왜 달리기가 소뇌에서 빨리 배우는가?
더 빠른 속도로 달리는 것은 이끼가 많은 섬유를 통해 소뇌에서 학습을 향상시킵니다.
소뇌 ( “작은 뇌”또는 “작은 대뇌”는 라틴어)는 빨간색으로 표시됩니다. 소뇌는 대뇌의 자매 단어이며 ‘소뇌에 관련되거나 소뇌에 위치하고 있음’을 의미합니다.
출처 : 생명 과학 데이터베이스 / 위키 미디어 커먼즈
Champalimaud Center for the Unknown의 새로운 연구에 따르면, 더 빠른 러닝 머신 달리기 속도는 생쥐의 소뇌에서 연관 학습을 향상시킵니다. 이 논문의 “Locomotor Activity Modules Associate Learning in Mouse Cerebellum”은 Nature Neuroscience 저널에 4 월 16 일자로 게재되었습니다.
“소뇌는 숙련 된 운동을 배우는 데 중요합니다. 변화하는 환경에 직면하여 움직임을 조정하여 매우 정확한 방식으로 조정합니다. “라고 리드 저자 인 Megan Carey는 성명서에서 밝혔습니다. Carey는 포르투갈 리스본의 Champalimaud Center for the Unknown에서 신경 과학 프로그램의 수석 연구원이자 그룹 리더입니다.
이 연구의 주된 목적은 더 빠른 마우스가 디딜 방아에서 달렸을 때 더 빠르고 더 나은 소뇌는 “지연 눈 깜빡임 조절”이라는 연관 작업을 배웠습니다.
저자는 최신 연구 방법을 다음과 같이 설명합니다. “여기에서는 지연 상태의 눈 깜빡임 조절, 소뇌에 의존하는 연관 학습에 대한 행동 상태, 특히 운동 활동의 영향을 조사했습니다. 지연 눈 깜빡임 조절에서 동물들은 눈에 공기가 퍼지는 것과 같이 혐오적인 무조건 자극 (미국)을 신뢰할 수있게 예측하는 초기의 중성 조건 자극 (CS)에 반응하여 눈을 감는 법을 배웁니다. ”
소뇌에서 학습을 수반하는 세포 변화에 대해 더 잘 이해하기 위해 Carey와 동료들은 펑크 난과 결합 된 빛의 번쩍임에 반응하여 마우스를 가르치는 조건 학습을 개발했다. 디딜 방아에 다양 한 속도입니다. 눈 깜빡임 조절은 소뇌에서 연상 학습의 속도와 효능을 테스트하는 일반적인 방법입니다.
이 연구에서 딱딱한 속도로 설정된 러닝 머신을 가진이 마우스는 빛의 섬광 (보통 쥐가 깜박 거리지 않게 함)을 공기의 퍼프로 더 빠르게 연결시키는 것을 배웠다. 따라서, 플래시 빛이 동반되지 않을 경우에도이 마우스는 자동으로 깜박입니다. 반대로, 디딜 방아가 더 느린 속도로 설정된 쥐의 소뇌에 지연 눈동자 조절이 인코딩되는 데 훨씬 오래 걸렸다.
성명서에서이 연구의 첫 번째 저자 인 Catarina Albergaria는 다음과 같이 요약했다. “우리의 주요 발견은 쥐가 더 빨리 달릴 수있게함으로써 쥐를 더 잘 배우게 할 수 있다는 것입니다.”
주목할 만하게, 연구원은 또한 계속되는 아이 블링크 성능이보다 빠른 주행 속도로부터 이익을 얻는 것을 발견했다. “쥐는 우리가 러닝 머신을 늦추었을 때 성능이 떨어졌으며 몇 초의 시간 규모에서 발생했습니다”라고 Albergaria는 말했습니다.
러닝 스피드와 소뇌에서의 연관 학습 사이의 인과 관계를 확인한 후에, 연구자들은이 작은 향상이 “작은 두뇌”내에서 일어나고있는 곳을 정확히 지적하고자했다.
이 연구 단계에서 연구팀은 “이끼 섬유 (mossy fibers)”라고 불리는 소뇌에 투사하는 특정 뉴런을 자극하기 위해 광학 유전학 (optogenetics)을 사용했다. 소뇌 내에서 감각 정보가 하나의 이끼 모양 섬유를 허용하는 방식으로 이끼 섬유에서 과립 세포로 전달된다 축색 돌기가 많은 수의 뿌리 키예 세포에 영향을 미친다.
흥미롭게도, 연구원들이 광학 유전학 (optogenetics)을 사용하여 이끼 섬유를 자극했을 때, 더 빠른 주행 속도로 동등한 학습을 관찰했다. 따라서 연구진은 이끼 섬유 활동을 직접 자극하는 방법을 찾는 것이 달리기와 같은 연관 학습에 동일한 이점을 줄 수 있다고 추측한다. “반드시 운동이 될 필요는 없다. 이끼 모양의 섬유 활동을 증가시키는 어떤 것도 학습의 동등한 조절을 제공 할 수 있습니다. “라고 Albergaria는 말했습니다.
