새로운 연구에 따르면 뉴런은 주변 세계의 변화에 대한 정보(작업 관련 감각 입력)를 얻을 때 행동 방식을 변화시켜 작은 입력으로도 뇌 활동의 '사태'를 촉발할 수 있는 림보 상태에 놓이게 되며, 이는 임계 뇌 가설이라는 이론을 뒷받침합니다.
CorticalLabs와 멜버른 대학의 연구원들은 800,000개의 인간 신경 세포 모음인 DishBrain을 사용하여 탁구를 배웠습니다. 이번 연구는 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 게재됐다.
이것은 인간 두뇌가 정보를 처리하는 방식에 대한 논란의 여지가 있는 이론을 뒷받침하는 가장 강력한 증거입니다. 비판적 뇌 가설에 따르면 크고 복잡한 행동은 뉴런이 변연계 상태에 있을 때만 가능하며 작은 입력도 뇌 활동의 "사태"를 유발할 수 있습니다. 이 잘 균형 잡힌 상태는 "신경병"으로 알려져 있으며 두 가지 극단 사이에 있습니다. 간질과 같은 질병에서 볼 수 있는 조절되지 않는 흥분과 신호 전달이 중단되는 혼수상태입니다.
생명공학 스타트업 CorticalLabs의 최고 과학 책임자인 Brett Kagan 박사는 다음과 같이 말했습니다. "구조화된 정보를 수신할 때 네트워크가 거의 중요한 상태로 재구성된다는 것을 보여줄 뿐만 아니라 해당 상태에 도달하면 작업 성능도 향상된다는 것을 보여줄 수 있습니다." 결과는 놀라웠고 우리의 기대를 훨씬 뛰어넘었습니다. "
이 연구는 비판적 뇌 가설의 퍼즐에 중요한 조각을 추가합니다.
TAGP H19ForoughHabibollahi, 연구의 첫 번째 저자주요 연구 결과 및 시사점
지금까지 중요도가 생물학적 신경망의 일반적인 특징인지, 아니면 정보 부하와 관련이 있는지에 대한 실험적 증거는 거의 없습니다 TAGPH27
Kagan 박사는 다음과 같이 말했습니다. “우리의 결과는 신경망이 자극을 받지 않을 때 발생하지 않는 작업을 수행할 때 거의 중요한 네트워크 동작이 발생한다는 것을 보여줍니다. "
그러나 Kagan 박사의 연구에 따르면 중요도만으로는 신경망 학습을 추진하기에 충분하지 않습니다. "학습에는 행동의 결과에 대한 추가 정보를 네트워크에 제공하는 피드백 루프가 필요합니다."라고 그는 말했습니다. "
최근 연구에서는 인간 두뇌의 비밀을 밝히는 데 도움이 되는 DishBrain의 잠재력과 그 방법을 강조합니다. 동물 모델에서는 불가능한 작업입니다.
제1저자인 Forough Habibollahi 박사는 “보통 뇌, 특히 신경 규모의 연구를 위해서는 연구자들이 동물 모델을 사용해야 하는데, 그러기에는 어려움이 많고 연구 대상자 수가 제한되어 있어서 DishBrain이 다른 사람들이 답할 수 없는 방식으로 다양한 유형의 질문에 답할 수 있다는 것을 봤을 때
Applications and Future Possibilities
의사들은 또한 이 연구가 심각한 뇌 질환에 대한 치료법을 발견하는 데 도움이 될 큰 잠재력을 보고 있습니다.
"DishBrain Pivotal 프로젝트는 피질 실험실, 생물 의학 공학 및 신경학 간의 놀라운 협력 경험이었습니다."라고 논문 저자이자 의학부 신경역학 실험실 책임자인 Chris French 박사는 말했습니다. “DishBrain 뉴런의 핵심 역학은 간질에서 치매까지 다양한 신경 질환을 진단하고 치료하기 위한 핵심 바이오마커를 제공할 수 있습니다. "
과학자들은 살아있는 뇌 모델을 구축함으로써 컴퓨터와 같은 결함이 있는 유사한 모델이 아닌 실제 뇌 기능을 사용하여 뇌 기능을 탐구할 뿐만 아니라 약물이 뇌에 어떤 영향을 미치는지 테스트할 수 있습니다.
논문의 저자이자 멜버른 대학교 생체 신호 및 생물학 시스템학과 책임자인 Anthony Burkitt 교수는
"우리가 현재 조사하고 있는 차세대 신경 보철물 및 뇌-컴퓨터 인터페이스의 주요 특징은 실시간 폐쇄 루프 전략을 활용하는 것이므로 이 연구 결과는 이러한 제어 및 자극 전략이 뇌의 신경 회로와 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 데 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 생물학적 뇌 모델링 분야는 초기 단계에 있지만 완전히 새로운 과학 분야로 가는 길을 열어주고 있습니다.”라고 Kagan 박사는 말했습니다.