수십 년 동안 신경 과학자들은 뇌를 가이거 카운터처럼 다소 취급했습니다. 가이거 카운터의 클릭률이 방사선의 강도를 나타내는 것처럼, 신경 발사 속도는 활동의 척도로 간주됩니다. 그러나 새로운 연구에 따르면 뇌는 악기와 같을 수 있습니다. 피아노를 연주 할 때 키가 얼마나 자주 발생하는지는 얼마나 자주 발생하지만, 메모의 정확한 타이밍도 멜로디에 필수적입니다.
.컬럼비아 대학교 (Columbia University)의 신경 과학자이자 생물 의학 엔지니어 인 조슈아 제이콥스 (Joshua Jacobs)는 지난 달 Cell 에서이 주장에 대한 새로운 증거를보고 한 컬럼비아 대학교의 신경 과학자이자 생물 의학 엔지니어 인 조슈아 제이콥스 (Joshua Jacobs)는 말했다 .
처음으로, Jacobs와 두 명의 공동 저자는 인간 뇌에서 뉴런을 발사하기보다는 타이밍을 통해 공간 정보를 인코딩하는 뉴런을 감시했습니다. 이 시간적 발사 현상은 쥐의 특정 뇌 영역에서 잘 기록되어 있지만 새로운 연구와 다른 연구는 포유 동물 뇌에서 훨씬 더 널리 퍼질 수 있다고 제안합니다. Jacobs는“우리가 더 많이 찾을수록 더 많이 볼 수 있습니다.
일부 연구자들은이 발견이 주요 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다. 두뇌가 어떻게 그렇게 빨리 배울 수 있는지.
이 현상은 상 수차라고합니다. 그것은 뇌파의 지속적인 리듬 (뇌 영역에서 전기 신호 전반의 전체 썰물과 흐름)과 그 뇌 영역에서 뉴런이 활성화되는 특정 순간 사이의 관계입니다. 예를 들어, 세타 뇌파는 시간이 지남에 따라 일관된 패턴으로 상승하고 떨어지지 만, 뉴런은 파도 궤적의 다른 지점에서 일관되지 않게 발사됩니다. 이런 식으로 뇌파는 시계처럼 행동한다고 연구의 공동 저자 중 한 명인 컬럼비아의 살만 카심도 말했다. 그들은 뉴런이 발사를 정확하게 시간을 내도록하여 다른 뉴런의 발사 범위에 착륙하여 뉴런 사이의 연결을 단축합니다.
연구원들은 수십 년 전에 공간 위치에 대한 정보를 인코딩하는 쥐 뇌의 뉴런 중에서 위기 세차를 알아 차리기 시작했습니다. 인간의 두뇌와 쥐 뇌에는이 소위 장소 세포가 포함되어 있으며, 각 세포는 특정 지역 또는“장소 필드”로 조정됩니다. 미시간 대학교의 신경 과학자 인 캄란 디바 (Kamran Diba)는 우리의 두뇌는 현재 주변의 주변 환경이나 집의 방에 관계없이 현재 주변 환경을 커버하기 위해이 장소 들판을 확장하는 것으로 보인다. 장소 필드의 중심에 가까워 질수록 해당 장소 셀이 더 빨라집니다. 한 곳을 떠나 다른 곳으로 들어갈 때, 첫 번째 장소의 발사는 셀 피터를 꺼내고 두 번째는 픽업됩니다.
그러나 속도와 함께 타이밍도 있습니다. 쥐가 장소 필드를 통과함에 따라, 관련 장소는 배경 theta 웨이브의주기와 관련하여 일찍 그리고 더 일찍 발사됩니다. 래트가 한 장소에서 다른 장소로 건너됨에 따라, 첫 번째 장소 세포의 초기 발사는 다음 장소 세포의 늦은 발사와 함께 시간이 가까워집니다. 그들의 근접한 자연 발사는 그들 사이의 시냅스 또는 연결을 유발하고,이 장소 세포 의이 결합은 쥐의 궤적을 뇌로 향상시킨다. (정보는 두 개의 뉴런이 서로 밀리 초 안에 발사 될 때만 시냅스의 강화를 통해 인코딩 된 것 같습니다.)
쥐에서 상 세차는 분명합니다. Qasim은“설치류 뇌에서 매우 두드러지고 널리 퍼져서 일반화 가능한 메커니즘이라고 가정하고 싶다”고 말했다. 과학자들은 또한 박쥐와 마모 세트의 공간 가공에서 단계 세차를 확인했지만 지금까지 인간에게는 패턴이 애매했습니다.
