MIT 과학자들은 기억 형성의 뇌 회로를 확인
매사추세츠 공과 대학 (MIT)의 쥐에 대한 새로운 연구에 따르면, 뇌의 한 부분에서 다른 부위로 장기 기억을 위해 전달 된 후 기억이 전두엽 피질 (PFC)에 통합되는 방법을 보여주는 새로운 설계도 모델과 타임 라인이 확인되었습니다 .
이 보고서는 "메모리의 시스템 통합에 핵심적인 엔 그램과 회로"가 4 월 6 일 인쇄 된 Science 지 에서 온라인으로 출판되었습니다. RIKEN-MIT 두뇌 과학 연구소 소장이자 신경 회로 유전학 센터 (Center for Neural Circuit Genetics, CNCG)의 Susumu Tonegawa 이사는이 연구의 수석 저자였다. 이러한 결과는 장기 기억 형성의 역사적 모델에 도전하고 MIT 연구자에 따르면 일부 주요 메모리 통합 모델의 수정으로 이어질 수 있습니다.
이 획기적인 연구에 대한 다른 공헌자로는 Lead author 인 Kitamura Takashi, Postgocs Sagie Ogawa, Teruhiro Okuyama 및 Mark Morrissey가 있습니다. 대학원생 Dheeraj Roy, 기술 동료 Lillian Smith, 전 박사후 연구원 Roger Redondo와 함께.
Kitamura et al.의 새로운 MIT 연구 처음에는 기억이 처음에는 해마와 동시에 "전뇌 세포 (engram cells)"라고 불리는 전두엽 피질의 특수 뉴런에서 동시에 형성되어 장기간의 기억을 강화 시킨다는 사실이 밝혀졌습니다. 토 네가와 (Tonegawa)는 MIT News에 발표 한 성명을 통해 "이 보고서의 이번 연구 결과는 메모리 통합을위한 포괄적 인 회로 메커니즘을 제공한다"고 말했다.
대뇌 피질의 특정 영역이 장기간의 기억을 형성하는 데 중요한지를 결정하기 위해 연구자는 3 주 동안 컨디셔닝 및 기억 회상 중에 다른 뇌 영역으로 입력을 차단했습니다. 놀랍게도, 연구자들은 장기 기억이 성숙되기 전 약 2 주 동안 전두엽 피질에서 "침묵"을 유지하고 영구적 인 장기 기억으로 통합되는 것을 발견했습니다.
수석 저자 타카시 키타 무라 (Kitamura Takashi Kitamura)는 성문을 통해 "우리는 대뇌 피질 세포 (engram cells)의 존재를 발견했으나 시간이 지남에 따라 점차적으로 형성되지 않는다는 것을 알게되었다. 그들은 실제로 해마의 초기 기억과 동시에 형성됩니다. "Morrissey는 다음과 같이 덧붙였다."그들은 동시에 형성되었지만 거기에서 다른 방식으로 진행됩니다. 전두엽 피질은 더 강 해져서 해마는 약해집니다. "
Prefrontal Cortex, Hippocampus, Amygdala는 12 일 기간 동안 장기 추억을 통합하기 위해 콘서트에서 활동합니다.
이 연구는 다른 뇌 영역과의 기능적 연결성이 어떻게 대뇌 피질의 뇌 세포가 성숙하고 약 12 일 동안 PFC 뉴런에 영구적 인 장기 기억이되는지를 보여줍니다. 특히, 연구자들은 전두엽 피질 , 해마 (HPC) 및 측 측 편도선 (BLA)과 같은 뇌의 세 부분으로 기억 세포를 분류했다. 특히, 그들은 BLA가 PFC와 HPC와 함께 긍정적 인 것과 부정적인 감정적 인 연관성을 메모리에 저장한다는 것을 발견했습니다.
연구 결과에 따르면 장기적인 메모리 통합에 대한 전통적인 이론은 부분적으로 만 정확할 수 있습니다. 추억은 초기 기억이 생성 된 날에 전두엽 피질과 해마 모두에서 신속하고 동시에 형성되는 것처럼 보입니다. 그런 다음 시간이 지남에 따라 메모리가 PFC에 통합됩니다.
