이것은 뇌가 중요하지 않은 것을 필터링하는 방법입니다
Daniel Hass의 게스트 게시자
어떤 주어진 순간에, 우리는 오감 중 적어도 네 가지의 신호에 끊임없이 포격 당합니다.
시각 시스템은 끊임없이 우리 주변을 처리하고 있습니다. 청각 시스템은 우리의 환경을 구성하는 많은 작은 소리들로 자극을받습니다. 우리는 언제나 우리 주위의 모든 냄새를 맡고 있으며, 우리는 끊임없이 우리의 피부에 옷을 느끼고 있습니다. 심지어 한 감각 시스템 내에서도 처리되는 엄청난 양의 데이터가 있습니다.
이러한 맹공격과 함께 우리는 어떻게 완전히 미쳐 버릴 수 있을까요? 핵심은 우리가 그 정보의 작은 부분에만주의를 기울이고 그 정보의 대부분을 버리는 것입니다. 이 과정을 선택적 필터링 또는 선택적주의라고하며 대부분의 사람들이 항상 그렇게합니다. 극장에서 영화를 보는 것을 상상해보십시오. 영화에 중점을 두는 사람이라면 딱딱한 좌석, 멍청한 팝콘 또는 통풍구를 통해 공기를 흘려 보내는 소리까지도 눈치 채지 못할 것입니다.
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각 감각에 관련된 뇌의 여러 영역이 있지만, 선택적 필터링과 관련된 뇌 부분은 이러한 모든 감각이 교차하는 부분입니다.
이 뇌 영역은 시상 (thalamus)이라고 합니다. 고전적으로 시상은 감각 뉴런이 만나서 대뇌 피질의 목적지로 보내지는 일종의 중계라고 생각됩니다. 시상은 또한 의식과 관련이 있다고 생각됩니다. 예를 들어 시상에 영향을주는 뇌졸중이나 기타 손상을 경험 한 환자는 영구 혼수 상태에 빠지게됩니다. 그러나 이러한 기능으로는 시상에서 대뇌 피질로 연결되는 것 외에도 피질에서 시상으로 연결되는 이유가 무엇인지에 대해서는 완전히 설명하지 못합니다.
이 "상호"연결성은 선택적 필터링을 통해 설명 할 수 있습니다. 피질이 우선 순위 (영화에 집중하는 것과 같은)로 간주되는 정보 유형을 받으면 망막 핵으로 알려진 시상 하부로 신호를 보냅니다. 이 구조는 신경 전달 물질 인 GABA를 사용하여 시상에서 시냅스 (삐걱 거리는 좌석, 팝콘 및 공기 조절)에 이르는 다른 "관련없는"신호의 전달을 차단합니다.
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선택적 필터링은 흥미 롭습니다. 그러나 왜 그것이 중요한가?
선택적 필터링에 대한 연구는 뇌의 정상적인 생물학적 과정을 알려주지 만 정신 분열증 환자와 같은 특정 개인에게 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요합니다. 정신 분열병은 망상, 환각 및 혼란스러운 행동을 포함하는 다양한 증상을 가진 뇌의 장애입니다. 정신 분열증을 앓고있는 사람들은 청각 선택성 필터링과 일반적인 관심이 부족합니다. 그러나 이러한 많은 증상에 대한 생물학적 기초는 아직 밝혀지지 않았습니다.
Ahrens의 Nature Neuroscience 에 대한 최근의 연구는 정신 분열증 위험 요소 유전자 ERBB4가 결핍 된 마우스를 사용하여 선택적 필터링 시스템이 어떻게 기능 하는지를 연구했습니다. 이 유전자는 성장 인자 수용체를 생성하고 선택적 여과를 담당하는 시상의 영역 인 망상 핵에서 매우 발현됩니다.
Ahrens와 ERBB4는 ERBB4 결핍으로 인한 선택적 필터링의 변화를 확인하기 위해 두 가지 실험 패러다임을 사용하여 마우스에서 선택적 필터링을 테스트했습니다. 첫 번째 패러다임에서 5 ~ 20kHz의 산만 한 음조에서 8kHz 또는 20kHz 톤을 추출 할 수 있었다면 보상을 받았습니다. 이것은 마우스가 한 감각 양식 내에서 "노이즈"를 걸러 낼 수 있는지 테스트했습니다.
두 번째 패러다임에서 마우스는 두 색조와 LED 조명에 노출되었으며 LED 배열의 특정 위치에있는 빛에 반응하는 마우스 만 보상을 받았습니다. 이 과제는 생쥐가 다른 감각으로부터 산만 함을 걸러 낼 수 있는지 여부를 결정했습니다.
ERBB4가 결핍 된 마우스는 한 가지 의미로 걸러 낼 가능성이 더 높았고 첫 번째 실험에서 야생형 마우스보다 잘 수행되었다. 그러나, 그들은 서로 다른 감각 사이를 전환하는 데 어려움을 보여 주었고 두 번째 작업에서 더 나쁜 수행을 보였다.
이 연구는 정신 분열병에서 변형 된 유전자의 발현을 변화시킴으로써, 감각 자극에 선택적으로 참여할 수있는 생쥐의 능력을 변화 시켰음을 입증했다. 이것은 ERBB4가 일반적으로 피질이 망상 핵에 미치는 영향을 감소시키기 때문입니다. ERBB4가 없으면 망막의 시상 핵으로의 피질 피드백이 강하기 때문에 감각 양상 (한쪽 감각에 대한 선택적주의 집중)과 감각 양상 (감각 전환) 사이의 관련성없는 데이터가 크게 억제됩니다 과제에서 두뇌는 청각 과제가 단지 "잡음"이라고 생각합니다).
이러한 증상이 정신 분열증을 완벽하게 모방하지는 않지만 정상적인 뇌 기능의 기초가되는 회로를 이해하는 데 도움이됩니다. 이것은 더 큰 퍼즐의 한 조각 일 뿐이지 만, 뇌의 변화된 패턴과 관련된 특정 장애를 이해하려면 필요합니다.
Daniel Hass는 Penn State College of Medicine의 신경 과학 대학원생입니다.
참고 문헌
Ahrens et al. (2015) ErbB4 감각 선택을위한 시상의 망상 핵 회로의 조절 Nat. Neurosci., 18 : 104-111
Lu et al. (2010) 정신 분열증에 ERBB4 유전자의 참여 지원 : 유전 협회 분석, Neurosci. Lett., 481 : 120-125
McAlonan et al. (2000) Thalamic Reticular Nucleus Activation은 고전적 상태 조절 동안주의 게이팅을 반영한다, J. Neurosci, 20 (23) : 8897-8901
Nicodemus et al. (2006) ErbB4와 정신 분열증 사이의 연관성에 대한 추가 증거와 건강한 대조군에서의인지 적 중간 표현형에 대한 영향, Mol. 정신 의학, 11 : 1062-1065
