새로운 두뇌지도 생생한 스냅 샷에서 양육 행동을 캡처

Courtesy of the Laboratory of Brain Development and Repair at The Rockefeller University
대뇌 피질의 스냅 샷에서 흰색과 노란색으로 빛나는 영역은 마우스가 새로운 환경을 탐험하면서 활성화되는 마우스 수염과 연관된 뉴런을 나타냅니다.
출처 : Rockefeller University의 뇌 발달 및 수리 연구소의 의례

최근에는 Kodachrome과 같은 방식으로 뇌 영상이 생생 해졌습니다. 이번 주 뉴욕시의 록펠러 대학 (Rockefeller University) 연구진은 단일 프레임에서 마우스 두뇌 대뇌 피질 전체를 포괄하는 다채로운 스냅 샷을 만들 수있는 혁신적인 신경 영상 기술을 발표했습니다.

이 최첨단의 두뇌 이미지는 신경 과학적인 관점에서 획기적입니다 … 또한 눈을 즐겁게합니다. 내 의견으로는,이 매혹적인 심상의 거대한 캔버스는 현대 미술관 (MoMA)에서 교수형에 처하지 않는 것처럼 보이지 않을 것입니다. 개인적으로, 나는이 이미지가 Rockefeller에서 나오는 것을 보게되어서 기쁘게 생각합니다. 왜냐하면 우리 엄마가 1960 년대에 René Dubos와 협력하여 연구소에서 퓰리처 상을 수상한 걸작 인 So Human an Animal을 쓰고 있었기 때문입니다.

Rockefeller의 최신 첨단 신경 영상 기술은 'ClearMap'이라 불리며, 특정 시간에 뇌의 모든 활동 뉴런을 나타내는 동적 스냅 샷을 생성 할 수 있습니다. 현재 록펠러 (Rockefeller)와 하버드 대학 (Harvard University)의 연구자들은 부모 행동에 관련된 뇌 영역을 연구하기 위해 ClearMap을 사용하고 있습니다.

ClearMap, 전체 대뇌 피질의 스냅 샷 촬영

지금까지 신경 과학자들은 포유류 뇌의 아주 작은 조각 (1cm 미만)을 정밀하게 관찰하거나 큰 뇌 영역을 흐릿하게 바라 보는 뇌 영상 도구에 의존해 왔습니다. 이 새로운 기술을 획기적으로 만드는 것은 Rockefeller의 연구원들이 양 세계의 장점을 결합한 방법을 만들었다는 것입니다. . . ClearMap은 전체 활동에 대한 자세한 스냅 샷을 캡처하고 전체 마우스 두뇌의 아틀라스를 생성합니다.

새로운 방법은 Cell 저널에 온라인으로 게재 된 2016 년 5 월 보고서, "초기 초기 유전자의 자동화 된 볼륨 분석을 통한 뇌 활동 매핑"에 설명되어 있습니다.

Courtesy of the Laboratory of Brain Development and Repair at The Rockefeller University
출처 : Rockefeller University의 뇌 발달 및 수리 연구소의 의례

이 연구는 뇌 발달 및 수리 연구소의 교수 인 Marc Tessier-Lavigne의 연구소에서 진행되었으며 현재 Rockefeller University의 회장입니다. Tessier-Lavigne는 성명서를 통해 "마우스 뇌에는 수백만 개의 뉴런이 포함되어 있으며 전형적인 이미지는 약 백만 개의 뉴런의 활동을 묘사합니다. 이 기술의 목적은 뇌가 어떻게 작용하는지에 대한 우리의 이해를 촉진하는 것입니다. "

Tessier-Lavigne 연구실의 대학원생이며 연구의 공동 저자 인 Eliza Adams는 "우리 기술의 본질 때문에 시간이 지남에 따라 생 두뇌 활동을 시각화 할 수 없으며 특정 시간에 활성화 된 뉴런 만 볼 수 있습니다 우리는 스냅 샷을 찍었습니다. 그러나 우리가이 트레이드 오프에서 얻는 것은 뇌의 대부분의 뉴런에 대한 포괄적 인 견해이며 견고하고 공평하지 않은 방식으로 스냅 샷간에 이들 활동적인 신경 세포 집단을 비교하는 능력입니다. "

두뇌 활동의 각 스냅 샷에는 일반적으로 적어도 백만 개의 활성 뉴런이 포함되어 있지만 연구원은 슬라이드 쇼의 스냅 샷을 비교하여 상대적으로 신속하게 대량의 데이터를 탐색 할 수 있습니다. 두 스냅 샷에서 모두 활성화되는 뉴런을 제거함으로써 연구자는 각 뉴런이 활성화 된 뉴런을 연마 할 수 있습니다.

