녹색과 파란색으로 표시된 뇌 해마 뉴런의 형광 현미경 사진

해마의 뉴런(인공적으로 착색된)은 학습과 기억에 중요한 역할을 한다. 출처: Cell Application Inc/Science Photo Library

쥐가 잠을 못 자면 장기 기억과 관련된 중요한 뇌 신호가 약해진다. 이는 수면부족이 기억 형성을 방해하는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다 1 . 밤에 잠을 제대로 못 자고 정상적으로 잠을 잔 것조차도 뇌 신호를 고치는 데 충분하지 않다.

 

오늘 Nature 지에 발표된 이 결과 는 "기억 처리에 중요한 창"이 있음을 시사한다고 캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 신경과학자인 Loren Frank는 말했다. 그는 이번 연구에 참여하지 않았습니다. “한번 잃어버리면, 잃어버린 것.”

 

시간이 지나면 이러한 발견은 기억력을 향상시키는 표적 치료법으로 이어질 수 있다고 앤아버에 있는 미시간 대학교 의과대학의 전산 신경과학자인 연구 공동 저자 Kamran Diba는 말한다.

고정된 발사

뇌의 뉴런은 단독으로 행동하는 경우가 거의 없다. 그것들은 고도로 상호연결되어 있으며 리드미컬하거나 반복적인 패턴으로 함께 실행되는 경우가 많다. 그러한 패턴 중 하나는 날카로운 파동 리플인데, 이는 큰 그룹의 뉴런이 극도의 동시성으로 발화한 다음 두 번째 큰 그룹의 뉴런이 동일한 작업을 수행하는 등의 방식을 특정 템포로 차례로 수행한다. 이러한 파문은 기억 형성의 핵심인 해마 라고 불리는 뇌 영역에서 발생한다 . 이 패턴은 나중에 장기 기억이 저장되는 신피질과의 의사소통을 촉진하는 것으로 생각된다.

 

그 기능에 대한 한 가지 단서는 이러한 잔물결 중 일부가 과거 사건 중에 발생한 뇌 활동 패턴의 재실행을 가속화한다는 것. 예를 들어, 동물이 우리 안의 특정 지점을 방문하면 해마의 특정 뉴런 그룹이 일제히 활성화되어 해당 위치에 대한 신경 표현을 생성한다. 나중에 이 동일한 뉴런은 마치 해당 경험의 단편을 빠르게 재생하는 것처럼 날카로운 파동 잔물결에 참여할 수 있다.

 

이전 연구 2 에서는 이러한 파동이 교란될 때 쥐가 기억력 테스트에서 어려움을 겪는다는 사실을 발견했다. 그리고 잔물결이 길어지면 동일한 테스트에서 성능이 향상되어 3 뉴욕 시 NYU Langone Health의 시스템 신경과학자인 György Buzsáki는 잔물결을 '인지 바이오마커'라고 부르게 되었습니다. 그는 1980년대부터 이러한 폭발을 연구해 왔다. '기억과 학습을 위해.

 

연구자들은 또한 깊은 잠에서뿐만 아니라 깨어 있는 동안에도 날카로운 파동이 발생하는 경향이 있으며, 잠자는 동안의 파동 파동은 단기 지식을 장기 기억으로 전환하는 데 특히 중요한 것으로 보인다는 점을 발견 했다 5 . 잔물결, 수면, 기억 사이의 이러한 연관성은 잘 문서화되어 있지만 수면이 이러한 잔물결, 그리고 결국 기억에 어떻게 영향을 미치는지 결정하기 위해 수면을 직접 조작한 연구는 거의 없다고 Diba는 말한다.

모닝콜

수면 부족이 기억력에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 Diba와 그의 동료들은 몇 주에 걸쳐 미로를 탐색하는 7마리의 쥐의 해마 활동을 기록했습니다. 연구자들은 정기적으로 일부 동물의 수면을 방해하고 다른 동물은 마음대로 잠을 자게 했다.

 

놀랍게도, 반복적으로 깨어난 쥐들은 정상적인 수면을 취한 설치류들과 비슷하거나 훨씬 더 높은 수준의 날카로운 파동 활동을 보였다. 그러나 잔물결의 발사는 더 약하고 덜 조직적이어서 이전 발사 패턴의 반복이 현저하게 감소했다. 수면이 부족한 동물이 이틀에 걸쳐 회복된 후 이전 신경 패턴의 재현이 반등했지만 정상적인 수면을 취한 동물의 수준에는 도달하지 못했다.

 

이 연구는 "기억은 경험한 후에도 계속 처리되며, 경험 후 처리가 정말 중요하다"고 Frank는 말한다. 그는 시험 전에 벼락치기 공부를 하거나 밤새도록 공부하는 것이 왜 비효과적인 전략인지 설명할 수 있다고 덧붙인다.

 

이는 또한 연구자들에게 중요한 교훈을 준다. 정상적인 수면을 취한 쥐와 잠이 부족한 쥐의 잔물결 수가 비슷한 점을 고려할 때 날카로운 파도 잔물결의 내용이 양보다 더 중요하다는 것이다.

파급효과

Buzsáki는 이러한 발견이 동물이 깨어 있는 동안 발생하는 날카로운 파동이 장기 기억에 들어가는 경험을 선택하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 발견한 그의 그룹이 3월 6일 에 발표한 데이터와 일치한다고 말했다.

 

그는 잠이 부족한 쥐의 무질서한 날카로운 파동이 장기 기억에 대한 경험을 효과적으로 표시하는 것을 허용하지 않을 가능성이 있다고 말합니다. 결과적으로 동물은 나중에 그러한 경험의 신경 발화를 재생하지 못할 수도 있다.

 

이는 수면 장애가 기억이 장기 저장되는 것을 방지하는 데 사용될 수 있음을 의미하며, 이는 외상후 스트레스 장애가 있는 사람들과 같이 최근에 정신적 충격을 경험한 사람들에게 유용할 수 있다고 Buzsáki는 말한다.