과학자들은 창을 마우스의 뇌로 자르고 환각을 일으키기 위해 레이저를 비췄다.
이상하다. 그러나 오늘 Science 저널에 발표 된 연구 결과 (7 월 18 일)는 더욱 이상했다. 놀랍게도 연구자들은 쥐가 수백만 개의 뉴런 또는 뇌 세포를 가지고 있지만 레이저 광은 실제로 존재하지 않는 벽의 패턴을 인식하도록 마우스를 속이기 위해 그 중 약 20 개만 만지면된다는 것을 발견했습니다.
이 결과는 연구자들에게 드물게 제기되는 질문을하도록 영감을 주었다.
스탠포드 대학의 신경 과학자이자 정신과 의사 인 칼 데이 세 로스 (Karl Deisseroth) 선임 연구원은“마우스 뇌에는 수백만 개의 뉴런이 있고 인간의 뇌에는 수십억이있다”고 밝혔다. "20 명 정도만 인식을 만들 수 있다면, 가짜 무작위 활동으로 인해 왜 항상 환각을 일으키지 않는가?"
Deisseroth는이 놀라운 정신적 감수성은 포유류의 뇌가 아마도 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 미세하게 조정 된 기계라는 것을 시사하며 무작위로 잘못 발산 된 뉴런에 의해 너무 산만 해지지 않고 지나치게 적은 수의 뇌 세포에 반응 할 수 있다고 덧붙였다. 본 실험은 단순한 시각적 패턴의 인식만을 살펴 보았지만, 감정이나 기억과 같은보다 복잡한 정신 감각은 놀랍게도 적은 수의 뇌 세포에 의해 제어 될 수있다.
레이저 트리핑
환각제를 미끄러 뜨리지 않고 어떻게 마우스 환각제를 만들 수 있습니까? 이 실험을 위해 연구자들은 광 유전학 (optogenetics)이라는 기술을 사용했다. 본질적으로 빛의 민감한 유전자를 동물의 뇌에 삽입하여 특정 파장의 빛에 노출 될 때 특정 뉴런이 발사되도록한다.
이 기술은 이전 연구에서 쥐를 굶주림 광자 "좀비"로 바꾸고 쥐가 코카인 습관을 걷도록 돕는 데 사용되었습니다. 여기에서는 다양한 패턴의 수평선과 수직선이 표시 될 때 생쥐의 뇌가 어떻게 반응 하는지를 배우고 표적 신경으로 작은 뉴런 그룹을 펄싱하여 이러한 신경 반응이 순전히 재생성 될 수 있는지 확인했습니다.
연구원들은이 창을 생쥐의 두개골 (투명한 유리창과 모든 것이 완비 된)로 조각함으로써이 작업을 수행했습니다. 이 수술은 생쥐와 인간 모두에서 시각 정보를 처리하는 뇌 영역 인 시각 피질을 노출시켰다. 과학자들은 또한 마우스에 유전자를 삽입하여 활성화 될 때마다 뉴런이 녹색으로 빛나게하고 다른 적외선은 특정 적외선 레이저 광에 노출 될 때 뉴런을 발화시켰다.
다음으로 연구원들은 생쥐가 평행선을 움직이는 패턴을 보여주고 선이 완벽하게 수직이거나 완벽하게 수 평일 때 물 추출 구를 핥도록 훈련시켰다. 녹색으로 빛나는 단백질 덕분에 과학자들은 생쥐가 다른 선 방향에 대해 인식하고 반응했을 때 어떤 뉴런이 발사되는지 정확히 알았습니다. 이를 통해 연구자들은 수평 또는 수직선 인식에 관여하는 뉴런만을 대상으로 마우스 뇌의 정확한 지점에서 발사 될 수있는 특수한 3D 레이저 홀로그램을 개발할 수있었습니다.
자, "환각"을 위해. 점차적으로 연구자들은 쥐가 수평선과 수직선을 조금 어둡게 투영하면서 쥐의 뇌에있는 적절한 뉴런을 특수 레이저로 작동시키는 것으로 나타났습니다. 실험이 끝날 무렵 연구원들은 생쥐 라인을 완전히 보여주지 않았다. 그러나 레이저가 수평 또는 수직 라인을 보는 신경 세포를 공격했을 때, 생쥐는 여전히 적절한 물 추출 구를 핥아 반응시켰다.
이것이 진정한 환각입니까? 생쥐가 보이지 않는 선을 실제로 "보았"습니까? Deisseroth는 이번 연구에 수반되는 뉴스 기사에서 확실하게 알 수 없다고 말했다. 그러나 설치류의 뇌 세포 소성 및 레이저 빛에 대한 행동 반응은 "자연 지각 동안"했던 것처럼 정확하게 보였다고 Deisseroth는 말했다. 실제로, 레이저 광은 마우스의 뇌가 존재하지 않는 특정 시각 자극에 반응하게 하였다.
놀랍게도 연구자들은 10에서 20 개의 뉴런을 목표로하여 쥐의 이러한 수백 개의 신경 반응을 유발할 수 있었다.
Deisseroth는 "우리는 사람의보다 정교한 사고, 감각적 경험 또는 감정을 유발하기 위해 얼마나 많은 세포가 필요한지 알지 못한다"고 말했다. 마우스. "
