[뇌과학]두뇌 노동에 관한 100세 이상의 추정을 하는 물리학자들

 

인간의 뇌는 80억개가 조금 넘는 뉴런을 포함하고 있고, 각각 다른 세포들과 결합하여 시냅스라고 불리는 수조의 연결을 만듭니다.

수치는 놀라울 정도로 많지만, 각각의 신경 세포가 두뇌 기능에 기여하는 데는 여전히 논쟁의 여지가 있다. 새로운 연구가 정확히 무엇이 뉴런을 '불 태워'로 만드는 지에 대한 100년 된 가정을 뒤집어, 특정 신경 질환 뒤에 새로운 메커니즘을 제시했다.


이스라엘의 Bar-Ilan대학의 한 물리학자 팀은 뉴런이 다른 세포로부터 받는 신호에 어떻게 반응하는지를 정확히 알아내기 위해 문화에서 자라는 쥐 뉴런에 대한 실험을 했습니다.

이것이 왜 중요한지 이해하기 위해서, 루이 라피크라는 프랑스 신경 과학자가 전류가 가해짐에 따라 어떻게 신경 세포막의 전압이 증가하는지 설명하는 모델을 제안했을 때,

일단 어떤 한계에 도달하면, 뉴런은 활동의 스파이크로 반응하고, 그 후에 막의 전압이 재설정됩니다.

이것이 의미하는 것은 뉴런이 충분한 힘의 신호를 수집하지 않는 한, 메시지를 보내지 않는다는 것입니다.

라피 케는 그 문제에 대한 마지막 말이 아니었다. 멀지 않아. 그러나 그의 통합 및 화재 모델의 기본 원리는 후속 설명에서 비교적 무시할 수 없는 채로 남아 있으며, 오늘날 대부분의 신경 계산 체계의 기초를 이루고 있다.

연구원들에 따르면, 아이디어의 긴 역사는 거의 아무도 그것이 정확한 것인지에 대해 의문을 품지 않는다는 것을 의미한다.

"우리는 새로운 실험적 설정을 통해 이러한 결론에 도달했지만, 원칙적으로 이러한 결과는 1980년대 이래 존재해 온 기술을 사용하여 발견되었을 수 있습니다,"라고 수석 연구원인 이도 칸터는 말합니다.


"100년 동안 과학계에 뿌리를 두고 있던 이 믿음은 수십년의 지연을 가져왔습니다."

실험은 두가지 각도에서 질문에 접근하여 한가지는 전류가 뉴런에 정확히 어디에 인가되는 지에 기초한 활동 스파이크의 본질을 탐구하고, 다른 하나는 복수의 입력이 신경의 발화에 미치는 영향을 살펴보았다.

그들의 결과는 수신된 신호의 방향이 뉴런이 반응하는 방식에 있어서 모든 차이를 만들 수 있다는 것을 암시합니다.

왼쪽에서 오는 약한 신호가 오른쪽에서 오는 약한 신호를 가지고 도착하는 것은 활성의 스파이크를 시작하는 전압을 만들기 위해 결합하는 것이 아닙니다. 하지만 특정 방향에서 오는 강력한 신호 한개만 메시지로 이어질 수 있습니다.

공간적인 합이라고 알려진 것을 설명하는 이러한 잠재적인 새로운 방법은 뉴런을 분류하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다. 뉴런은 들어오는 신호를 계산하는 방법이나 특정 방향에 기초한 해상도를

더 좋은 것은, 이것이 어떤 신경 질환을 설명하는 발견으로 이어질 수도 있다는 점이다.

단 한번의 연구로 그 주제에 대해 한세기도 벗어나지 않는 것이 중요하다. 또한 연구원들은 앞으로의 실험을 위한 충분한 공간을 남겨둔, 피라미드 뉴런이라고 불리는 신경 세포의 한 종류만 관찰했다고 인정한다.

그러나 개별 유닛이 어떻게 결합하여 복잡한 행동을 만들어 내는지에 대한 우리의 이해를 미세 조정하면 다른 분야의 연구로 확산될 수 있다. 미래의 컴퓨터 기술에 영감을 주는 신경 네트워크로, 뇌세포의 어떤 새로운 재능을 식별하는 것은 다소 흥미로운 적용을 할 수 있습니다.