소뇌에서의 연상 학습에 관한 획기적인 연구 결과에도 불구하고 저자는 빠른 주행 속도가 반드시 다른 뇌 영역의 학습 속도를 향상시킬 수는 없다는 점을 지적했습니다. “우리는 이것이 소뇌 이외의 다른 종류의 학습에 사실인지 여부를 알지 못한다”고 Albergaria는 경고했다.
더 빠른 달리기 속도는 인간의 소뇌에서 학습을 향상 시키나요?
출처 : Wikipedia / Public Domain
알베르가 리아 (Albergaria)에 따르면 “소뇌는 종 전체에 걸쳐 잘 보존 된 구조이며 종 전체에 공통적 인 회로가 있습니다.”라고 말했습니다. 그녀는 이러한 발견에 기반한 미래의 연구가 운동이 인간 소뇌에서의 연관 학습에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해할 수 있다고 추측합니다.
“우리는 뇌의 소성을 조작하여 사람들이 더 빨리 배우고 느린 학습자가 향상되도록 생각하는 경향이 있습니다. 우리는 마약을 사용해야합니다. 그러나 여기서 우리가해야 할 일은 마우스가 얼마나 빠른 속도로 작동 하는지를 제어하는 것입니다. 인간이, 소뇌 형태의 학습을 위해, 심지어 다른 유형의 학습을 위해서도 이것이 유지되는지 보는 것이 흥미로울 것 “이라고 캐리는 성명서에서 밝혔다.
저자들은 “우리의 결과는 운동 능력이 소뇌 내 이끼 섬유 경로의 활성화를 증가시켜 눈 깜박임 조절을 지연 시킨다는 것을 시사한다. 이 결과들은 결합 학습에서의 행동 상태 조절을위한 새로운 역할에 대한 증거를 제공하고 운동 참여가 개인의 학습 능력을 향상시킬 수있는 잠재적 인 메커니즘을 제안합니다. ”
Carey Lab의 향후 연구는 보행과 다른 유형의 에어로빅 운동이 우리가 생각을 조정하고, 아이디어를 구성하고, 창의적인 솔루션을 제시하는 데 도움이되는 것처럼 큰 질문에 답하려고합니다. Anectodal 증거는 또한 신체 활동을 “Aha!”순간과 연결시킵니다. 예를 들어, 알버트 아인슈타인은 E = mc 2 에 대해 “나는 자전거를 타다가 생각했다.”라고 말하면서 스탠포드 대학의 Manish Saggar는 fMRI 뇌 영상 신호가 소뇌 연결성이 향상되어 창의력을 향상 시킨다는 사실을 발견했다.
리스본에서의 소뇌 연구는 보스턴 하버드 의대 제레미 슈마 만 (Jeremy Schmahmann)이 소뇌에 관한 연구를 훌륭히 수행한다. Schmahmann의 “Dysmetria of Thought”가설은 소뇌가 우리의 움직임을 조정하는 데 도움을주는 것과 거의 같은 방식으로 우리의 생각을 조정하는 데 도움이된다고 가정합니다.
더 많은 것을 위해, “Jeremy Schmahmann는 우리의 Cerebellum의 난황을 얽매이지 않습니다”및 MINDlink 기초 : 치료에 Cerebellum를 연결하십시오.
참고 문헌
Catarina Albergaria, N. Tatiana Silva, Dominique L. Pritchett 및 Megan R. Carey. “Locomotor 활동은 마우스 소뇌에서의 연관 학습을 조절합니다.” Nature Neuroscience (2018 년 4 월 16 일 온라인 게시) DOI : 10.1038 / s41593-018-0129-x
Saggar, Manish, Eve-Marie Quintin, Nicholas T. Bott, Eliza Kienitz, Yin-hsuan Chien, Daniel WC Hong, Ning Liu, Adam Royalty, Grace Hawthorne 및 Allan L. “디자인 사고 기반 교육 후 자발적인 improvization 및 figural 창의력과 관련된 뇌 활성화의 변화 : 세로 fMRI 연구.” 대뇌 피질 (2016) DOI : 10.1093 / cercor / bhw171
Schmahmann, Jeremy D. “소뇌의 장애 : 운동 실조, 사고의 디스 메 트리 아 및 소뇌 인식인지 증후군.” 신경 정신 의학 및 임상 신경 과학 저널 (2004) DOI : 10.1176 / jnp.16.3.367
Jeremy D. Schmahmann 및 Janet C. Sherman. “소뇌 인식인지 증후군.” 뇌 : 신경학 저널 (1998) DOI : 10.1093 / brain / 121.4.561
Schmahmann, Jeremy D. “Dysmetria of Thought :인지 및 영향에 대한 소뇌 기능 장애의 임상 적 결과” 인지 과학의 경향 (1998) DOI : 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2