신경 과학자들은 빠른 안구 운동의 수수께끼를 해독합니다.
1504 년 레오나르도 다 빈치 (Leonardo da Vinci)는 뇌의 왁스 주조물을 만들고 "작은 두뇌"를 위해 라틴어 인 "소뇌"라는 용어를 만들었습니다. 오늘 발표 된 획기적인 연구에 따르면 소뇌의 푸르 키 녜 세포가 빠른 눈의 정확한 실행 동정. 우연히도 다빈치는 루브르 박물관 주변을 관람하는 사람들을 따라 다니는 로빙의 눈을 가진 것으로 세계적으로 유명한 모나리자 (Mona Lisa )를 그렸습니다.
우리 아버지, Richard M. Bergland는 신경 외과의 사, 신경 과학자, 전국적으로 테니스 선수였으며 The Fabric of Mind (바이킹) 의 저자입니다. 우리 아빠는 Purkinje 세포와 소뇌에 사로 잡혔습니다. 그는이 강박 관념을 나에게 넘겼다.
2007 년 아버지는 예기치 않게 심장 마비로 사망하여 신경 과학의 성배를 불완전하게 찾았습니다. 그의 장례식에서 횃불을 들고 뿌리 킨제 (Purkinje) 세포와 소뇌에 관한 가설에 대한 답을 찾으려고 서약했다. 매일 아침, 나는 소뇌의 신비를 푸는 데 도움이되는 새로운 연구가 있기를 바라고 일어난다. 말할 필요도없이, 나는 안구 운동에 관한 새로운 연구와 오늘 아침 풀어 놓은 푸르 킨제 (Purkinje) 세포에 관해 읽은 것에 대해 흥분했다.
소뇌에서 푸로 키예 세포가 빠른 안구 운동 제어
2015 년 10 월의 연구 인 "소뇌 Purkinje 세포에 의한 행동 인코딩"은 Nature 지에 게재되었습니다. 연구팀은 두뇌의 소뇌에서 Purkinje 세포가 겉으로보기에 반대 인 두 가지 유형의 결합 된 활동이 단클론 항체 (saccades)라고 알려진 빠른 안구 운동을 조절하는 것으로 나타났다.
결과의 요약에서, 편집자는이 연구를 설명한다, "Purkinje 세포는 신체의 운동 기능을 조정하는데 중심적인 역할을하는 소뇌의 억제 뉴런이다. 그들은 오랫동안 안구 운동 성배를 부호화한다고 생각되어 왔지만 이것이 어떻게 달성되는지는 알려지지 않았습니다.
원숭이에있는 Purkinje 세포에서 기록, 데비드 Herzfeld 그 외 여러분. Purkinje 세포 파열 및 일시 정지의 결합 된 단순 스파이크 반응은 집단 만이 아니라, 단 계조의 실시간 속도를 예측했다. 또한 Purkinje 세포가 그들의 복합 스파이크 (complex-spike) 영역에 따라 조직되었을 때, 집단 반응은 이득 장 (gain field)을 통해 속도와 방향 모두로 부호화되었다. "
Purkinje 세포는 Johannes Purkinje의 이름을 따서지었습니다. Johannes Purkinje는 1837 년에 처음으로 이들 뉴런을 확인했습니다. Purkinje 박사는 인간 지문의 개성을 확인한 최초의 사람이기도합니다. 많은 다른 업무 중에서 Purkinje 세포는 감각 운동 정보를 소뇌에서 대뇌 피질로 전달하는 역할을합니다.
소뇌는 원시적 인 강국이다
소뇌는 우리의 가장 오래된 두뇌 지역 중 하나입니다. 진화론 적 관점에서 표적을 연마하고 사냥꾼으로 시선을 집중시키는 능력은 먹이를 죽이는 데 필요했습니다. 소뇌는 원시적이고 직관적 인 뇌 영역으로 활과 화살, 또는 창으로 움직이는 먹이를 목표로 삼고 있습니다.
