우리는 다른 목소리의 상승과 하락이나 에어컨의 윙윙 거리는 소리 속에서 큰 방에서 대화를 선택할 수 있습니다. 우리는 어수선한 바다에서 열쇠 세트를 발견하거나, 우리의 러싱 차의 길에 달린 너구리를 등록 할 수 있습니다. 어쨌든, 우리의 감각을 범람하는 엄청난 양의 정보가 있더라도 우리는 중요한 것에 집중하고 그것에 대해 행동 할 수 있습니다.
주의 과정은 관련 자극에 대한 검색등을 빛나고 나머지를 필터링하는 뇌의 방법입니다. 신경 과학자들은 검색 조명을 목표로하는 회로와 힘을 결정하고 싶어합니다. 수십 년 동안, 그들의 연구는 피질 주위에서 회전했으며, 뇌의 외부의 접힌 구조는 일반적으로 지능 및 고차 인식과 관련이 있습니다. 피질의 활동이 관심의 특징을 향상시키기 위해 감각 처리를 강화한다는 것이 분명해졌습니다.
그러나 일부 연구자들은 뇌가 정보를 증대하는 방식보다는 정보를 억제하는 방법을 연구하면서 다른 접근법을 시도하고 있습니다. 아마도 더 중요한 것은이 과정이 뇌에서 훨씬 더 깊은 고대 지역을 포함한다는 것을 알게되었을 것입니다. 주목할 때 종종 고려되지 않는 지역입니다.
그렇게함으로써 과학자들은 또한 자동 감각 경험, 신체적 움직임 및 더 높은 수준의 의식을 통해 몸과 마음이 어떻게 몸과 마음을 더 잘 이해하기 위해 아기의 발걸음을 내딛기 시작했습니다.
.회로 사냥
오랫동안, 관심은 의식과 다른 복잡한 기능과 너무 복잡하게 묶여있는 것처럼 보였기 때문에 과학자들은 그것이 가장 먼저 피질 현상이라고 가정했습니다. 1984 년 DNA의 구조에 관한 그의 연구로 알려진 프랜시스 크릭 (Francis Crick)은주의 깊은 검색 조명이 시상도라고 불리는 뇌의 깊은 영역에 의해 제어되었으며,이 중 일부는 감각 영역으로부터 입력을 받고 피질로의 피질에 대한 부분을 수신했다고 1984 년에 이루어졌다. 그는 감각 시상이 릴레이 스테이션뿐만 아니라 교량뿐만 아니라 체로 행동 한 이론을 개발하여 특정 수준의 초점을 설정하기 위해 데이터의 흐름을 강화했습니다.
.그러나 수십 년이 지났고 실제 메커니즘을 식별하려는 시도는 유익한 것으로 판명되었습니다. 특히 실험실 동물에서주의를 공부하는 방법을 확립하는 것이 얼마나 어려운지
.이로 인해 매사추세츠 공과 대학의 맥거번 뇌 연구소의 신경 과학자 인 마이클 할라 사 (Michael Halassa)는 멈추지 않았습니다. 그는 정보가 피질에 도달하기 전에 감각 입력이 어떻게 필터링되었는지 정확하게 결정하고 싶었고, Crick의 작업이 그곳에있을 것이라는 정확한 회로를 고정시키기 위해
.그는 시상 망상 핵 (TRN)이라는 얇은 억제 뉴런 층으로 끌려 갔으며,이 시상의 나머지 부분을 껍질처럼 감싸고있다. Halassa는 박사후 연구원이었을 때, 그는 이미 그 뇌 영역에서 거친 수준의 게이팅을 발견했습니다. TRN은 동물이 깨어 있고 환경에서 무언가에주의를 기울일 때 감각 입력을 겪게하는 것처럼 보였지만 동물이 잠들었을 때 억제했습니다.
.Halassa와 그의 동료들은 2015 년에 Crick의 오랜 회로의 일환으로 TRN을 더욱 의미하는 또 다른 수준의 게이팅을 발견했습니다. 이 연구에서 연구원들은 깜박이는 조명과 오디오 톤을 감독하는대로 훈련 된 마우스를 사용했습니다. 그런 다음 조명과 톤에서 상충되는 명령을 가진 동물들에게 동시에 어떤 신호가 무시할 것인지 신호를 보냈습니다. 마우스의 반응은 그들이 얼마나 효과적으로 관심을 집중하고 있는지 보여주었습니다. 이 작업을 통해 연구원들은 잘 확립 된 기술을 사용하여 다양한 뇌 영역에서 활동을 차단하여 동물의 성능을 방해하는 것을 확인했습니다.
예상 한 바와 같이, 뇌의 다른 부분에 대한 높은 수준의 명령을 발행하는 전전두엽 피질이 중요했습니다. 그러나 팀은 또한 시험이 마우스가 시력에 참석해야한다면 시각적 TRN에서 뉴런을 켜는 것이 성능을 방해한다고 관찰했다. 그리고 그 뉴런이 침묵했을 때, 마우스는 소리에주의를 기울이는 데 더 어려움을 겪었습니다. 사실상, 네트워크는 전두엽 피질이 산만하다고 간주되는 정보를 억제함으로써 흥분성 과정이 아닌 억제 과정에서 손잡이를 돌리고 있었다. 마우스가 청각 정보의 우선 순위를 정하는 데 필요한 경우, 전전두엽 피질은 시각적 TRN에 시각적 시상을 억제하기 위해 활동을 증가 시키라고 말했다.
