우리의 뇌는 각각 전기 신호의 형태로 정보를 수집,처리 및 전달하는 거의 1,000 억 개의 뉴런의 활동을 통해 작동합니다. 그러나 지금까지는 이 세포들의 성질의 차이가 지능과 같은 인간의 인지 능력에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서는 별로 알려져 있지 않았습니다.
일부 증거는 소위 수상 돌기의 크기,각 뉴런이 수천 개의 다른 세포로부터 신호를 수신하는 긴 분지 된 돌출부가 역할을 할 수 있음을 시사했다:특히 전두엽과 측두엽과 같은 다양한 유형의 정보를 통합하는 뇌 영역에서 뇌 세포는 더 큰 수상 돌기를 가지고있다. 이 뇌 영역에서는 대부분의 뉴런이 있는 피질이 더 높은 지능 지수를 가진 사람들에서도 두껍습니다. 이론적 연구는 또한 더 큰 수상 돌기가 세포가 전기 신호를 더 빨리 시작하는 데 도움이 될 수 있다고 예측했습니다.
그러나 인간의 살아있는 뉴런에 대한 접근이 매우 어렵 기 때문에 이러한 세포 특성 중 어느 것이 실제로 인간의 지능과 관련이있는 것으로 입증 될 수 있는지 여부는 지금까지 열린 질문이었습니다.
암스테르담 자유대학교의 기본 신경과학자들과 암스테르담 대학 의료센터의 신경외과 의사 및 임상심리학자들의 협력은 이제 더 똑똑한 두뇌가 더 빠르고 더 큰 세포를 더 잘 갖추고 있는지 알아내는 것을 가능하게 했다. “이 연구는 단일 세포의 관점을 가지고 인간의 지능에 세포 특성을 연결하는 첫 번째입니다”,수석 저자 교수 후 이브 맨스벨더,인간의 두뇌 프로젝트 내에서 작업하는 세포 신경 과학에 대한 전문가는 설명합니다.
네덜란드 팀은 뇌종양이나 간질 수술이 필요한 46 명을 연구했습니다. 각 환자는 수술 전에 사전 수술 평가의 일환으로 지능 지수 검사를 받았습니다. 뇌의 깊은 병에 걸린 부분에 액세스하려면,외과 의사는 일반적으로 측두엽의 작은 손상되지 않은 샘플을 제거해야합니다. 이 샘플에는 과학자들이 연구 한 살아있는 세포가 여전히 포함되어 있습니다. 세포의 크기와 수지상 복잡성뿐만 아니라 전기 신호(활동 전위라고 함)를 실험실에서 측정하고 지능 지수 점수와 비교했습니다.
접근 방법의 요약:과학자는 단일 세포 생리학,신경 형태학,자기 공명 영상 및 지능 지수 시험 점수를 포함 한 인간의 과목에서 정보 풍부한 다차원 데이터 집합을 수집할 수 있었다. 파란색으로 강조 표시된 뇌 영역은 피질 두께 측정의 위치를 나타내며,검은 색 사각형은 절제 된 피질 조직의 전형적인 기원을 나타냅니다.
그들은 높은 지능 지수를 가진 사람들의 세포가 특히 활동이 증가하는 동안 더 길고 복잡한 수상 돌기와 더 빠른 활동 잠재력을 가지고 있음을 발견했습니다. 전산 모델링을 통해 더 큰 수상 돌기와 더 빠른 활동 잠재력을 가진 뉴런이 더 많은 정보를 처리 할 수 있고 더 자세한 정보를 다른 뉴런에 전달할 수 있음을 보여줄 수 있습니다.
“전통적으로 인간 지능 연구는 뇌 구조와 기능에 대한 뇌 영상 연구,지능과 관련된 유전자를 찾기위한 유전 연구 및 행동 심리학의 세 가지 주요 전략에 초점을 맞추고 있습니다.” 새로운 연구 결과는이 협회에 대 한 세포 설명을 제공 하 고 지능에 대 한 식별 된 유전자 증가 대뇌 피 질의 두께,더 큰 뉴런 뿐만 아니라 높은 지능 지수를 가진 사람들에 있는 더 빠른 반응 시간으로 이어질 수 있는 방법을 설명 하는 별도 접근에서 결과 연결 합니다.
이 연구는 인간 두뇌의 조직 수준을 세포 기능에서 회로,행동에 연결합니다. “그것은 우리가 인간의 두뇌 프로젝트에서 신경 과학의 다른 분야의 모든 파트너와 함께 협력하여 뇌에 대한 다양한 수준의 지식을 연결하는 주요 목표 중 하나입니다.”라고 과학자는 말합니다. 후속 연구는 이미 계획되어 있습니다. “아이큐 수는 광범위한 테스트의 요약된 결과이기 때문에,우리는 이제 데이터를 파헤 치고 특히 어떤 기술이 이러한 셀 특징과 가장 연관되어 있는지 자세히 살펴볼 기회를 갖게 되었습니다.”
더 많은 시냅스 정보를 수신하고 처리하는 더 빠른 활동 전위와 더 큰 수상 돌기는 뉴런 사이의 작은 차이처럼 보일 수 있습니다. 그러나 우리의 뇌는 1,000 억 개의 뉴런으로 구성되어 있기 때문에,이 효과는 뇌의 계산 잠재력에 큰 영향을 미치기 때문에 빠르게 증식합니다:”그것은 단일 뉴런의 수준에서 작은 단계이며,뇌의 계산 능력에 대한 거대한 도약”이라고 맨스벨더는 말합니다.
엘리프의 간행물:
지능과 관련된 크고 빠른 인간 피라미드 뉴런
저자: 2015 년 11 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년
https://elifesciences.org/articles/41714 , 도이:10.7554/엘리프.41714
연락처:
후이브 맨스벨더 교수
[email protected]
휴이브 맨스벨더 교수는 암스테르담 자유대학교의 통합 신경생리학과를 이끌고 있다. 그의 연구팀은 단일 세포 모델링 및 살아있는 인간 뉴런에 대한 측정과 같은 분야를 선도하고 있습니다. 인간 두뇌 조직의 연구 영역에 기여하며,이는 유전자 발현 및 분자의 수준에서 높은 수준의 인식 현상까지 뇌의 복잡성을 연구합니다.
참조:
10 월. 9,2018
아세틸 콜린은 대뇌 피질 회로의 측면 억제를 빠르게 변화
최근 자연 커뮤니케이션 간행물에서 휴입 맨스벨더 팀은 신경 조절제 아세틸 콜린이 인간 및 마우스 피질 신경 네트워크에 미치는 빠른 효과를 밝혔다. https://www.humanbrainproject.eu/en/follow-hbp/news/acetylcholine-rapidly-alters-lateral-inhibition-in-cortical-circuits/