우리는 종종 기억을 과거의 재실행, 즉 우리가 경험 한 사건과 감각의 정신적 복제로 생각합니다. 뇌에서는 다시 표현되는 동일한 신경 활동 패턴과 유사합니다. 예를 들어, 사람의 얼굴을 기억하는 것은 얼굴을 보는 것과 동일한 신경 패턴을 활성화 할 수 있습니다. 그리고 실제로 일부 메모리 과정에서 이와 같은 일이 발생합니다.
그러나 최근 몇 년 동안, 연구자들은 시각적 표현과 기억 표현 사이의 미묘하지만 중요한 차이를 반복적으로 발견했으며, 후자는 뇌의 약간 다른 위치에서 일관되게 나타납니다. 과학자들은이 변화에 대해 무엇을 만들어야할지 확신하지 못했습니다. 어떤 기능을 수행했으며, 기억 자체의 본질에 어떤 의미가 있었습니까?
이제 그들은 기억보다는 언어에 중점을 둔 연구에서 답을 찾았을 것입니다.
신경 과학자 팀은 두뇌의 의미 론적지도를 만들어 피질의 어떤 영역이 얼굴, 사회적 관계, 날씨 현상에 이르기까지 광범위한 개념에 대한 언어 정보에 어떤 영역에 반응하는지 보여주었습니다. 뇌가 시각 정보의 범주를 나타내는 위치를 보여주는 맵과 비교했을 때 패턴 사이의 의미있는 차이점을 관찰했습니다.
그리고 이러한 차이는 시력과 기억에 관한 연구에서보고 된 것과 똑같이 보였습니다.
지난 10 월 Nature Neuroscience 에 출판 된이 발견 , 많은 경우에, 메모리는 재생되는 과거의 인식의 팩스가 아니라고 제안합니다. 대신, 그것은 의미 론적 내용을 바탕으로 원래 경험의 재구성과 비슷합니다.
그 통찰력은 왜 기억이 왜 종종 과거에 대한 불완전한 기록인지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 무언가를 기억하는 것이 실제로 무엇을 의미하는지 더 잘 이해할 수 있습니다.
의미의 모자이크
시맨틱에 관한 새로운 작업은 기억에 관한 작업과 완전히 독립적이었다.
2012 년 버클리 캘리포니아 대학교의 전산 및인지 신경 과학자 인 Jack Gallant는 인간 시각 시스템을 연구하기위한 기능적 MRI (자기 공명 영상) 도구 및 모델을 개발하는 10 년 동안 더 나은 부분을 보냈습니다. FMRI 기계는 뇌의 혈류 및 전기 활동의 변화를 측정 할 수 있기 때문에 신경 과학자들은 종종 피질의 어떤 부분이 다른 자극에 반응하는지 연구하기 위해 종종 사용합니다.
당시 Gallant의 대학원생 중 한 명인 Alex Huth는 Gallant Lab의 최첨단 기술을 사용하여 뇌가 다양한 종류의 시각 정보를 인코딩 할 수있는 위치를 분석했습니다. Huth, Gallant 및 동료들은 참가자들이 FMRI 스캐너 내부에서 몇 시간 동안 무성 비디오를 보았습니다. 그런 다음 Voxels라고 불리는 대략 완두콩 규모의 뇌 조직에 대한 레코드로 데이터를 분할하고, 수백 개의 물체와 행동이 피질을 가로 질러 표현되는 위치를 결정하기 위해 스캔을 분석했습니다.
.그들은 모든 참가자들에게 시각적 의미의 일반화 된 맵을 형성 한 패턴에서 놀랍도록 일관된 패턴을 발견했습니다. 그것은 얼굴이나 장소에 선택적으로 반응하는 영역과 같이 이전 연구에서 이미 알려진 시각 피질의 일부 영역의 정체성을 확인했습니다. 그러나 그것은 또한 처음으로 수백 가지의 다른 선택적 패치를 나타 냈습니다. 동물, 가족, 실내 장면, 야외 장면, 운동중인 사람들의 이미지에 반응하는 지역.