천년 이상에 걸쳐 소뇌의 양쪽 반구는 뇌의 양쪽 반구와 원활하게 작동하여 절정의 인간 수행 능력을 창출했습니다. 운동의 관점에서, 소뇌는 움직이는 표적 위에 눈을 고정시키는 동시에 실행할 수 있습니다. 소뇌는 야구를 잡거나, 테니스 공을 때리고, 하키 퍽을 쏘을 때 사용되는 손과 눈의 협응과 관련된 주요 뇌 영역입니다.
시선의 방향을 전환하면 머리와 눈의 움직임이 소뇌에 연결된 전정 시스템의 일부인 vestibulo-ocular reflex (VOR)를 통해 자동으로 조정됩니다. VOR은 머리 움직임의 반대 방향으로 눈 움직임을 자동으로 생성하여 머리 움직임 중에 망막의 이미지를 안정화시키는 반사 눈 운동입니다.
아버지는 종종 "나는 확실히 확신합니다. 신경 외과 의사가되는 것이 공에 대한 내 눈의 직접적인 결과였습니다."아빠가 "볼을위한 눈"을 갖는 것에 대해 이야기했을 때 그는 자신의 VOR 시스템을 언급하고있었습니다.
vestibulo-ocular reflex는 명확한 비전과 초점을 유지하기 위해 매우 빠르게 작동해야합니다. 머리 움직임은 거의 즉각적으로 보상되어야합니다. 그렇지 않으면 시각이 흔들린 손이나 움직이는 비디오처럼 보일 것입니다. 가설 적으로, VOR의 이상은 자폐증 스펙트럼 장애를 가진 사람들의 경우와 같이 세상을 매우 혼란스러운 곳으로 만들 것입니다.
이 최근의 연구에서 알 수 있듯이, 정확한 안구 운동의 실행은 소뇌에 비판적으로 의존합니다. 뇌의 소뇌에서 두 개의 외관상 상반되는 유형의 Purkinje 세포의 결합 된 활동은 최근 David Herzfeld 등이 원숭이에서 saccades로 알려진 육포의 안구 운동을 제어하는 것으로 밝혀졌습니다.
"Saccade"란 무엇입니까?
단회 는 동일한 방향으로 두 단계의 고정 단계 사이에서 두 눈을 동시에 빠르게 움직이는 것입니다. 시각 정보가 망막으로부터 수신되면 공간 정보로 변환 된 다음 적절한 모터 반응을 위해 모터 센터로 전송됩니다.
우리는 우리의 삶의 1 밀리 세컨드마다 정확한 안구 운동의 정확성에 의존합니다. 일상적인 일상적인 상황에서 하루에 약 5 ~ 5 천 배 정도되는 초당 약 3 ~ 5 회의 속도를 만듭니다.
saccadic dysmetria를 가진 사람은 눈이 안장 상태 일 때조차도 마이크로 세커이드, 안구 펄럭 및 사각 파동 등 통제 할 수없는 안구 운동을 만듭니다. dysmetria의 원인은 소뇌의 병변 또는 소뇌로 인도하는 고유 수용체 신경의 병변으로 생각됩니다. 소뇌는 시각, 공간 및 기타 감각 정보를 모터 제어와 조화시키는 역할을합니다.
Purkinje 세포, 눈 운동 및 자폐증 사이 연결은 무엇입니까?
최근에, Purkinje 세포, 소뇌, 자폐 스펙트럼 장애 (ASD)를 연결하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. Herzfeld 등의 최근 연구 결과에 따르면 자폐증과 푸르킨 테 세포의 이상을 잠재적으로 연관 짓는 증거가 증가하고 있습니다. Herzfeld의 최근 연구가 특별히 자폐증을 언급하지는 않았지만, 안구 운동을 조절하는 데있어 Purkinje 세포의 역할에 대한 최신 연구 결과는 안구 운동, 소뇌 및 자폐증을 연결하는 이전 연구를 뒷받침합니다.
자폐증 스펙트럼 장애에서 뇌는 꾸준히 소뇌에서 돌출 된 하나의 축색 돌기를 가지고 소뇌에서 다른 대부분의 뇌 영역으로의 연결성을 생성하는 푸로 키예 세포에 결함을 보인다. 이전의 연구에 따르면 푸로 키제 세포의 부피가 감소한 뇌 샘플에 대한 사후 연구를 통해 ASD 환자에서 소뇌 기능 장애가 발견되었습니다. 지난 몇 년 동안 다양한 연구가 자폐증의 대다수에서 이러한 현상을 확인했습니다.
