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지난 1세기 동안 유지된 뉴런 가설에 이의를 제기한 연구

Physicists negate century-old assumption regarding neurons and brain activity

새로운 유형의 실험을 통해 기존의 수백 건에 달하는 실험과 신경과학에 대한 수천 가지 과학적 연구에 의문을 제기할 수 있으며, 퇴행성 질환(degenerative diseases)의 기원에 대한 연구에 새로운 지평을 열어줄 가능성이 제기되고 있다.

뉴런은 뇌를 구성하는 기본 계산 블록이다. 그 수는 중형 하드 디스크의 크기인 약 1테라(1조)에 달한다. 거의 1세기 동안 사용된 뉴런 계산 체계에 따르면, 뉴런은 중앙화된 흥분 요소로 작동하는 것으로 알려져 있었다. 뉴런은 여러 터미널을 거쳐 연결된 뉴런을 통해 들어오는 전기 신호를 축적하면서 임곗값에 도달하면 스파이크(spike)로 알려진 짧은 전기 펄스를 발생한다.

이스라엘 바일란(Bar-Ilan) 대학 물리학과 교수 이도 캔터(Ido Kanter)가 주도한 그룹은 새로운 형태의 실험을 통해 뉴런의 작동 방식을 규명하고 지난 100년 동안의 가정이 잘못된 것임을 입증했다.

저널 사이언티픽 리포츠에 실린 논문에서 연구팀은 각 뉴런이 입력 신호의 근원에 방향성을 갖는 민감한 흥분성 요소의 집합체로 작용한다는 기존 지식에 반하는 결론을 제시하고 있다. 예를 들면, “왼쪽”과 “오른쪽” 같은 서로 다른 방향에서 들어온 약한 신호는 스파이크를 발생하도록 합산되지 않지만, 왼쪽에서 들어온 강한 신호는 오른쪽에서 들어온 것과 다른 파형을 가진 스파이크를 생성한다는 것이다.

캔터 교수는 “이 결론에 도달하기 위해 새로운 실험 장치를 이용했지만, 이 결과의 원리는 1980년대부터 존재해 왔던 기술을 이용해서 발견할 수도 있었던 것이었다. 대신 100년 동안 과학계에 뿌리내린 믿음이 발견을 수십 년 지연시킨 것”이라고 말했다.

이 새로운 결과는 기존 프레임워크를 넘어서 뉴런의 기능을 재검토할 필요성을 제기하는 것으로 특히 퇴행성 질환의 출처에 대한 검토를 해야 한다는 것이다. 인체 전체에서 볼 수 있는 왜곡과 유사한 왼쪽과 오른쪽을 구분할 수 없는 뉴런은 퇴행성 질환의 원인을 발견하는 시작점이 될 수 있다.

뉴런 계산 체계에 대한 새로운 이해는 전 세계 수백 수천 개의 신경과학 연구 및 실험의 중심에서 스파이크 정렬 기술에 의문을 제기하고 있다. 이 방법은 기존 기술이 동시에 발생하는 여러 뉴런의 활동을 측정하기 어렵다는 장벽을 극복하기 위해 각 뉴런은 자신의 전기적 특성을 나타내는 특정 파형의 스파이크를 발생하는 경향이 있다는 가정을 사용해 개발된 것이다. 하지만 무수한 과학적 노력과 자원의 결과인 이 가정이 캔터 연구실의 결과로 인한 이의 제기에 직면하고 있다.

관련연구자: Ido Kanter

관련기관: Bar-Ilan

본문키워드(한글): 뉴런, 퇴행성질환, 신경과학

본문키워드(영문): neuron, degenerative diseases, neuroscience

국가: 이스라엘

원문출판일: 2017-12-21

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171221101356.htm