뇌 분할은 기능의 핵심이 아닙니다! 사이언스 표지 4편 연속 게재: 지혜는 뇌 영역의 연결에서 태어난다

우리의 뇌가 어떻게 작동하는지 다시 이해해야 할 때입니다!

사이언스 최신호는 모두 같은 핵심 포인트에 초점을 맞춘 4개의 논문을 특별호 형태로 게재했습니다.

뇌의 다양한 기능의 핵심은 각 뇌가 특정 기능을 독립적으로 완성하는 데 있는 것이 아닙니다. 지역이지만 서로 다른 지역의 연결과 의사소통 사이의 관계에 있습니다.

이 견해는 기본적으로 널리 퍼진 진술을 뒤집습니다.

좌뇌로 사고하는 데 능숙한 사람은 수학적, 논리적 능력이 더 뛰어나고, 우뇌가 발달한 사람은 더 창의적입니다.

Science의 수석 편집자인 Peter Stern 박사는 이번 호에 대한 개회 연설에서 뇌 연결의 중요성을 다음과 같이 강조했습니다.

연결이 원활하게 작동하지 않으면 뇌는 단지 뉴런 덩어리일 뿐입니다.

그는 또한 "No Neuroan is an Island"(No Neuron is an Island)라는 황금 문장을 요약했습니다.

그렇다면 이 4개의 기사는 무엇을 말하고 있나요?

아래를 보세요.

"연결"은 뇌 기능의 핵심입니다

첫 번째 기사: "연결"은 뇌의 핵심입니다

첫 번째 기사는 연결된 뇌의 창발적 특성으로 전체 특집의 핵심 키워드를 제시합니다. 문제, 연결.

프랑스 보르도의 두 신경과학 연구원은 다음과 같이 믿습니다.

뇌의 연결은 다양한 뇌 영역 간의 신호 전달일 뿐만 아니라 행동과 인지의 출현도 피질 영역 간의 상호 작용 효과에서 비롯됩니다.

그 뒤에는 '로컬'과 '원격' 영역을 하나로 연결하는 정교한 네트워크가 있습니다.

연구원들은 이러한 연결과 협력을 다음과 같이 설명합니다. 뇌의 여러 영역을 뇌 회로와 연결함으로써 전체 네트워크가 생성되어 뇌의 교향곡을 조율합니다.

과거에는 뇌가 서로 다른 영역에서 작동한다고 가정하는 것이 더 주류였습니다. 그러나 연구자들은 이로 인해 여러 영역이 함께 작동하여 복잡한 사물의 인식을 실현하는 것이 불가능해질 것이라고 믿습니다. 지혜를 생성하는 것은 더욱 어렵습니다.

신경과학 분야에서는 특정 기능의 구현은 다양한 영역 간의 상호작용과 협력에서 나온다는 공감대가 커지고 있습니다.

채팅을 예로 들자면, 대화의 내용과 맥락을 빠르게 이해해야 하며, 동시에 상대방의 감정적 의도를 종합적으로 고려해야 합니다. 이는 모듈식으로는 해결할 수 없습니다. 방법.

반면, 뇌의 관련 질환으로 인해 단절이 발생하면 인지 기능의 붕괴로 이어지게 됩니다. 예를 들어 언어 네트워크 연결이 끊어져 언어 장벽이 발생하는 경우 등이 있습니다.

또한 우리가 주목할 만한 점은 뇌의 연결 구성이 불변이 아니라는 점입니다.

환경과 학습된 행동은 가소성 메커니즘을 유도하며 이러한 변화는 몇 주, 몇 달, 몇 년, 심지어 수십 년에 걸쳐 발생할 것입니다.

두 번째 기사: "규모"는 매우 중요합니다

첫 번째 리뷰가 "뇌 연결"의 분위기를 설정했다면 두 번째 기사에서는 연구 및 사고 차원에 대해 더 자세히 논의합니다.

제목도 이에 해당합니다. 규모 문제: 중첩된 인간 커넥톰.

