다이나믹 브레인

지난 몇 년 동안, 당신이 전혀 아무것도하지 않을 때 당신의 두뇌가하고있는 것을 보는 기술인 "휴식 상태 기능적 자기 공명 영상 (MRI)"이라고하는 것이 있습니다. 휴식을 취하는 두뇌는 꽤 불안하며, 할 때보 다 훨씬 많은 에너지를 소비합니다. 보다 흥미로운 "쉬는"활동은 무작위 적이 지 않지만 일관되고 일관되고 예측 가능합니다. 두뇌의 특징적인 휴식 행동의 발견은 수년 전에 두뇌에 대한 "기본 네트워크"즉 일관되게 협력하는 일련의 영역을 가정 한 결과로 이어졌습니다. . . 뭐, 정확하게, 우리는 모른다. 그러나 분명히 그것은 흥미로운 것이 틀림 없습니다. 당신의 두뇌는 그 어떤 이유도 없다면 그 드러머의 비트에 맞춰 춤추는 그 모든 에너지를 거의 낭비하지 않을 것입니다, 그렇죠?

그 모든 변동의 기능 에 관한 우리의 무지는 노력하지 않는 것이 아닙니다. 두뇌의 기본 네트워크를 발견하면 우울증, 자폐증과 같은 발달 장애 및 알츠하이머 병과 같은 퇴행성 질환과 같은 기분 장애뿐만 아니라 기본 네트워크를 뇌의 해부학 구조와 관련시키는 수백 가지 연구가 진행되었습니다. 국가 활동을 쉬는 것이 의식 의식을 이해하는 데 중요한 열쇠 (깊은 목소리와 에코 효과의 단서)를 가지고 있다고 제안되어왔다. 이제 신경 과학자들이 C 단어를 부각시키기 시작할 때 두 가지 예상 가능한 반응이 있습니다 : 대중의 관심과 관심 증가; 과학적 조사와 비판이 증가했다. 두 사람 모두 열렬한 지지자의 간부를 창출했으며 똑같이 헌신적 인 비평가 그룹을 만들었습니다. 우리는 왜 뇌가 에너지를 낭비 하고 있는 것처럼 보였는지 우리의 에너지를 낭비해야하는지 의문을 제기합니다. 또는 한 저명한 신경 과학자가 최근에 나에게 말했듯이, "이것은 단지 그런 유행입니다. 나는 그것을 싫어한다. "

의식의 수수께끼를 부수는 쌍곡선의 암시를 제외하고, 나는 아무도 그것을 싫어한다고 생각하지 않는다. 그러나 우리가 뇌의 본질적인 활동에 관심을 가져야하는 이유를 알기 위해서는 우리가 새롭고 익숙하지 않은 방식으로 뇌의 기능에 대해 생각할 것을 요구합니다.

뇌는 본질적으로 발진기 모음입니다. 수십억 개의 생물학적 요요가 끊임없이 위아래로 이동합니다. 개별 뉴런의 전기적 전하가 상승하고 떨어집니다. 도파민과 세로토닌과 같은 신경 전달 물질의 국소 농도, 지방 혈액 공급의 산소량, 그리고 뇌의 전반적인 전기장 (뇌파를 만드는 것은 뇌파로 볼 수 있음)과 마찬가지입니다. 이러한 각각의 진동은 경보 작동중인 두뇌에서 볼 수있는 빠른 "베타"파와 꿈없는 파문의 훨씬 느린 "델타"파와 같이 상황에 따라 다른 비트를냅니다. 이러한 리듬은 느린 춤의 흔한 흔들림에서부터 시소에있는 두 아이의 균형 잡힌 기복에 이르기까지 다양한 방식으로 상호 작용하며, 재즈 밴드의 복잡하고 동시적인 상호 작용에 이릅니다. 그리고 모든 진자처럼, 뇌의 다양한 발진기에는 선호하는 스윙이 있습니다. 이는 스윙을 자체 장치에 맡기면 움직일 수있는 방법입니다. 이러한 모든 개인적이고주기적인 선호 진동의 조합은 뇌의 휴식 상태입니다.

이것은 우리가 내재적 활동에 관심을 갖는 첫 번째 이유, 즉 우리가 일반적으로 두뇌 기능 -보고, 생각하고, 결정하고, 행동한다고 ​​생각하는 것은 사실상 교란 , 즉 뇌의 자연적인 하모니의 변화입니다. 우리가 뇌 기능에 대해 생각할 때, 왜 "왜이 활동인가"를 묻는 것만으로는 안되며, 왜 "왜 이런 변화가 일어나는가?"라고 물어야 만합니다. 왜이 (지각, 행동, 전기, 화학) 우리가 뇌의 특정한 민감성을 이해하기 원한다면, 우리는 일부 자극이나 과제에 반응 하는 것 뿐만 아니라 반응 하는 정도 와 반응 하는 정도 (그리고 상호 작용하는 것)를 알아야합니다. 휴식 상태 fMRI는 그러한 변화를 측정해야하는 배경을 확인하는 한 가지 방법입니다.

