과학자들은 처음으로 우리 뇌의 기억 영역이 하나가 아닌 두 부분으로 구성되어 있다는 사실을 발견했습니다. 하나는 시간과 장소에 대한 과거 경험을 처리하는 부분이고, 다른 하나는 보다 예측적이고 적극적으로 미래 행동을 구조화하는 부분입니다. 코넬대학교 연구자들은 해마에서 신경 코드가 우리가 가야 할 곳을 기억하는 것과 같이 "점들을 연결하는" 능력을 담당한다는 사실을 발견했습니다.
예를 들어, 우리는 빵 한 덩어리를 사야 합니다. 두 번째 유형의 신경 코드인 예측 코드는 새로운 계획을 즉석에서 만드는 역할을 합니다. 따라서 동일한 예를 사용하면 빵집이 예기치 않게 문을 닫는 경우 두 번째 유형의 신경 코드는 계획 B를 개발하고 어떤 경로를 취할지 예측하여 보다 유연한 행동을 수행합니다.
쥐 연구에서 과학자들은 한 번에 한 가지 유형의 기억을 비활성화하는 고급 광유전학 기술을 사용하여 두 가지 별개의 기억 기능을 식별하고 분리했습니다. 당연히 이는 알츠하이머병 및 치매의 기억력 및 학습 문제를 치료하는 데 흥미로운 가능성을 제시합니다.
코넬대 예술과학대학(A&S)의 신경생물학 및 행동 조교수인 안토니오 페르난데스-루이즈(Antonio Fernandez-Ruiz)는 “우리는 기억과 인지의 매우 중요한 측면을 뒷받침하는 두 가지 서로 다른 신경 코드가 있으며 실험에서 했던 것처럼 분리할 수 있다는 것을 발견했습니다.”라고 말했습니다.
연구자들은 쥐의 뇌에 일련의 전극을 배치하여 모든 발사 뉴런을 동시에 추적한 다음 광유전학을 사용하여 이 활동을 조작했습니다. 그런 다음 바이러스를 사용하여 뉴런을 완전히 침묵시키지 않으면서 정확한 뉴런 그룹을 억제합니다.
과학자들은 과제 학습과 관련된 해마 영역에서 이 방법을 사용하여 쥐가 마지막에 보상을 받으며 A 지점에서 D 지점으로의 경로를 학습할 수 있었지만 유도된 오류 발생으로 인해 기억이 "고착"되지 않는다는 것을 관찰했습니다. 자고 난 후 실험을 반복하자 쥐들은 A점과 D점은 기억했지만 보상점까지의 경로는 기억하지 못했다.
Fernandez-Ruiz는 "이러한 일련의 단계는 세포가 발사되는 일련의 과정으로 뇌에 암호화되어 있습니다."라고 말했습니다. "미래에 우리가 이것을 기억하는 방식은 우리가 잠을 잘 때 동일한 활동 순서가 재생되므로 [경로]를 인코딩하는 동일한 뉴런이 동일한 순서로 활성화된다는 것입니다."
기본적으로 수면 중에는 뉴런이 기억을 통합하기 위해 순차적으로 발화할 수 없기 때문에 두 가지 점을 기억하는 동안에는 연관성을 유지하지 못합니다.
또 다른 실험에서는 쥐에게도 비슷한 대우를 받았고 매일 보상을 받을 수 있는 새로운 길을 찾는 임무를 맡았습니다. 특정 뉴런이 파괴되면 쥐는 목표를 달성하는 방법을 기억하지 못했습니다.
Fernandez-Ruiz는 "이 행동을 위해서는 지도를 형성하고 계획과 예측 능력이 필요하며 지도를 기억하여 행동을 안내해야 합니다."라고 말했습니다. 또 다른 테스트에서는 쥐에게 위치와 보상을 연관시키는 임무를 부여했습니다. 과학자들이 예측 코딩 영역을 억제했을 때 연상 기억은 그대로 유지되어 동전의 양면이 실제로 어떻게 매우 다를 수 있는지 처음으로 보여주었습니다."
Fernandez-Ruiz는 "환자가 어떤 유형의 기억 장애가 발생하는지 확인함으로써 우리는 어떤 유형의 기본 신경 메커니즘이 손상되었는지 추론할 수 있으며 이는 보다 표적화된 개입을 개발하는 데 도움이 될 것"이라고 말했습니다.
비슷한 모양으로 인해 속해 있는 속의 이름을 따서 명명된 해마는 알츠하이머병 치료 연구에서 특히 주목받는 분야이다. 치매 환자의 인지 저하는 해마에 큰 영향을 미쳐 기억력과 탐색 능력의 저하를 초래할 수 있습니다.
해당 연구는 사이언스 저널에 게재됐다.