이 기사에서 연구원은 뉴런과 뇌 영역을 설명하기 위해 커넥톰이라는 용어를 제안했습니다.

새로운 개념 도입의 필요성에 대해 이야기하면서 이것이 뇌 역학 및 관련 기능을 이해하는 기초라고 믿습니다.

저자들은 규모가 거시적 수준에서 세포 수준, 심지어 분자 수준까지 다양하다고 덧붙였습니다. 기능 장애에 대한 이전 연구에서도 비슷한 아이디어가 적용되었습니다. 이번에 과학자들은 전임자들의 방법과 아이디어를 활용했습니다.

실제 구현 측면에서도 이 연구는 뇌 연결 연구에 확산 자기공명영상(dMRI), 트랙토그래피 및 기타 기술을 적용하는 방법을 검토에서 시연했으며, 실험 부족을 예측하기 위해 기계 학습 및 시뮬레이션 방법도 사용했습니다. 데이터 상황의 결과입니다.

Δ 확산 MRI 및 tractography

3부: 병리학적 관점에서 연결 메커니즘 연구

스탠퍼드 대학교 신경과학과 연구진은 뇌 회로 기능 및 장애에 대한 문제를 병리학 및 치료 분야에서 탐구했습니다. 뇌 기능 장애의 진행 상황은 다양한 수준에서 공유되었습니다.

신경 질환의 전뇌 회로 메커니즘을 이해하고 치료 중재 결과를 예측하기 위해 뇌 역학 모델을 구축했습니다.

구현 측면에서 연구진은 광유전적 기능성 자기공명영상(ofMRI)을 사용하고 이를 컴퓨터 모델링과 결합했습니다.

ofMRI는 고전자기 자기공명영상의 높은 공간 해상도와 광유전학적 자극의 높은 정밀도를 결합하여 뇌 전체의 신경 회로의 정확한 기능적 연결을 조사하는 새로운 기술입니다.

획득된 MRI 신호의 컴퓨터 모델링은 다양한 지역 수준에서 세포 유형의 특이성뿐만 아니라 단일 세포의 거시적 기능의 구체적인 발현을 정량적으로 설명할 수 있습니다.

연구원들은 이러한 결과가 향후 파킨슨병 치료와 뇌 기능 회복을 위한 시스템 공학적 방법 개발의 길을 열 수 있다고 믿습니다.

4부: 연결 다이어그램 그리는 방법 요약

이 리뷰에서는 "설치류 뇌의 신경 연결 다이어그램 그리는 방법"과 아틀라스 기반 데이터 분석 솔루션을 요약하고 이 분야의 향후 개발 방향을 탐색합니다.

두 저자는 노르웨이 최고의 대학인 오슬로 대학 출신입니다.

그들은 현재 신경 연결을 매핑하는 여러 기술이 있으며, 그 중 "3D Digital Brain Atlas"가 연구자들이 뇌의 조직과 기능을 탐구하고 이해하는 데 가장 효과적이라고 지적했습니다.

연구원은 도구를 사용하여 다양한 유형의 데이터를 지도책에 등록하고 컴퓨터를 실행하여 대규모 데이터 세트에 대한 후속 자동 분석을 수행하여 통합 작업 속도를 크게 높일 수 있습니다.

마지막으로 "연결"의 관점에서 뇌 기능을 이해하는 것의 중요성을 요약하기 위해 논문 중 하나의 저자인 Radboud University의 신경과학자 Stephanie Forkel의 말을 인용합니다.

고전적인 관점에서 모듈형 뇌는 명백한 결함 즉, 사람들 간의 차이점을 설명하기가 어렵습니다.

새로운 네트워크 방법을 사용하여 과학자들은 다양한 개인의 뇌 특이성을 모델링하고 다양한 인간 뇌의 성격을 탐구하며 보다 효과적인 임상 치료 계획을 개발하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

참고 링크:

[1]https://www.science.org/toc/science/current

[2]https://www.ru.nl/en/research/research-news/new- view-on-the-brain-its-all-in-the-connections

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/3rO10ilXlMsNtexiayziNw

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