놀랄만 한 소뇌 기능을 발견하는 스탠포드 과학자
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이상한 발견에서, 스탠포드 대학의 신경 과학자들은 이전에 알지 못했던 소뇌의인지 기능을 최근에 발견했습니다. 최첨단 뇌 영상 기술을 이용한 일련의 복잡한 생쥐 실험에서 스탠포드 연구원은 소뇌 내의 특정 뉴런 (과립 세포)이 예상 보상에 대해 배우고 그에 반응한다는 것을 발견했다.
스탠포드 신경 과학 연구소 (Stanford Neuroscience Institute)의 새로운 연구 인 "소뇌 과립 세포 (Cerebellar Granule Cells)가 보상의 기대 효과를 부호화"는 Nature 지에 3 월 20 일자로 온라인으로 게재되었다. ( 소뇌 는 대뇌 의 자매이며 "소뇌와 관련이 있거나 소뇌에 위치하고 있음을 의미합니다.")
1504 년 레오나르도 다 빈치 (Leonardo da Vinci)는 인간 두뇌의 왁스 주조물을 만들고 "대뇌"의 비교적 거대한 좌우 반구 밑에 깔끔하게 자리 잡은 두 개의 작은 두뇌 반구를 확인한 후 "소뇌"( "작은 두뇌"라틴어)라는 용어를 만들었습니다 "두뇌"라틴어).
수세기 동안 신경 과학자들은 소뇌를 근육 운동을 조정하고 미세 조정하는 것과 같은 "생각하지 않은"활동의 자리라고 생각했다.
최근까지, 대뇌 피질의 "사고 뚜껑"에있는 대뇌 – 대뇌 피질의 양쪽 반구는인지 과정의 유일한 영역으로 간주되었다. 이것은 변화하기 시작하고 있습니다. 최근 몇 년 사이에 소뇌가 많은인지 기능의 뇌 기능에서 신비 스럽지만 중요한 역할을한다는 광범위한 연구가 (처음으로) 시작되었습니다.
예를 들어, 2017 년 2 월 국제 연구팀은 소뇌가 마약 중독성 소비와 관련된 뇌의 변화에 예기치 않은 역할을한다고보고했다.
소뇌와 마약 중독에 관한이 보고서는 지난 2 년 동안 발표 된 광범위한 획기적인 연구에 기반을두고 있습니다. 이 소뇌 연구 결과는 편집 된 두 개의 다른 저널 : 신경 과학 및 Biobehavioral 리뷰 및 Journal of Neuroscience .
첫 번째 리뷰의 목적을 설명하면서, "우리는 방안의 코끼리를 무시하고 있었습니까? 중독 회로의 한 부분으로 소뇌를 고려한 7 가지 논쟁은 스페인의 UJI의 Marta Miquel Salgado-Araujo가 이끄는 과학자들은 "우리의 목표는 동물과 인간 연구를 철저히 검토하는 것이 아니라 포함 시키도록 지원하는 것" 중독 장애의 생리 병리학의 한 부분으로 소뇌 변경의. "
신기술 및 우발적 인 발견이 일어날 대기 : 소뇌 과립 세포가 보상 처리에서인지 적 역할 수행
2017 년 3 월에 스탠포드 (Stanford)는 소뇌와 소뇌 사이의 연결 고리에 대한보고와 보상에 대한 기대감을 담고있는 소뇌에 대한 연구를 중독 회로의 일부로보고있다. 새로운 스탠포드 연구는 또한 우리 뇌의 600 억 개의 과립 세포에 보유되어있는 신비한 신경 세포의 힘에 대한 이해를 향상시킵니다. 소뇌는 뇌 체중의 10 %에 불과하지만 뇌의 전체 뉴런 중 80 %를 차지하며 대부분이 과립 세포입니다.
새로운 스탠포드 연구의 가장 주목할만한 측면 중 하나는 연구자들이 과립 세포가 예상되는 보상에 대해 배우고 반응하는 잠재적 인 지구 – 산산이 발견을 우연히 발견했기 때문입니다. 어떤면에서, 연구원들이 가설을 증명하려는 의도로 실험을하지 않았다는 사실은이 최초의 발견에 대한 신뢰의 추가 수준을 추가합니다.
Stanford의 박사후 연구원 Mark Wagner는이 연구를 Mark Schnitzer의 생물학 및 응용 물리학 부교수 인 Tony Kim 교수와 진행했습니다.
Schnitzer는 초파리, 생쥐 및 다른 살아있는 동물에서 뇌 활동을 기록하는 독특한 방법을 개발할 수있는 요령을 가지고 있습니다. 슈니처 (Schnitzer)는 최근에 " 2 광자 칼슘 이미징 (two-photon calcium imaging )"이라고 불리는 기술을 개발하여 바그너가 생쥐가 움직이는 동안 미세한 과립 세포를 연구 할 때 필요한 유한 해상도를 제시했다.