Huth는 거기서 멈추지 않았습니다. 그와 그의 팀은 시각적 자극 대신 언어를 사용하여 비슷한 것을 시도하기로 결정했습니다. 그들은 사람들이 몇 시간의 팟 캐스트 녹음을 듣고, 그 이야기에서 들었던 수백 가지의 개념에 그들의 두뇌가 어떻게 반응했는지 평가했습니다. 연구원들이 자연에서 편집하고보고 한 의미 론적 네트워크 2016 년에 또 다른 패치 워크지도, 피질의 큰 무리를 기울이는 의미의 모자이크는이 규모와 차원에서“정말 새로운 것”이라고 Gallant는 말했다. “아무도 그것을 찾고 있지 않았습니다.”
이 두 가지 피질지도를 손에 들고 연구는 같은 참가자 중 일부를 사용했다는 것을 깨달았습니다. 오스틴의 텍사스 대학교 (University of Texas)의 신경 과학 및 컴퓨터 과학 조교수 인 Huth는“행복한 사고였습니다. 그러나 그들은 그들이 물어 보는 길을 정리했습니다. 시각적 및 언어 적 표현은 어떻게 관련 되었습니까?
이전 이미징 연구는 거친 중첩 영역을 확인했습니다. 우리는 인간이 세상에서 우리가 인식하는 것에 라벨을 할당하므로 뇌가 그러한 표현을 결합하는 것이 적합합니다. 그러나 Huth와 그의 동료들은보다 정확한 접근 방식을 취했습니다. 그들은 비디오와 언어 자극 모두에서 발견 된 거의 1,000 개의 의미 론적 범주 중 각 개별 복셀에 반응 한 것을 모델링했습니다.
이전 연구에서와 같이, 그들은 겹침의 증거를 발견했습니다. 그러나 Huth는 이상한 것을 발견했습니다.
그는 2016 년 데이터를 시각화하여 각 복셀을 활용하여 어떤 언어 기반 범주에 응답했는지 확인했습니다. 그는 장소를 선택하는 지역을 확대했을 때, 뇌의 앞쪽에 가장 가까운 지역의 앞쪽 가장자리에있는 복셀만이 아파트, 집, 자동차, 바닥, 농장, 캘리포니아와 같은 장소 단어를 나타 냈다는 것을 깨달았습니다. 이 지역의 뒷 부분은이 언어 정보를 전혀 나타내지 않았습니다.
Huth는“이것은 우리가 여기서 더 흥미로운 일이있을 것이라고 생각하게 만들었습니다.
질서 정연한 전환 구역
그래서 Huth는 2012 년 비전 실험에서 데이터를 불렀고 피질 의이 장소 선택 영역에서 뒷 부분이 장소 관련 이미지에만 반응했음을 알았습니다. 그가 정면에 가까운 지역을 살펴 보았을 때,이 지역의 경계에서 2016 년 시각화로 놀 때 보았을 때 보았던 것처럼, 단어만이 뇌 활동을 불러 일으킬 때까지 이미지와 장소 단어가 표현되었습니다. 5 센티미터의 피질에 걸친 장소의 시각적 표현에서 언어 표현으로 점진적이고 지속적인 변화가있는 것처럼 보였습니다.
Huth는“놀랍게도 깔끔했습니다. "이것은 흥미 진진한‘아하’순간이었습니다.이 패턴이 튀어 나오는 것을 보았습니다."
Gallant 's Lab의 대학원생 인 Sara Popham은 패턴이 얼마나 체계적인지 테스트하기 위해 시각 피질의 경계를 따라 이러한 그라디언트를 찾는 팀에 대한 통계 분석을 개발했습니다. 그들은 어디서나 그것을 발견했습니다. 실험에서 연구 된 수백 가지 범주 중 하나에 대해, 표현은 전이 구역에 정렬되어 전체 시각 피질 주위에 거의 완벽한 리본을 형성했습니다. Gallant는“국경 뒤에서 일어나는 일과 국경 앞에서 일어나는 일 사이에는 일치합니다.
