과학자들은 이 단서에 따라 계획을 행동으로 바꾸는 뇌 네트워크를 발견했습니다.
과학 잡지 Cell에 실리니 발견은 Max Planck Florida Institute for Neuroscience, HDMI의 Janella Research 캄푸스, 앨런 과학 연구소와 같은 과학자들의 협력 결과입니다. 공동 저자인 이나가 키 히데히코 박사와 소진 박사와 고위 저자인 카렐 그보다 박사가 이끄는 과학자들은 우리의 환경 단서가 계획된 움직임을 어떻게 일으키는지 이해하기 위해 떠났다.
뇌는 오케스트라와 같다. 이나가 키 박사는 교향곡에서 악기는 다른 박자와 음색으로 다양한 곡을 연주한다. 마찬가지로 뇌의 뉴런은 다양한 패턴과 타이밍에서 활동한다. 뉴런 활동의 앙상블은 우리의 행동 특정 측면을 매개한다.
예를 들어, 운동 피질은 운동을 제어하는 뇌 영역입니다. 운동 피질의 활동 패턴은 운동의 계획 단계와 실행 단계 사이에 극적으로 다릅니다. 이러한 패턴 사이의 전이는 운동을 일으키는 데 중요합니다. 그러나 이 전환을 통제하는 뇌 영역은 불분명했다.
지휘자로서 일하는 뇌 영역이 있어야 한다. 이나가 키 박사는 이렇게 말했다. 그런 영역은 환경의 단서를 감시하고, 어떤 패턴에서 다른 패턴으로의 뉴런 활동을 조정한다. 지휘자는 적절한 시기에 계획이 행동으로 전환될 것이라고 보장한다.
계획된 움직임을 시작하는 도체 역할을 하는 신경 회로를 확인하기 위해 팀은 동시에 수백 개의 뉴런 활동을 기록했으며 마우스는 큐 방아쇠된 움직임 작업을 수행했습니다. 이 작업에서 쥐는 위스코가 만지지 않았거나 위스코가 만지지 않았을 때 오른쪽으로 핥도록 훈련받았다. 동물이 올바른 방향으로 핥으면 보상을 받았다. 그러나 잡기가 있었습니다. 동물은 톤 또는 단서가 연주될 때까지 그들의 움직임을 늦춰야 했습니다. 고큐 이후의 올바른 움직임만이 보상을 받습니다. 따라서 쥐는 고 큐가 끝나고 계획된 링을 실행할 때까지 핥는 방향의 계획을 유지합니다.
과학자들은 복잡한 뉴런 활동 패턴을 행동 과제의 관련 단계와 관련시켰다. 연구자들은 진행 직후에 운동 계획과 실행 사이의 전환 중에 뇌 활동이 발생한다는 것을 발견했다. 이 뇌 활동은 중뇌, 시상 및 피질의 뉴런 회로에서 발생했습니다.
이 회로가 도체로 작동했는지를 테스트하기 위해 팀은 광학 시스템을 사용했습니다.이 접근법은 과학자들이 빛을 사용하여 이 회로를 활성화하거나 비활성화할 수 있게 했습니다. 행동 과제의 계획 단계에서 이 회로를 활성화하면 마우스의 뇌 활동이 운동 계획에서 실행으로 전환되고 마우스가 핥았습니다. 한편, 고 큐를 연주하는 동안 회로를 끄면 큐의 움직임이 억제되었습니다. 마우스는 마치 고 큐를 받지 않은 것처럼 모터 계획 무대에 머물렀다.
역설적인 운동 실조로 알려지니 현상은 뇌의 다른 메커니즘이 자기 시작 운동과 큐 방아쇠 운동을 위해 모집된다는 것을 암시합니다.
모터 행동은 종종 실행하기 훨씬 전에 계획되지만, 특정 감각 이벤트 후에만 방출됩니다. 계획과 실행은 각 운동 피질 활동의 다른 패턴과 관련이 있습니다. 주요 질문은 이러한 동적 활동 패턴이 어떻게 생성되고 어떻게 행동과 관련이 되는지입니다.
이 논문에서 청각 Go 큐와 지향 핥기의 계획에서 실행으로의 전환을 연결하는 다중 영역 신경 회로가 조사되었습니다.
중뇌 망상 핵과 폐단 크로폰틴 핵의 상승한 글루탐산 성 뉴런은 Go 큐에 선택적인 스파이크 속도의 짧은 잠재력과 상 변화를 나타낸다. 이 신호는 시상을 통해 운동 피질로 전달되며, 그곳에서 운동 피질 상태가 계획 관련 활동에서 운동 명령으로 빠르게 재구성되어 적절한 운동이 촉진된다.
중뇌가 시상을 통해 피질 역학을 제어할 수 있는지를 확인하기 위해 운동 행동의 신속하고 정확한 방법을 보여줍니다.