과립 세포가 소뇌 내에서 매우 밀집되어 있기 때문에, 과립 세포 활동을 기록하는 전통적인 기술은 잘 작동하지 않아 신경 과학자들은 소뇌가 실제로 지금하고있는 것의 불완전한 그림을 남겼습니다.
나의 늦은 아버지 리처드 버그 랜드 (Richard Bergland)는 20 세기의 신경 과학자이자 신경 외과의이며 The Fabric of Mind (바이킹) 의 저자입니다. 그는 소뇌에서 뉴런의 불균형 분포에 매료되었다. 즉, 아빠는 자신의 실험실에서 소뇌가 무엇을하고 있었는지에 대한 경험적으로 자신의 '추측 된 추측'을 증명할 수 없게 만들었던 그의 세대의 기술적 한계에 좌절감을 느꼈습니다.
부러진 기록처럼, 그는 " 우리는 소뇌가하는 일을 정확하게 모른다. 그러나 그것이 무엇이든간에, 많은 일을하고 있습니다. "아버지가 살아 있다면, 그는 슈니처 (Schnitzer)가 개발 한 혁명적 인 2 광자 칼슘 이미징 기법이 마침내 스탠포드 신경 과학자들이 과립 세포 활동을 실시간으로 볼 수있게한다는 것을 알기 위해 달을 넘을 것이라고 생각합니다.
Wagner가 2 광자 칼슘 이미징을 사용하여 연구를 시작했을 때 그는 소뇌의 기본 모터 제어 기능의 일부로 실시간으로 과립 세포를 모니터링하고 기록하는 데 관심이있었습니다.
모터 컨트롤을 연구하기 위해 Wagner와 그의 팀은 실험실 마우스가 처음부터 움직 이도록 동기를 부여해야했습니다. 그래서, 그들은 분배기 레버를 밀고 나서 설탕 물을 먹고있는 보상 추구 행동을 조건으로 삼았습니다. 마우스가 레버를 밀고 보상을받는 동안 바그너와 그의 팀은 각 마우스의 소뇌에서 과립 세포 활동을 기록했다.
바그너 (Wagner)는 과립 세포 활동이 신체 운동을 계획하고 실행하는 것과 관련이 있음을 알기를 기대하고있었습니다. 하지만 유레카! Wagner는 마우스가 보상을 위해 레버를 밀 때 일부 과립 세포 만 발사된다는 것을 관찰했다. 놀랍게도, 다른 과립 세포는 마우스가 자신의 달콤한 보상을 기다리고있을 때 발사되었다. 그리고 바그너가 예상했던 파블로프 (Pavlovian) 보상을 몰래 빼앗을 때 과립 세포의 또 다른 하위 집합이 발사되었습니다. 과학자들은 그들의 연구의 Nature 초록에 글을 씁니다 :
"수일 간의 학습을 통해 동일한 과립 세포를 추적하면 학습 시작과 함께 전달 반응에 응답 한 사람들로부터 보상 예측 반응이있는 세포가 나오고 반면 보상 누락 응답은 학습이 진행됨에 따라 강해지는 것으로 나타났습니다. 과립 세포에서 예측적이고 비 감각 운동을 일으키는 엔코딩의 발견은 이러한 뉴런에 대한 현재의 이해에서 크게 벗어나 있으며, 소뇌에서인지 과정에 중요한 영향을 미치는, postsynaptic Purkinje 세포에 이용 가능한 문맥 정보를 현저하게 풍성하게한다.
공동 저자 인 리킨 루오 (Liquin Luo)는 스탠포드 (Stanford) 성명서에서 "실제적으로 부작용이었다. 와우는 실제로 보상에 반응한다"고 말했다. 와그너는 "우리는 단지 몰랐다"고 덧붙였다. 왜냐하면 역사적으로 가정은 과립 세포는 가장 기본적인 운동 기능만을 수행하고 아무도 작동중인 과립 세포를 자세히 관찰 할 수있는 도구를 가지고 있지 않습니다.
스탠포드 대학의 바그너 (Wagner)와 그의 동료들은이 발견이 훨씬 더 큰 것으로 이끌 수 있다고 낙관하고 있습니다. 결론적으로, 바그너 (Wagner)
"뉴런의 많은 부분이 소뇌에 존재한다는 것을 감안할 때, 뇌가 어떻게 문제를 해결하는지에 대한 더 큰 그림으로 소뇌를 통합하는 데있어 상대적으로 거의 진전이 없었으며, 그 분리의 상당 부분은 소뇌가 오직 모터 작업에만 참여하십시오. 이것이 우리가 대뇌 피질과 같은보다 대중적인 두뇌 영역의 연구와 통합 할 수 있기를 희망하며, 우리는 그것들을 조합 할 수 있습니다. "
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