그 정렬만으로는 놀랍습니다. 시카고 대학교의 심리학자 인 Wilma Bainbridge는“실제로 우리가 뇌에서 경계와 묘사 된 지역을 보는 것은 드물다”고 말했다. "나는 이런 식으로 실제로 보지 못했습니다."
패턴은 또한 개인에 걸쳐 체계적이었으며 각 참가자에서 계속해서 나타났습니다. Dartmouth College에서 인식과 기억을 연구하는 박사후 연구원 인 Adam Steel은“뇌 의이 실제 경계는 일반적인 조직 원칙 인 것 같습니다.
그것은 시각적 피질이 이러한 그라디언트를 통해 나머지 피질과 어떻게 인터페이스하는지 보여줍니다. 많은 병렬 채널이 각각 다른 유형의 표현에서 의미를 보존하는 것처럼 보입니다. 시각적 처리의 계층 적 모델에서, 뇌는 먼저 가장자리 및 윤곽과 같은 특정 특징을 추출한 다음 더 복잡한 표현을 구축하기 위해 결합합니다. 그러나 그 복잡한 표현이 어떻게 점점 더 추상화되는지는 확실하지 않았습니다. 물론, 시각적 세부 사항이 함께 모여 고양이의 이미지를 만들 수 있습니다. 그러나 그 최종 이미지는 어떻게“고양이”의 개념적 범주에 할당됩니까?
이제이 작업은 시각적 특성에서 더 큰 추상화로의 진행이 어떻게 더 세분화 된 수준에서 발생하기 시작할 수 있는지에 대해 암시합니다. Gallant는“우리는 뇌의 일부를 결합하여 우리가 거의 이해하지 못하는 뇌의 다른 부분에 대해 잘 이해하고 있습니다. "그리고 우리가 보는 것은 디자인의 원칙이 실제로 그렇게 많이 바뀌지 않는다는 것입니다."
.실제로, 한 가지 전통적인 뇌 조직 이론은 의미 론적 지식의 표현이 전용 지역에서 발생한다고 주장합니다.이 지역에서는 지각 시스템을 포함한 다양한 시스템으로부터 정보를받는 허브와 같은 지휘 센터입니다. 그러나 Gallant 팀의 결과는 이러한 다른 네트워크가 너무 밀접하게 얽혀있어 분리 할 수 없다고 제안합니다. 국립 정신 건강 연구소 (National Institute of Mental Health)의 크리스 베이커 (Chris Baker)는“우리의 이해, 사물에 대한 우리의 지식은 실제로 지각 시스템에 다소 내재되어 있습니다.
그 발견은 세계에 대한 인간의 추상 지식이 어떻게 발전하는지에 영향을 줄 수 있습니다. 아마도 Huth는 언어 기반 표현이 부분적으로 지각 적 표현에서 패턴 화되어 있다고 말했다.이 정렬은 그것이 어떻게 일어날 수 있는지에 대한 메커니즘의 일부 역할을한다. 매사추세츠 기술 연구소 (Massachusetts Institute of Technology)의인지 적 신경 과학자 인 EV Fedorenko는 다양한 뇌 영역의 지각 적 능력은 사실상“더 넓은 개념 공간의 출현 구조를 지시 할 수있다”고 말했다. 아마도 그것은 심지어 의미 자체의 본질에 대해 말할 수도 있습니다. "의미는 무엇입니까?" 그녀는 말했다. "아마도 일부는 일부 사람들이 주장한 것보다 더 많이 구현되었을 것입니다."
그러나 가장 흥미로운 점은 피질의 표현 유형 사이의이 등급이 지정된 전환이 인식과 기억의 관계에 대한 최근의 발견을 반영한다는 것입니다.
