세포전기 결합: 전기장 미세

요약: 과학자들은 뇌 내의 전기장이 신경 세포 하위 구성 요소를 조작하여 네트워크 안정성과 효율성을 최적화할 수 있음을 시사하는 "세포전기 결합(Cytoelectric Coupling)"이라는 가설을 제시합니다. 그들은 이러한 장을 통해 뉴런이 정보 처리 네트워크를 분자 수준까지 조정할 수 있다고 제안합니다.

비교적 이 프로세스는 가정에서 최적의 시청 환경을 위해 TV 설정을 조정하는 것과 유사합니다. 테스트를 위해 공개된 이 이론은 뇌의 내부 작동에 대한 우리의 이해를 크게 향상시킬 수 있습니다.

중요한 사실:

원천:Picower 학습 및 기억 연구소

사고를 포함한 많은 기능을 생성하기 위해 뇌는 다양한 규모로 작동합니다. 목표나 이미지와 같은 정보는 뉴런 네트워크 간의 조화로운 전기적 활동으로 표현되며, 각 뉴런 내부와 주변에는 단백질과 기타 화학 물질의 혼합이 네트워크에 참여하는 메커니즘을 물리적으로 수행합니다.

MIT, City-University of London 및 Johns Hopkins University의 연구자들이 작성한 새로운 논문에서는 네트워크의 전기장이 뉴런의 하위 세포 구성 요소의 물리적 구성에 영향을 주어 네트워크 안정성과 효율성을 최적화한다고 가정합니다. 저자는 이 가설을 " 세포 전기 결합."

Progress의 논문을 공동 집필한 MIT 피코워 학습 및 기억 연구소의 피코워 교수인 얼 K. 밀러(Earl K. Miller)는 “뇌가 처리하는 정보는 네트워크를 분자 수준까지 미세 조정하는 역할을 합니다.”라고 말했습니다. MIT와 City —University of London의 Dimitris Pinotsis 부교수, Johns Hopkins의 Gene Fridman 교수와 함께 신경생물학 박사 학위를 취득했습니다.

"뇌는 변화하는 세상에 적응합니다"라고 Pinotsis는 말했습니다. "단백질과 분자도 변합니다. 전하를 가질 수 있으며 전기 신호를 사용하여 정보를 처리, 저장 및 전송하는 뉴런을 따라잡아야 합니다. 뉴런의 전기장과 상호 작용하는 것이 필요한 것 같습니다."

현장에서 생각하기

Miller 연구실의 주요 초점은 작업 기억과 같은 더 높은 수준의 인지 기능이 수백만 개의 개별 뉴런의 활동에서 어떻게 빠르고 유연하면서도 안정적으로 나타날 수 있는지 연구하는 것입니다.

뉴런은 시냅스라고 불리는 연결을 생성 및 제거하고 이러한 접합을 강화하거나 약화시킴으로써 회로를 동적으로 형성할 수 있습니다. 그러나 이는 단지 정보가 흐를 수 있는 "로드맵"을 형성할 뿐이라고 Miller는 말했습니다.

Miller는 하나의 생각 또는 다른 생각을 집합적으로 표현하는 특정 신경 회로가 리듬 활동에 의해 조정된다는 사실을 발견했습니다. 이는 구어적으로 서로 다른 주파수의 "뇌파"로 알려져 있습니다.

빠른 "감마" 리듬은 우리 시각에서 이미지(예: 머핀)를 전송하는 데 도움이 되는 반면, 느린 "베타" 파동은 해당 이미지(예: "너무 많은 칼로리")에 대한 더 깊은 생각을 전달할 수 있습니다.

적절한 시기에 이러한 파동의 폭발은 예측을 전달하고 작업 메모리에 정보를 쓰고 유지하고 읽을 수 있게 한다고 밀러의 연구실은 밝혔습니다. 작업 기억이 무너질 때에도 무너집니다.

연구실에서는 뇌가 "공간 컴퓨팅"이라고 불리는 개념인 유연한 인지를 위해 뉴런을 더욱 조직화하기 위해 특정 물리적 위치의 리듬을 뚜렷하게 조작할 수 있다는 증거를 보고했습니다.

연구실의 다른 최근 연구에 따르면 네트워크 내 개별 뉴런의 참여는 변덕스럽고 신뢰할 수 없지만, 뉴런이 속한 네트워크에 의해 전달되는 정보는 집단 활동에 의해 생성된 전체 전기장으로 안정적으로 표현됩니다.

세포 전기 결합

새로운 연구에서 저자들은 신경망을 조정하는 리드미컬한 전기 활동 모델을 전기장이 분자 수준에서 뉴런에 영향을 미칠 수 있다는 다른 증거와 결합했습니다.

예를 들어 연구자들은 뉴런이 시냅스를 통한 전기화학적 교환에만 의존하는 것이 아니라 막의 근접성을 통해 서로의 전기적 특성에 영향을 미치는 에햅틱 결합을 연구했습니다. 이러한 전기 누화는 전기 신호를 회로의 다른 뉴런에 전달하기 위해 스파이크가 발생하는 시기와 여부를 포함하여 신경 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.