부모의 뇌가 어떻게 작동하는지 관찰하고 테스트하기

현재이 이미징 도구의 주된 목적은 연구자가 부모 기능에 대한 다른 실험에서 나중에 테스트 할 수있는 뇌 기능에 대한 가설을 생성하는 것을 돕는 것입니다. 록펠러 대학 (Rockefeller University) 연구원은 새로운 ClearMap 기술을 사용하여 캐서린 둘락 (Catherine Dulac)과 하버드 대학의 다른 과학자들과 협력하여 부모 양육 과정에서 뇌 영역이 활성화되는지 관찰했다.

연구진은 성인 마우스가 강아지를 만났을 때 육아 중 활성화 된 것으로 알려진 뇌 영역 즉 내측의 전두 신경핵 또는 MPO-가 점등된다는 것을 발견했다. 그러나 그들은 또한 MPO 영역이 활성화 될 때마다 피질 편도선에서 신경 활동이 적다는 것을 알아 냈습니다.

편도선은 많은 기능을 가지고 있지만, 혐오적인 두려움에 근거한 반응을 처리하는 영역으로 널리 간주됩니다. 흥미롭게도 연구자들은 편도선이 MPO의 육아 영역과 직접 연결되어 있다는 것을 발견했다. 성명서에서 연구 저자 인 Nicolas Renier는이 연결을 설명했다.

"우리의 가설은 육아 뉴런이 두려움 부위의 활동에 브레이크를 가하는 것인데, 이는 쥐가 강아지를 향할 수도있는 혐오 반응을 억제 할 수있다. 사실, 강아지에게 공격적으로 행동하는 쥐는 대뇌 피질 편도선에서 더 많은 활동을하는 경향이 있습니다. 이 아이디어를 시험하기 위해 다음 단계는이 뇌 영역의 활동을 차단하여 이것이 마우스의 침략을 감소시키는 지 여부를 확인하는 것입니다. "

그것은 내 생각에 순수한 추측이지만,이 발견은 사랑에 빠진 어머니와 결석 한 아버지의 신경 생물학적인 뿌리를 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 교양있는 추측을 할 수 있습니다. 어쩌면 MPO와 편도체 사이의 비정형적인 두뇌 연결성을 가진 인간은 아이들을 양육하기 위해 생물학적으로 고정되어 있지 않은가? 미래의 ClearMap을 사용한 연구가 본래의 생물학적 부모의 메커니즘이 잘못되어있는 상황에서 부모와 자식 간의 유대감을 촉진 할 수있는 개입으로 이끄는 지 알아 보는 것은 흥미로울 것입니다.

즉, ClearMap 기술은 단순히 마우스의 두뇌 영역이 다른 상황에서 활성화되는 것을 보는 것보다 광범위한 의미를가집니다. 이 새로운 기술은 어떤 유형의 생물학적 변화에 대응하여 두뇌 활동을지도 화하는 데 사용될 수도 있습니다. 여기에는 다음이 포함될 수 있습니다. 질병의 확산을 감시; 심지어는 뇌의 의사 결정 과정을 탐구하기도합니다. "동일한 전략을 사용하여 마우스 두뇌에서 원하는 모든 것을 매핑 할 수 있습니다."Renier의 말입니다.

결론 : 쥐의 두뇌는 인간의 두뇌를 이해하기위한 많은 단서를 가지고 있습니다.

마우스 두뇌와 인간 두뇌가 놀라 울 정도로 비슷하기 때문에이 새로운 방법의 두뇌 매핑은 특히 중요합니다. 사실, 마우스 뇌와 인간 뇌를 구축하고 조작하는 유전자는 90 % 동일합니다. 따라서 단일 스냅 샷에서 전체 마우스 두뇌를 매핑하는 것은 인간 행동의 연결 메커니즘을 식별하고 인간 신경 심리학의 신비를 해독하는 강력한 도구입니다.

ClearMap은 가까운 장래에 인류에 도움이 될 수있는 잠재적으로 혁명적 인 뇌 영상 기술입니다. 이 흥미 진진한 주제에 대해 계속 지켜봐주십시오!

© 2016 Christopher Bergland. 판권 소유.

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