역사적으로 해마는 대다수의 전문가들에 의해 "기억의 중심지"로 간주되었으며 전두엽 피질은 계획, 감정 조절, 충동 조절,인지 유연성 등과 같은 "집행 기능"의 자리로 간주되었습니다. 이러한 새로운 발견은 전통적인 해마와 대뇌 피질이 기억 병합에서하는 역할에 대한 견해.
Kitamura와 동료 연구자들은 또한 긍정적이고 부정적인 정서적 사건과 연관된 뇌 세포가 신경 회로망의 일부인 해마와 전두엽 피질에 연결된 편도에 코드화되어 있음을 발견했다. MIT의 최신 연구 결과는 편도가 뇌의 "두려움의 중심지"라는 또 다른 유명한 신화를 일깨울지도 모른다.
흥미롭게도 기억이 basolateral 편도의 engram 세포에서 형성되면, 그것은 실험 과정을 통틀어도 변하지 않았다. 편도의 엔 그램 메모리 셀은 특정 메모리에 연결된 감정의 스펙트럼을 전달하는 데 필요합니다. 편도체는 해마와 전두엽 피질 사이의 일종의 정서적 중계 역할을합니다.
Tonegawa의 MIT 연구실에서의 기술적 진보는 메모리 형성에 필요한 인 그램 세포와 뇌 회로의 이해
2012 년 Tonegawa의 실험실은 뇌의 여러 부분에 특정 기억을 포함하는 특정 뇌 세포에 레이블을 지정할 수있는 획기적인 기술을 개발했습니다. 이를 통해 연구자들은 기억 형성, 저장 및 검색과 관련된 뇌 회로를 추적 할 수있었습니다. 첨단 optogenetics를 사용하여, Tonegawa의 팀은 빛의 버스트를 사용하여 표적 세포를 켜고 끌 수있었습니다. 이 셀을 "켜기"로하면 인위적으로 다시 활성화 된 메모리가 특정 인 그램 셀에 보관됩니다.
MIT의 연구자들은 마우스가 특정 챔버에있을 때 전달되는 온화한 전기 발 충격 인 두려움 조절 과정에서 마우스의 기억 세포에 대한 최신 연구 결과를 발표했습니다. Optogenetics는 특정 engram 세포가 다시 활성화되었을 때 그 자리에서 동결의 두려움 조절 행동을 관찰 할 수있게했다. 이 발견은 발 충격이 두려움에 근거한 기억의 자연적 리콜을 관찰하기 위해 처음 전달 된 원래의 챔버에 마우스를 다시 놓음으로써 또한 확증되었다.
기억이 hippocampal 세포에서 완전히 사라지거나 hippocampal engram 세포에 흔적이 남아 있는지 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 현재 Tonegawa 연구소의 연구원은 몇 주 동안 만 engram 세포를 모니터 할 수 있습니다. 그러나 그들은 더 오랜 기간 동안 이들 세포를 모니터 할 수있는 기술 발전을 위해 노력하고 있습니다.
키타 무라 (Kitamura)는 해마에 무기력 한 흔적이 남아 있고 메모리가 발동되면 가끔씩 세부 정보를 검색하고 업데이트한다는 직감이 있습니다. "두 개의 유사한 에피소드를 구별하기 위해이 조용한 엔 그램이 다시 활성화 될 수 있으며 매우 먼 시점에서도 자세한 일회성 메모리를 검색 할 수 있습니다."라고 Kitamura는 말했습니다.
앞으로 MIT의 연구자들은 또한 전두엽 피질에서 기억 엔 그램의 성숙 과정이 어떻게 진화 하는지를 조사 할 계획이다. Tonegawa의 실험실 및 기타 기관에서 후속 연구를 계속 진행하여 추억 세포와 복잡한 신경 회로가 함께 작동하여 추억을 통합하는 방법을 이해하는 데 도움이됩니다.
