과학자들은 오랫동안 해마가 어떻게 에피소드 기억 형성과 회상을 번갈아 하는지 궁금해했습니다.
학습과 기억이라는 두 가지 경쟁적인 과정이 해마에 의해 제어된다는 사실은 알고 있지만, 과학자들은 뇌가 언제 어떻게 과거 정보를 회상하는 것에서 새로운 정보를 학습하고 반응하는 것으로 전환하는지 관찰하는 데 어려움을 겪어왔습니다.
그 이유는 역사적으로 완전히 새로운 정보에 대한 뇌의 반응을 연구하는 것이 거의 불가능했기 때문입니다.
하지만 새로운 동물 모델 연구 가상 현실을 이용한 새로운 동물 모델 연구가 이를 변화시키고 있습니다.
해마의 경쟁 세력
해마는 학습과 기억을 주로 관장하는 뇌 구조로, 항상 새로운 정보를 받아들이고 있습니다.
따라서 외부 자극에 매우 민감합니다.
해마는 과거의 경험을 회상하여 현재를 이해하고 결정을 내리는 동시에 미래를 상상하고 계획하기도 합니다.
그리고 완전히 새로운 사물이나 사건을 접하면 해마는 실시간으로 발생하는 새로운 정보나 상황을 이해하기 위해 기억에서 학습으로 전환합니다.
해마가 기억과 학습 사이를 매끄럽게 전환하고 다시 학습으로 전환하는 독특한 능력은 오랫동안 연구자들을.
This is, in part, because learning and recall are conflicting processes that compete against each other.
Scientists know that this 예상치 못한 균형 잡기 학습과 기억 사이의 전환은 해마에서 일어나는데, 해마가 정확히 어떻게 이 두 가지를 원활하게 전환할 수 있는지는 오랫동안 알려지지 않았습니다.
동물 모델 연구와 가상 현실의 결합
최근까지 해마가 학습과 회상 사이에서 어떻게 전환하는지에 대한 연구는 한 가지 중요한 이유 때문에 교착 상태에 빠져 있었습니다. 동물 모델에서도 절대적인 신규성이 뇌에 미치는 영향을 연구하는 것이 거의 불가능했기 때문입니다. 하지만 파스퇴르 연구소의 과학자들이 작성한 새로운 연구에 따르면 동물 연구와 가상 현실을 결합하여 절대적인 참신성 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾았습니다.
루이 역 고메즈-오카디즈이 연구의 제1저자이자 박사과정 학생인 조나단은 “우리는 뇌가 새로움에 어떻게 반응하는지를 연구하는 데 가장 큰 장애물은 물리적 현실 그 자체라는 사실을 깨달았습니다.”라고 설명합니다. 뇌를 기록할 때 마우스를 새로운 방으로 ‘순간이동’시킬 수만 있다면 이 문제를 쉽게 극복할 수 있습니다.”라고 설명합니다.
고메즈-오카디즈는 이 아이디어가 마치 스타트렉 에피소드의 줄거리처럼 들린다는 것을 알고 있습니다. 하지만 그는 “공상 과학 소설처럼 들릴 수도 있지만 가상 현실 기술을 통해 정확하게 구현할 수 있었습니다.”라고 설명합니다.
파스퇴르 연구팀은 어떻게 이 연구를 성공시킬 수 있었을까요?
연구에 참여한 쥐들이 가상 세계에서 ‘플레이’할 수 있는 비디오 게임을 설계했습니다.
쥐는 게임의 규칙을 따르는 것에 대한 보상을 받았고, 연구진은 가상 현실 기술을 사용하여 쥐를 순식간에 완전히 새로운 세계로 ‘순간이동’시킬 수 있었습니다.
이러한 조건에서 연구자들은 처음으로 기억과 학습이 전환되는 정확한 순간에 해마에서 일어나는 활동을 관찰할 수 있었습니다.
파스퇴르 연구소의 연구 결과
이 연구를 통해 연구자들은 다음을 관찰할 수 있었습니다. 쥐가 새로운 가상 세계로 ‘순간이동’하는 순간 해마에서 전기 신호가 발생한다는 사실을 밝혀냈습니다.
즉, 연구진은 해마가 기억과 학습 사이를 전환하는 정확한 순간에 방출하는 전기 신호를 관찰할 수 있었습니다.
새로운 상황에 직면했을 때 과립 세포에서 방출되는 이 전기 신호는 신경 기억에서 신경 학습으로 신경 상태 간의 전환을 활성화합니다. 연구팀은 에콜 노르말 수페리어(PSL) 및 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 물리학자들과 함께 이 새로운 정보를 사용하여 이 신호가 뇌가 기억에서 학습으로 또는 그 반대로 전환할 때를 알려주는 ‘스위치’ 역할을 하는 방법을 제안하는 계산 모델을 만들 수 있었습니다. 이 해마 신호가 어떻게 작동하는지 완전히 이해하려면 더 많은 연구가 필요하겠지만, 초기 연구 결과는 유망한 출발점입니다.
해마에 대한 연구는 계속 진행 중입니다. 해마 조직학 동물 모델과 가상 현실을 이용한 연구는 인간과 동물이 새로운 정보를 학습하는 방법을 계속해서 밝혀낼 수 있습니다.
Scantox는 1977년부터 최고 수준의 발견, 규제 독성학 및 CMC/분석 서비스를 제공하는 GLP/GCP 준수 임상시험수탁기관(CRO)인 Scantox의 계열사입니다.
Scantox는 중추신경계(CNS) 질환, 희귀 질환 및 정신 장애와 관련된 전임상 연구에 중점을 두고 있습니다.
예측력이 뛰어난 질병 모델과 독보적인 전임상 경험을 갖춘 Scantox는 모든 규모의 바이오 제약 회사가 필요로 하는 대부분의 CNS 약물 개발 요구를 처리할 수 있습니다.
Scantox에 대한 자세한 정보는 www.scantox.com 에서 확인할 수 있습니다.