.개별 뉴런을 모니터링하는 것은 평균 인간 연구 참가자에 대해 너무 침습적이지만, 컬럼비아 팀은 몇 년 전 발작의 전기 신호를 매핑하기 위해 이미 이식 된 13 명의 간질 환자에서 수집 된 데이터를 이용했습니다. 전극은 개별 뉴런의 발사를 기록했으며 환자는 조이스틱을 사용하여 가상 현실 시뮬레이션을 통해 길을 갔다. 환자들이 자신을 기동하면서 연구원들은 모니터링하는 뉴런의 12%에서 위기 세차를 확인했습니다.
인간은 설치류보다 겹치는 뇌파의 더 복잡한 패턴을 나타 내기 때문에 이러한 신호를 꺼내려면 정교한 통계 분석이 필요합니다. 신경 활동이 적기 때문에 내비게이션에 전념하기 때문입니다. 그러나 연구원들은 단계가 위기가 있다고 확실하게 말할 수 있습니다.
다른 연구에 따르면 위상 전세는 항해를 넘어서 중요 할 수 있습니다. 동물에서, 현상은 가공 소리와 냄새를 포함한 비 공간적 인식과 관련이 있습니다. 그리고 인간에서, 작년에 Jacobs가 공동 저술 한 연구는 시간에 민감한 뇌 세포에서 상 수차를 발견했습니다. 프랑스와 네덜란드의인지 과학자들에 의한 절정이없는 반복 전쟁 인쇄는 일련의 이미지를 처리하는 데 단계 세차도 포함 된 것으로 나타났습니다. 마지막으로, Jacobs의 새로운 연구에서, 그것은 문자 내비게이션뿐만 아니라 인간이 시뮬레이션에서 추상적 인 목표를 향해 발전함에 따라 발견되었습니다.
이 연구는 상 수차가 뇌가 공간 위치와 같은 방식으로 일련의 시간, 이미지 및 사건을 연결하도록 허용한다고 제안합니다. Qasim은“첫 번째 증거를 찾는 것은 실제로 포유 동물 종에 걸쳐 뇌의 일종의 보편적 인 코딩 메커니즘이 될 수있는 문을 열어줍니다. "신경 활동의 상대적 타이밍을 추적하지 않으면 많은 정보 코딩이 없을 수 있습니다."
신경 과학자들은 실제로 뇌에서 새로운 종류의 코딩을 찾기 위해 오랜 질문에 대답하기 위해 다음과 같습니다. 뇌는 어떻게 정보를 어떻게 그렇게 빨리 인코딩합니까? 시냅스 연결의 강화 및 약화를 통해 외부 데이터의 패턴이 네트워크의 발사 패턴에 뿌리 내려 있음을 이해합니다. 그러나 인공 지능 연구원들은 일반적으로 시냅스 강도가 네트워크가 패턴을 배울 수있을 정도로 조정하기 전에 패턴 또는 개념의 수백 또는 수천 가지 예에서 인공 신경망을 훈련시켜야합니다. 신비하게도 인간은 일반적으로 하나 또는 소수의 예에서 배울 수 있습니다.
위기 세차는 그 차이에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이에 대한 힌트는 Johns Hopkins 연구원들의 연구에서 나온 것입니다.이 연구는 첫 번째 랩에서 낯선 트랙을 배우는 쥐에 상 수차가 나타났다는 것을 발견했습니다. Qasim은“무언가를 배우 자마자 학습 시퀀스를위한이 패턴은 이미 제자리에 있습니다. "그것은 시퀀스에 대한 매우 빠른 학습을 촉진 할 수 있습니다."
단계 세차는 타이밍을 구성하여 학습이 그렇지 않으면 학습이 더 자주 발생하도록합니다. 관련 정보에 의해 활성화 된 뉴런이 신속하게 연속적으로 연속적으로 연속적으로 연속적으로 연속적으로 시냅스를 강화할 수 있도록 조정 된 뉴런을 조정한다. Diba는“이것은 뇌가 기본적으로 요금 코딩만으로 상상하는 것보다 빠르게 계산되고 있다는 개념을 지적 할 것입니다.
우리의 빠른 학습 능력에 대한 다른 이론이 있습니다. 그리고 연구자들은 지금까지 제한된 연구에서 뇌의 위도에 대한 광범위한 역할에 대한 결론을 도출하기가 어렵다고 강조했다.
.그럼에도 불구하고 현상에 대한 철저한 검색이 순서대로있을 수 있습니다. 텍사스 대학교 사우스 웨스턴 메디컬 센터의 신경과 전문의 인 브래들리 레가 (Bradley Lega)는 다음과 같이 말했습니다.
보정 추가 2021 년 7 월 13 일 :
이 기사의 자막은 최근 논문의 오해를 바로 잡기 위해 변경되었습니다. Cell 는 인간 뇌에서 상 수차에 대한 최초의 보고서였다. 이 기사에서 알 수 있듯이 다른 최근의 연구는 공간 내비게이션 외에 맥락에서 인간의 현상을 확인했습니다.
