요약:
과학 연구자들의 최신 연구에 따르면 반복적인 연습만으로는 새로운 기술을 숙달하는 데 충분하지 않습니다. 새로 연습한 동작은 훈련 후 기억 강화 과정을 통해 안정화되어야 합니다.
일본 도호쿠대학교 하이퍼네트워크 뇌 생리학 분야의 과학 연구팀은 최근 쥐 실험에서 훈련 후 미주 신경을 자극하면 실험 동물이 며칠 안에 더 강한 운동 학습 효과를 나타낼 수 있다는 사실을 발견했습니다. 결과는 내부 장기와 뇌 사이의 의사소통이 장기적인 학습 능력을 형성하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다.
미주신경은 신체와 뇌를 연결하는 중요한 통로로서 내장 감각 정보를 뇌에 전달하고 뇌에 심박수, 소화 등의 생리적 기능을 조절하라는 지시를 내리는 역할을 합니다. 임상적으로 미주신경 자극은 일부 신경 질환을 치료하는 데 종종 사용됩니다. 대부분의 이전 연구는 이 치료법이 어떻게 신경 전달 물질 시스템을 조절하는지에 초점을 맞추었지만, 이번 최신 연구에서는 신체가 뇌에 영향을 미치는 또 다른 경로를 발견했습니다.
실험에서 연구원들은 생쥐의 왼쪽 목에 있는 미주 신경에 마이크로 커프 전극을 이식하고 소뇌에 따른 수평 시운동학적 반응 안구 운동에 대해 훈련시켰습니다. 이 작업을 수행하려면 쥐가 움직이는 줄무늬를 더 정확하게 추적해야 합니다. 이는 플랫폼에 서서 지나가는 기차 객차를 지켜보는 사람들의 자발적인 눈 움직임과 유사합니다. 과학 연구팀이 각 훈련 세션 후에만 미주 신경 자극을 적용했다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 자극은 생쥐가 연습할 때 성능의 즉각적인 향상으로 이어지지 않았지만 후속 테스트에서 그 이점이 점차 나타났으며 자극을 받은 생쥐는 며칠 동안 훨씬 더 강한 장기 학습과 기억을 유지했습니다.
연구팀은 이 결과가 훈련 후 신경 자극이 현재 작업 수행을 직접적으로 지원하는 것이 아니라 연습 후 운동 기억을 보호하고 강화하는 과정을 목표로 삼는다는 것을 의미한다고 지적했습니다. 도호쿠 대학의 마쓰이 히로시 교수는 실험의 핵심은 자극이 훈련 후에만 수행되었다는 점이라고 말했습니다. 이는 미주 신경 자극이 뇌 미세 환경을 장기적인 변화에 더 잘 수용하게 함으로써 학습을 향상시킬 수 있는 잠재적인 기회의 창을 열 수 있음을 시사합니다.
기본적인 물리적, 생리학적 메커니즘을 탐색하기 위해 연구팀은 섬유 측광법을 사용하여 학습 과제와 밀접하게 관련된 소뇌 편엽 영역 근처의 혈액량의 동적 변화를 측정했습니다. 모니터링 결과, 단일 미주신경 자극이 뇌혈관의 이상성 반응, 즉 일시적인 감소 후 국소 혈액량의 지연된 증가를 유발할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 반복된 자극은 국소 혈액량의 리드미컬한 진동을 유도합니다. 이 혈류 변동의 진폭 또한 중요했습니다. 혈관 진동의 진폭이 더 큰 마우스는 5일차 학습 테스트에서 더 나은 기억력 유지를 보이는 경향이 있었습니다.
이러한 연관성은 미주 신경 자극이 훈련 중에 조절되는 뇌 회로 주변의 대사 환경을 재구성함으로써 부분적으로 기억 강화에 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 논문의 제1저자인 Chen Junyu는 인간의 뇌는 사람들이 상상하는 것보다 신체 내부 상태에 훨씬 더 깊은 영향을 받을 수 있다고 말했습니다. 리드미컬한 혈관 운동을 포함한 뇌의 대사 환경을 조절함으로써 미래에 원래 휴면 상태였던 학습 잠재력을 자극하는 것이 가능할 수도 있습니다. 연구팀은 계속해서 자극 프로토콜을 최적화하고 장기적인 신경가소성을 지원하는 뇌-신체 축의 메커니즘을 더욱 명확하게 할 것입니다.
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