주의 검색 조명 은유는 뒤로 갔다. 뇌는 관심의 자극에 빛을 밝히지 않았다. 다른 모든 것의 조명을 낮추고있었습니다.
연구의 성공에도 불구하고 연구원들은 문제를 인식했습니다. 그들은 Crick의 직감을 확인했습니다. 전두엽 피질은 시상에서 들어오는 감각 정보에 대한 필터를 제어합니다. 그러나 전두엽 피질은 TRN의 감각 부분과 직접적인 연결이 없습니다. 회로의 일부는 누락되었습니다.
지금까지. Halassa와 그의 동료들은 마침내 나머지 부분을 제자리에 놓았으며, 결과는 우리가주의 연구에 어떻게 접근 해야하는지에 대한 많은 것을 보여줍니다.
.가려지고, 어두워지고, 깜박임
이 팀은 2015 년에 사용한 것과 비슷한 작업을 통해 다양한 뇌 영역의 기능적 영향과 그 사이의 뉴런 연결을 조사했습니다. 그들이 발견 한 전체 회로는 전전두엽 피질에서 기저핵 (종종 운동 제어 및 다른 다양한 기능과 관련된)이라는 훨씬 더 깊은 구조로, TRN과 시상으로, 마침내 높은 피질 영역으로 돌아갑니다. 예를 들어, 시각적 정보가 시각에서 시각 시상으로 전달되면 주어진 작업과 관련이 없다면 거의 즉시 차단 될 수 있습니다. 기저 신경절은 전두엽 피질의 지시에 따라 외부 자극을 스크리닝하기 위해 시각적 TRN을 활성화하여 활성화 할 수 있습니다.
이 연구에 참여하지 않은 메릴랜드 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 National Eye Institute의 신경 과학자 인 Richard Krauzlis는“이것은 이전에 설명되지 않은 흥미로운 피드백 경로입니다.
또한 연구원들은 메커니즘이 한 의미를 다른 의미로 인식하기 위해 한 의미를 걸러내는 것이 아니라는 것을 발견했습니다. 그것은 단일 의미 내에서도 정보를 필터링합니다. 마우스가 특정 소리에주의를 기울이기 위해 신호를 받았을 때, TRN은 청각 신호 내에서 관련없는 배경 소음을 억제하는 데 도움이되었습니다. 로체스터 대학의 신경 과학자 인 Duje Tadin은 감각 처리에 미치는 영향은 하나의 감각 양식에 대해 전체 시상 영역을 억제하는 것보다 훨씬 정확할 수있다.
"우리는 종종 덜 중요한 것들을 제거하는 방법을 무시합니다"라고 덧붙였습니다. "그리고 종종, 나는 그것이 정보를 다루는보다 효율적인 방법이라고 생각합니다." 시끄러운 방에 있다면 목소리를들을 수 있거나 소음의 원천을 제거 할 수 있습니다. (Tadin은 선택적주의보다 더 빠르고 자동으로 발생하는 다른 과정에서 이러한 종류의 배경 억제를 연구합니다.)
Halassa의 연구 결과에 따르면 뇌는 예상보다 일찍 외부 인식을 제쳐두고 있음을 나타냅니다. 프린스턴 대학교의인지 신경 과학자 인 이안 피 벨코 르 (Ian Fiebelkorn)는“흥미로운 점”은“정보가 시각 피질에 도달하기 전에 필터링이 첫 단계에서 시작되고있다”고 말했다.
그러나 감각 정보를 이런 식으로 던지는 뇌의 전략에는 명백한 약점이 있습니다. Fiebelkorn의 작업은 뇌가 그러한 위험에 대해 헤지 할 수있는 방법이 있음을 시사합니다.
사람들이 관심의 검색 조명에 대해 생각할 때, Fiebelkorn은 말합니다. Fiebelkorn은 그것을 동물이인지 자원을 지시 해야하는 곳을 비추는 꾸준하고 지속적으로 빛나는 빔이라고 생각합니다. 그러나“내 연구가 보여준 것은 그것이 사실이 아니라는 것”이라고 그는 말했다. "대신 스포트라이트가 깜박 거리는 것 같습니다."
그의 발견에 따르면,주의 스포트라이트의 초점은 초당 약 4 번 약 4 배의 초점이되는 것으로 보이며, 아마도 동물이 환경의 단일 위치 나 자극에 지나치게 집중하는 것을 막기 위해 중요한 것이 중요한 것에 대한 간단한 억제는 다른 말초 자극에 간접적 인 부스트를 제공하여 뇌가 필요한 경우 다른 것에주의를 기울일 수있는 기회를 제공합니다. "뇌는 주기적으로 산만 해지는 것처럼 보인다"고 그는 말했다.
