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[뇌 기억 형성] 살아있는 물고기의 뇌 연구는 기억이 어디서 어떻게 형성되는지에 대한 놀라운 형상을 보여준다. 서던캘리포니아대학교(USC)의 과학자들은 살아있는 물고기의 뇌 내부에서 기억이 형성되는 것을 실시간으로 이미지화하는 데 성공했다. 그리고 그 결과는 흥미로웠다. 이전에 생각했던 것처럼 시냅스가 강화되는 것과 대조적으로 뇌의 한 부분에서는 형성되고 다른 부분에서는 사라지는 것으로 나타났다.

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2022/01/12 [21:54]

[뇌 기억 형성] 살아있는 물고기의 뇌 연구는 기억이 어디서 어떻게 형성되는지에 대한 놀라운 형상을 보여준다. 서던캘리포니아대학교(USC)의 과학자들은 살아있는 물고기의 뇌 내부에서 기억이 형성되는 것을 실시간으로 이미지화하는 데 성공했다. 그리고 그 결과는 흥미로웠다. 이전에 생각했던 것처럼 시냅스가 강화되는 것과 대조적으로 뇌의 한 부분에서는 형성되고 다른 부분에서는 사라지는 것으로 나타났다.

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2022/01/12 [21:54]

 

살아있는 물고기의 뇌 연구는 기억이 어디서 어떻게 형성되는지에 대한 놀라운 형상을 보여준다.

녹색으로 강조 표시된 시냅스가 있는 제브라피쉬 뇌의 현미경 이미지
녹색으로 강조 표시된 시냅스가 있는 제브라피쉬 뇌의 현미경 이미지
돈 아놀드, 서던 캘리포니아 대학교
 
 

서던캘리포니아대학교(USC)의 과학자들은 살아있는 물고기의 뇌 내부에서 기억이 형성되는 것을 실시간으로 이미지화하는 데 성공했다. 그리고 그 결과는 흥미로웠다. 이전에 생각했던 것처럼 시냅스가 강화되는 것과 대조적으로 뇌의 한 부분에서는 형성되고 다른 부분에서는 사라지는 것으로 나타났다.

시냅스는 뇌의 인접한 뉴런 가지 사이의 작은 틈으로 기억 형성에 중요한 역할을 한다는 것이 널리 받아들여지고 있다. 특정 시냅스가 더 규칙적으로 사용되면 더 강해지며 해당 시냅스와 관련된 기억이 강화된다. 그러나 새로운 연구는 더 많은 것을 밝혀냈다.

USC 연구원들은 일반적으로 신경과학 연구에 사용되는 제브라피쉬를 사용하여 작업을 수행했다물고기는 인간과 비슷할 뿐만 아니라 더 단순한 뇌를 가지고 있을 뿐만 아니라 편리하게 투명한 머리를 가지고 있어 과학자들에게 뇌의 내부 작동에 대한 거의 문자 그대로의 창을 제공한다.

시냅스는 일반적으로 너무 작아서 직접 이미지화할 수 없으므로 연구자들은 몇 가지 새로운 트릭을 사용하여 강조 표시했다. 그들은 물고기가 형광성 시냅스를 갖도록 유전적으로 조작된 다음 조직 손상을 줄이기 위해 더 낮은 수준의 빛을 사용하는 새로운 유형의 레이저 현미경을 사용하여 이미지를 생성했다. 이 설정을 사용하여 팀은 기억이 형성되기 전과 후에 물고기 두뇌를 이미지화하여 시냅스가 어떻게 변했는지 확인했다.

기억 형성을 유도하기 위해 과학자들은 물고기가 두 가지 자극(하나는 중립적, 다른 하나는 불쾌함)을 연관시키도록 조절했다. 동물의 머리는 적외선 레이저로 데워져 불쾌감을 느꼈고 꼬리를 휘둘러 헤엄치게 만들었다. 연구원들은 이 열을 다른 빛과 짝을 지었고 훈련 후 몇 시간 안에 물고기는 빛에만 반응하여 꼬리를 흔들기 시작했는데 이는 빛과 열 사이에 연상 기억을 형성했음을 나타낸다.

기억 형성 후 시냅스의 변화를 강조한 제브라피쉬 뇌 지도 - 녹색은 손실된 시냅스를 나타내고 노란색은 새로운 시냅스를 나타냅니다.  빨간선은 이득 또는 손실이 지배하는 뇌 영역을 나눕니다.
기억 형성 후 시냅스의 변화를 강조한 제브라피쉬 뇌 지도 - 녹색은 손실된 시냅스를 나타내고 노란색은 새로운 시냅스를 나타낸다. 빨간선은 이득 또는 손실이 지배하는 뇌 영역을 나준다.
돈 아놀드, 서던캘리포니아대학교

연구자들은 물고기의 뇌에서 관찰한 사실에 놀랐다. 그들은 예상대로 시냅스가 강화되는 것을 보는 것이 아니라 한 뇌 영역이 새로운 시냅스를 형성하고 있는 반면 다른 영역에서는 이를 제거하고 있음을 알아차렸다. 팀은 이것이 기억이 대신 시냅스 수의 변화를 통해 인코딩됨을 시사한다고 말한다.

"지난 40년 동안 일반적인 지혜는 시냅스의 강도를 변경하여 배운다는 것이지만 이번 경우에는 그렇지 않다는 것을 발견했다."라고 이 연구의 저자인 Carl Kesselman이 말했다.

연구팀은 기억 형성에서 시냅스 생성과 소실이 하는 역할을 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 말한다. 향후 연구는 연관 기억도 지워질지 여부를 테스트하기 위해 제브라피시 또는 생쥐에서 시냅스를 지우려고 시도함으로써 더 조사할 것이며, 이는 언젠가 PTSD 및 중독에 대한 새로운 치료법으로 이어질 수 있다고 연구원들은 주장한다.

이 연구는 PNAS 저널에 게재되었다 . 출처: USC , The Conversation

 

 

 
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