.인식이 아닌 의미의 기록
2013 년, Columbia University의인지 신경 과학자 인 Christopher Baldassano는 장소에 선택적으로 반응하는 것으로 알려진 지역에서 신경 활동을 관찰했을 때 흥미로운 패턴을 발견했습니다. 지역의 뒷면을 향한 활동 패턴은 알려진 시각적 네트워크를 특징 짓는 패턴과 상관 관계가 있었고, 지역의 전방 부분에서의 활동은 메모리 네트워크에서의 활동과 더 관련이있는 것처럼 보였습니다.
.이것은 메모리 표현이 정확한 재 활성화가 아니라 피질의 부동산을 가로 지르는 미묘한 변화를 포함 할 수 있으며, 해당 시각적 표현이 발견 될 수있는 위치에 바로 인접한 위치로 미묘한 변화를 포함 할 수 있음을 시사했습니다.
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지난 한 해 동안 Dartmouth College의 Bainbridge, Baker, Steel 및 Caroline Robertson의 연구를 포함한 몇 가지 새로운 연구는 사람들의 뇌 활동을 직접 비교하여 다양한 이미지를보고 회상하거나 상상함으로써 발견을 강화했습니다. 각각의 경우, 체계적인 공간 변형은 뇌의 감각과 기억 표현의 차이를 나타 냈습니다. 그리고 시각적 표현은 Huth의 언어 기반 연구에서와 마찬가지로 관련 메모리 바로 뒤에 나타났습니다.
그 연구와 마찬가지로, 이것은 인식과 기억이 깊이 얽혀 있음을 나타냅니다. Baldassano는“메모리 시스템을 완전히 별도의 작업 공간으로 생각하는 것은 의미가 없습니다.
오레곤 대학교의 신경 과학자 인 브리스 쿠 (Brice Kuhl)는“많은 사람들이 지각 경험이 포효하는 불꽃과 같으며 기억 경험은 깜박 거리는 양초와 같다는 직관적 인 생각을 가지고있다. 그러나 기억은 분명히 원래 경험의 약한 반향이 아닙니다. 이 최근 실험에서 볼 수있는 물리적 변화는 표현 자체의 체계적인 변화가 완전히 뚜렷하지만 원본에 묶여있는 경험을 인코딩한다는 것을 시사합니다.
Huth의 작품은 그 변화의 본질에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 아마도 기억은 우리가 생각했던 것만 큼 시각적으로 구동되지 않았을 것입니다. 어쩌면 더 추상적이고 의미 론적이며 언어적일 수도 있습니다. Baker는“우리는 종종 이러한 환상적인 시각적 표현을 가지고 있다는 인상을받습니다. “당신은 그것을 볼 수 있다고 생각합니다. 하지만 당신은 할 수 없습니다.”
Kuhl에게는 의미가 있습니다. 결국“우리는 무언가를 상상하거나 무언가를 기억할 때 실제로 그것을 보는 것과는 다르다는 것을 알고 있습니다.”라고 그는 말했습니다. 우리의 마음의 눈에서 보는 것은 문자 그대로의 재생보다는 의미 론적 내용을 기반으로 기억 된 장면이나 물체의 재 해석 일 수 있습니다. “우리는 지각 경험을 템플릿으로 사용하는 데 너무 고정되어 있습니다. 그러나 나는 그것이 우리를 조금 맹목적으로 생각했다고 생각합니다.”
이러한 가설을 테스트하기 위해 연구원들은 이제 실행증이라는 조건 인 정신적 이미지를 불러 일으킬 수없는 사람들을 연구하고 있습니다. 아마도 Bainbridge는 실행증을 앓고있는 사람들은 신경 표현에서 더 큰 전진적인 변화를 보일 것이라고 말했다.
Kuhl은“개념적으로, 필드가 내가 정말 새로운 아이디어라고 생각하는 것 같아요. “우리의 생각을 흔들고 있습니다.”