Halassa 팀과 같은 Fiebelkorn과 그의 동료들은 또한이 배선을 설명하기 위해 피질 지역을 찾고 있습니다. 지금은 시상의 또 다른 부분의 역할을 연구하고 있었지만 앞으로 기저 신경절을 조사 할 계획입니다.
행동의 접지 인식
이 연구는 비판적 변화를 나타냅니다.주의 과정은 한때 피질의 지방으로 이해되었습니다. 그러나 Krauzlis에 따르면 지난 5 년 동안“피질 아래에 일어나고있는 일이 있다는 것이 조금 더 분명해졌습니다.”
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시카고 대학교의 신경 생물학자인 존 마운셀 (John Maunsell)은“대부분의 사람들은 뇌 피질이 우리를 위해 모든 무거운 리프팅을하기를 원하며, 그것이 현실적이라고 생각하지 않습니다.
실제로, Halassa의 기초 신경절의 관심에 대한 발견은 특히 매력적입니다. 그것은 부분적으로 뇌의 고대 영역이기 때문에 일반적으로 선택적 관심의 일부로 여겨지지 않은 영역이기 때문입니다. 크라 우즈리스는“물고기는 이것을 가지고있다”고 말했다. “턱이없는 램프와 같은 최초의 척추 동물로 돌아가서”또는 신피질이 그 문제에 대해“기본적으로 기초 신경절과 동일한 회로 중 일부가 있습니다.” 물고기의 신경 회로는주의가 어떻게 진화했는지에 대한 힌트를 제공 할 수 있습니다.
Halassa는 주의력 결핍 과잉 행동 장애 및 자폐증과 같은 조건에 대해주의를 기울일 수있는주의와 기저 신경절 사이의 연결이 무엇인지에 특히 흥미를 느낍니다. 이는 종종 특정 종류의 투입에 대한 과민증으로 나타납니다.
그러나 기초 신경절의 관여에 대한 가장 흥미로운 점은 아마도 구조가 일반적으로 운동 제어와 관련이 있다는 것입니다. 그러나 연구는 보상 기반 학습, 의사 결정 및 기타 동기 부여 기반 행동 유형에 점점 더 관련이 있었지만
.Halassa의 실험실에서 작업이 이루어지면서 기초 신경절의 역할은 이제 감각 제어를 포함하도록 확장되었습니다. Maunsell은“이것은주의가 올바른 순서로 이것에서 그 시퀀싱에 관한 것이며, 당신이 산만하지 말아야 할 것들에 의해 산만 해지지 않도록하는 것”이라고 말했다. "운동 구조가 이것에 관여한다는 개념은…
이는 활성 추론으로 알려진 과정으로주의를 기울이는 시각과 전체적으로 인식을 유지합니다. 뇌는 환경에서 정보를 수동적으로 샘플링 한 다음 관찰 된 외부 자극에 반응하지 않습니다. 눈의 깜박임만큼 작은 신체 움직임도 인식을 안내하면서 그 반대도 발생합니다. Fiebelkorn은 감각과 모터 시스템은“독립적으로 작동하지 않으며 함께 진화했다”고 말했다. 따라서 자동차 지역은 출력 (동물의 행동)을 형성하는 데 도움이되지 않습니다. 또한 입력을 형성하는 데 도움이됩니다. Halassa의 연구 결과는보다 능동적 인 역할에 대한 추가 지원을 제공합니다.
VU University Amsterdam의인지 과학자 인 Heleen Slagter는“인식은 행동에 도움이됩니다. "우리 주변의 세상을 인식하는 법을 배우는 방법은 행동을 통해 많은 것입니다." 피질과의 높은 수준의 상호 연결은주의를 넘어서도“이 피질 구조는 종종 고려되는 것보다 고차 인식에서 훨씬 더 중요한 역할을한다”고 시사한다.
그리고 그것은 신경 과학의 가장 어려운 주제 인 의식에 대해 생각하는 방법에 대한 힌트를 제공 할 수 있습니다. Maunsell은 Halassa의 연구 및 기타 연구에 의해 입증 된 바와 같이,“신경의 관심의 상관 관계를 살펴보면 실제로 우리는 신경의 인식의 상관 관계를 어느 정도 찾고 있습니다. "이것은 뇌가 어떻게 작동하는지 이해하려고 노력하는 관점에서 더 큰 그림의 일부입니다."
.슬래터는 이제 기초 신경절이 의식에서 할 수있는 역할을 연구하고 있습니다. “우리는 세상을 우리 몸을 사용하는 것이 아니라 우리 몸 때문에 세상을 경험합니다. 그리고 두뇌는 의미있게 행동하기 위해 세상을 대표합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “따라서 의식적인 경험은 행동과 밀접하게 연결되어야한다고 생각합니다. “의식은 행동 지향적이어야합니다.”
9 월 23 일에 추가 된 교정 :Michael Halassa의 McGovern Institute for Brain Research와의 관계가 추가되었습니다.
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 theatlantic.com .