Nature 지에 게재 된 2013 년 연구에 따르면 조기 유아에서의 안구 접촉은 ASD의 초기 징후 일 수 있습니다. 아기는 일반적으로 처음 몇 시간 이내에 인간의 얼굴에 집중하기 시작합니다. 그러나 자폐증을 가진 어린이는 눈을 마주 치는 데 관심을 보이지 않으므로 얼굴을 읽기가 어려워집니다. 다른 사람의 눈에주의를 기울임으로써 무의식적으로 사회적 큐를 선택하는 방법을 배우는 것은 사회적 연결의 핵심입니다.
2013 년 8 월의 또 다른 연구에 따르면 7 개월 된 아기의 비정형 시각 방향은 자폐증의 위험이 될 수 있습니다. "7 개월생의 자폐증에 대한 미립자 미세 구조 및 비정형 시각적 동양화"라는 제목의 연구는 American Journal of Psychiatry 에 게재되었습니다. 뇌량의 백색질은 대뇌의 좌우 반구를 연결합니다.
연구자들은 2014 년에 우리의 백인이 의식적 및 잠재 의식 수준에서의 유대감과 생존에 중요한 핵심 사회적 단서를 전달한다고보고했습니다. 이 연구는 "영유아의 눈 백색에서 사회 단서의 무의식적 차별"이라는 온라인 저널 이 국립 과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재되었습니다 . 버지니아 대학교 (University of Virginia)와 막스 플랑크 연구소 (Max Planck Institute)의 연구자들은 일반적으로 안구 큐에 반응하는 능력이 유아기에 7 개월 경에 시작되기 시작한다는 것을 발견했습니다.
2013 년 3 월의 또 다른 연구에서, 연구팀은 소뇌의 소뇌 뿌리 키예 세포에서 Tsc2 유전자를 연마하여 푸키 킨제 세포에서 Tsc2가 소실되면 자폐증 유사 행동 장애를 일으키는 것으로 나타났습니다. 연구자들은 소뇌 및 / 또는 기능 장애에서의 푸르 키예 세포 소실이 ASD와 ASD 표현형에 기여하는 일반적인 해부학 적 현상 사이에 중요한 연관성이 있다는 강력한 증거를 제시했다.
프린스턴 대학교 (Princeton University)의 Samuel Wang과 그의 동료들은 2014 년 8 월에 소뇌의 초기 이상이 신경 발달을 방해하고 자폐증의 근원이 될 수 있다고보고했습니다. 2014 년 8 월 저널 ' 뉴런 (Neuron) '에 '소뇌, 민감한시기, 자폐증'이라는 이론을 발표했습니다.
Princeton University의 분자 생물학 부교수 인 Sam Wang은인지 능력과 정서적 기능에서 소뇌의 역할, 자폐증 스펙트럼 장애와 같은 운동 학습에 대한 기여도를 포함하여 소뇌에서의 정보 처리에 대한 매혹적인 연구를 수행하고 있습니다.
결론 : 소뇌는 21 세기의 중심 단계를 밟을 수 있습니다.
아버지는 종종 "소뇌가하는 일을 정확히 알지 못합니다. 그러나 그 일이 무엇이든 그것은 많은 일을하고 있습니다. "아빠는 강력하고 신비한 소뇌가 실제로하는 모든 일을 설명하는 데 도움이되는 점점 더 커지는 새로운 증거를 보게 될 것입니다.
Purkinje 세포와 소뇌는 수수께끼를 남긴다. 즉, 신경 과학자들은 Leonardo da Vinci가 500 년 전에 처음으로 발견 한 "작은 두뇌"를 더 잘 이해할 수 있도록 21 세기 기술을 사용하여 꾸준히 진보하고 있습니다. 우리는 여전히 이러한 신비를 완전히 해독하기 전에 갈 길이 멀다. 따라서 더 많은 연구가 필요하다.
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