마찬가지로, 음악과 마찬가지로 고립되어 의미가없는 노트도 없기 때문에 두뇌의 로컬 활동도 상황에 맞게 설정해야 완전히 이해할 수 있습니다. 이와 관련하여 해마 자리 세포 (hippocampal place cells) – 동물이 세계의 특정 지점에있을 때 발사로 유명합니다. hippocampal 세포와 환경 적 위치 사이의 뚜렷한 1 대 1 매핑은 마치 각 세포가 "당신이 여기 있습니다"라고 말하면서 마치 그들의 위치를 ​​단순한 위치 표현으로 이해할 수있게했습니다. 그러나이 세포들은 뉴스는 최근에 새로운 공간 탐사에 앞서 순차적으로 활성화되어 그 기능이 너무 단순하지 않다는 것을 보여 주며 뇌의 활동을 이해하는 위의 요점에 밑줄을 긋습니다. 이제는 그 활동 무엇인지를 고려해야 합니다. . [Dragoi, G. & Tonegawa, S. (2011). 해마 세포 집합체에 의한 미래 장소 세포 서열의 프리 플레이 Nature , 469 : 7330 (397-401).]

더욱이 현재의 관점에서 볼 때,이 세포들은 동물이 주어진 위치에있을 때뿐만 아니라, 직전과 직후에 발사됩니다. 흥미롭게도, 동시 발사 ( "당신이 여기 있습니다"신호), 전향 발사 (한 장소에 있기 전에 신호) 및 후 향적 발사 (동물이 한 장소를 떠난 후에 신호를 보내는 것)의 차이점은 뉴런의 활동 그 자체보다는 오히려 해마 전체의 백그라운드 세타 – 밴드 (~ 6-10 Hz) 진동과의 관계 때문입니다. 그것의 회고 적 역할에서, 세포는 동물이 실제로 문제의 위치에있을 때보 다 더 일찍, 그리고 나중에 장래의 역할에서, 세타 사이클에서 발화한다. [Buckner, RL (2010). 예측과 상상력에서 해마의 역할. 연례 심리학 검토 , 61 : 27-48.]

쥐가 위치 A에서 C로 이동함에 따라 배경 세타 파와 관련하여 다른 시간에 셀 B를 배치합니다.

그림 : 쥐가 C에서 C 지점으로 이동하면서 배경 세타 파와 관련하여 다른 시간에 셀 B를 배치합니다. 작성자의 허가를 받아 Buckner (2010)에서 재판을 받았습니다.

다른 말로하면, 세포의 활동이 의미 하는 바는 실제로 신호를 보내는 것이 무엇인지는 그 활동이 진행중인 배경 진동과 어떻게 관련되어 있는지에 달려 있습니다.

따라서 휴식 상태를 이해하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 기능이 측정되고 의미가 평가되어야하는 현재의 상황에주의를 기울이기 때문입니다. 역동적 인 두뇌에서 지역 활동은 항상 이전에 일어난 일과 바뀌며, 지금 일어나고있는 다른 모든 일과 관련하여 발생합니다.

이런 방식으로 뇌를 생각하는 것은 어렵습니다. 특히 뇌에 대한 컴퓨터 은유의 지속적인 영향과 이전에 상속 한 현지화 (여기서는 언어, 저기의 언어,이 모터 제어)에 초점을 둔다는 점을 감안할 때 neuroscientific 수사의 나이. 컴퓨터에서 중요한 것은 로컬 프로세싱의 성격이며, 현재이 칩에서 어떤 일이 일어나고 있는지입니다. 백그라운드 프로세스는 관심있는 프로세스와 관련이 없으므로 안전하게 격리되고 연구 될 수 있습니다. 그러나 두뇌는 그런 종류의 기계가 아닙니다. 배경은 무의미한 것이 아니며, 진동 사이의 관계는 많은 기능적 작업을합니다.

이로 인해 우리는 여전히 많은 생각을하게됩니다. 신경 작용을지지하는 본질적인 특성뿐만 아니라 그것이 디폴트에서 나타내는 편차에 의해서 정의되는 뇌의 기능은 무엇을 의미합니까? 하나의 동적 평형에서 다른 동적 평형으로의 변화 자체가 기능적인 사건 일 수 있습니까? 어떻게 기계가 진동 자체가 아니라 진동과 관계가있는 작업을 할 수 있습니까? 우리는 이러한 질문에 답하는 것이 먼 길이지만 유망한 시작을 한 것입니다. 특별한 관심의 이론적 발전은 연못이 돌에하는 것과 같은 방식으로 입력에 반응하는 다양한 결합 오실레이터로 정보 처리를 수행하는 방법을 이해하려는 시도 인 액체 상태 계산 (liquid state computing)이라고합니다. 나는 뇌 기능이 신경 오드의 상호 작용하는 잔물결에서 어떻게 생길지를 설명하는 미래의 포스트를 바칠 것이다. 그러나 중요한 것은 뇌의 역학 관계를 측정, 특성화 및 반영하는 것이 뇌의 기능적 역학을 이해하는 데 중요한 초기 단계라는 점입니다. 고립 된 환경에서 전자를 윙 울리는 것보다 훨씬 더 생물학적 인 현실에 적절합니다. 실리콘 프로세서.

(음악 – 뇌 영상 신용 : ScriptPhD.com)

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