 간섭은 작업의 첫 번째 부분에서 쥐의 성능에 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 그것은 외부 암으로 가져가는 길을 번갈아 가며 대체 할 수있는 능력이 현저하게 감소했습니다. 즉, 오른쪽 또는 왼쪽으로 가기로 한 이전 결정을 기억 해야하는 작업의 일부.
이제 신경 과학자 인 György Buzsáki가 이끄는 연구원들은 마침내 Sharp Wave Ripples가 기억에 참여한다는 증거를 제공했습니다. Frank의 그룹이 사용한 것과 동일한 기억 과제에서 쥐의 잔물결이 인위적으로 연장되는 성능을 향상 시켰습니다. 이 작품은 Science 에 출판되었습니다 6 월.
프랭크는“실제 기존 활동 패턴을 증폭시켜 학습 속도를 높이는 방법을 생각해 냈다는 사실은 정말 창의적이고 효과적이라고 생각합니다.
그러나이 업적은 또한 연구자들이 실제로 고려하지 않은 잔물결의 특징의 중요성, 즉 길이를 강조합니다. 과학자들은 이전에 해마에서 가장 자연적으로 발생하는 잔물결이 약 10 분의 1 초만 지속되었지만 그 중 적은 비율이 그 이상 지속되었지만 그 기간이 관련이 있는지 또는 관련이 있는지에 대해 조사하지 않았습니다. “사람들은 날카로운 파문이 길이가 다르다는 것을 알았지 만 이전에는 무작위라고 생각했다고 생각합니다.
실제로, 이런 종류의 왜곡 된 분포는 뇌의 여러 규모에 걸쳐 나타났습니다 - 신경의 발사 속도, 시냅스의 강도 및 축삭의 전도 속도에서. 전문가들은 일반적으로“동적 시스템의 경쟁 요구 사항 사이의 균형을 유지할 수 있으며, 이는 안정성이나 견고성을 높일 수 있다고 Buzsáki는 말했다. 그러나 그와 그의 팀은 특히 날카로운 파문에 대한 의미에 대해 더 깊이 파고 들기로 결정했습니다.
예를 들어, 쥐가 새로운 환경에 들어갔을 때-예를 들어, 3 개의 가려진 미로를 탐색하기 시작했을 때, 연구원들은 긴 잔물결의 수가 평소보다 더 큰 경향이 있음을 알아 차렸다. 동물들이 같은 환경에 반복적으로 노출되면서 잔물결은 더 적은 시간 동안 지속되었습니다. 다른 실험적 비교는 동일한 결론으로 이어졌습니다. 더 긴 잔물결은 더 큰 기억이나인지 부하가 필요한 작업과 관련 될 수 있습니다. Redish는“이것은``더 오래 날카로운 파문이 필요하다 ''고 말하는 내부 과정이 거의없는 것과 같습니다.
Buzsáki와 그의 동료들이 파문을 더 오래 지속시키기 위해 빛으로 뇌를 자극했을 때, 그들은 다른 관련 뉴런이 패턴에 연결되어 있음을 발견했습니다. 해마는 더 많은 시퀀스를 재생하는 것처럼 보였습니다.이 경우, 쥐의 이전 경로에 대한 더 많은 정보를 미로 통과하는“전체 여행을 표시”라고 Buzsáki는 말했다.
Jadhav는“잔물결을 넓히면 실제로 궤적이 다시 활성화됩니다. “이것은 이용 가능한 모든 경로를 상상하는 메커니즘 일 가능성이 강합니다.”쥐는 선택해야합니다.
Redish는“날카로운 파급 파문의 길이가 중요하다”고 Redish는 말했다. "그것은 그 안에서 처리 된 정보와 관련이 있으며, 더 많은 정보를 처리하는 날카로운 파형 잔물결은 메모리에 더 필요합니다."
.이제 연구원들은 이전 연구로 돌아가서 잔물결의 길이가 메모리 메커니즘에 대한 새로운 관점을 제공하는지 확인할 수 있습니다. 한 번에 붉은 색은 예리한 파도 잔물결이 새로운 정신적 연결을 만드는 쥐의 신경 상태를 특징으로한다는 것을 이전에 발견했다. 그는 뒷받침되면 그 잔물결도 더 길었다 고 말했다. "따라서이 길고 날카로운 파문이 더 나은 연결 기능에 관여 할 수 있습니다."
.그러나 그러한 가능성은 또한 다양한 질문을 제기합니다. 잔물결이 짧은 일, 잔물결의 길이가 더 먼 기억이나 미래의 계획과 관련이있을 수있는 일, 그리고 길고 짧은 잔물결이 해마 외부의 뇌 영역과 다르게 상호 작용하는지 여부를 제기합니다. (Buzsáki는 이제 마지막 조사 라인을 추구하기 시작했습니다.)
Sharp Wave Ripples와 Frank와 Buzsáki가 그것을 연구하는 데 사용한 과제에 중점을두고 있습니다. 또한 기억에 대한 여러 가지 다른 사고 방식을 포함하기 때문에 흥미 롭습니다. Buzsáki는“우리는이 모든 차이점, 기억이 과거, 계획과 상상력이 미래라는 것”이라고 Buzsáki는 말했다. “그러나 뇌는 이런 식으로 작동하지 않을 수도 있습니다. 이것들은 분리하기가 쉽지 않습니다.”
아마도“보다 일반적인 용어로”기억을 공부할 논쟁이있을 것입니다.
.프랭크는 메모리를 정의하는 방법과 기억을 가장 잘 연구하는 방법에 관해서는“우리가 아직 우리가하고있는 일을 알고있는 분야로 생각하는 것은 아닙니다.”라고 말했다. "우리는 여전히 어둠 속에서 걸려 넘어지고 있습니다." 그러나이 잔물결 활동의 버스트에서 아마도 우리는 약간의 조명을 찾을 것입니다.
편집자 주 :Loren Frank의 작품은 Simons Foundation에서 부분적으로 자금을 지원하며,이 편집자 독립 잡지에도 자금을 지원합니다.
