박쥐 연구, 집단 행동을 위한 두뇌 배선 공개

박쥐가 우주를 탐색하는 데 도움을 주는 동일한 뉴런이 집단적 사회 환경을 탐색하는 데도 도움이 될 수 있다고 오늘 Nature 저널에 발표된 새로운 연구 결과가 나왔습니다.

박쥐와 인간을 포함한 많은 포유류는 익숙한 주변 환경에 대한 정신적 "지도"를 암호화하는 해마라고 불리는 뇌 구조의 도움을 받아 탐색하는 것으로 믿어집니다. 예를 들어, 동네를 산책하거나 직장에 통근할 때 해마에 있는 개별 뉴런을 "배치"하여 현재 위치를 나타냅니다.

새로운 연구에서 버클리 캘리포니아 대학의 연구원들은 무선 신경 녹음 및 영상 장치를 사용하여 이집트 과일박쥐 그룹이 대형 비행실 내에서 자유롭게 날아다니는 동안 해마 뇌 활동을 "듣습니다". 긴밀하게 밀집된 사회 집단 - 추적 기술이 박쥐의 움직임을 기록하는 동안.

연구자들은 이러한 사회적 환경에서 박쥐의 위치 뉴런이 단순히 동물의 위치보다 훨씬 더 많은 정보를 암호화한다는 사실에 놀랐습니다. 박쥐가 착륙 지점을 향해 날아갈 때, 장소 뉴런의 발사에는 그 지점에 다른 박쥐의 존재 여부에 대한 정보도 포함되어 있었습니다. 그리고 다른 박쥐가 나타났을 때, 이 뉴런의 활동은 그들이 향해 날아가는 박쥐의 신원을 나타냈습니다.

"이것은 영장류가 아닌 뇌에서 정체성 표현을 보여주는 최초의 논문 중 하나입니다."라고 UC Berkeley의 생명공학 및 신경과학 부교수인 수석 저자인 Michael Yartsev가 말했습니다. "놀랍게도 우리는 그것을 뇌의 GPS라고 생각되는 허브에서 발견했습니다. 우리는 그것이 여전히 GPS 역할을 하지만 환경의 사회적 역동성에 맞춰 조정된다는 것을 발견했습니다."

물고기 떼나 새들의 지저귀는 소리만큼 시각적으로 훌륭하지는 않지만 인간이나 박쥐와 같은 고도로 사회적인 동물들도 일종의 집단적 행동을 보인다고 Yartsev NeuroBat 연구실의 박사후 연구원이자 연구 제1저자인 Angelo Forli가 말했습니다.

"인간과 같은 사회적 동물은 서로 다른 목표를 달성하기 위해 공간에서 협력할 것입니다."라고 Forli는 말했습니다. "그냥 다른 사람을 방문하는 것일 수도 있습니다. 고전적인 집단 행동이나 축구 경기처럼 함께 움직이는 것일 수도 있습니다. 아니면 다른 형태의 협력이나 갈등일 수도 있습니다."

실험의 복잡성으로 인해 Forli는 처음에는 박쥐 그룹이 날고 자유롭게 상호 작용하도록 허용하면 집단 행동의 신경 기반에 대한 결과를 얻을 수 있는지에 대해 의구심을 가졌습니다. 그는 박쥐의 움직임과 사회적 상호작용이 너무 무작위적이어서 신경 활동과 행동 사이의 강력한 관계를 밝혀낼 수 없다는 점을 우려했습니다.

그래서 그는 박쥐들이 비행실 내에 자발적으로 특정 휴식 장소 몇 군데를 마련하고 그들 사이를 이동할 때 매우 유사한 궤적을 따라가는 것을 보고 기분 좋게 놀랐습니다. 박쥐는 또한 특정 "친구" 박쥐를 향해 날아가는 것을 매우 선호했으며, 종종 서로 매우 가깝거나 심지어는 그 위에 착지하기도 했습니다.

"우리는 작은 그룹의 박쥐를 방에 모으면 실제로 무작위로 행동하지 않고 정확한 행동 패턴을 보여줄 것이라는 사실을 발견했습니다."라고 Forli는 말했습니다. "그들은 특정 개인과 시간을 보내고 그들이 가고 싶어하는 구체적이고 안정적인 장소를 보여줄 것입니다."

이러한 정확한 행동 패턴을 통해 Forli는 다양한 비행 궤적과 관련된 신경 활동뿐만 아니라 목표 위치에 존재하는 박쥐의 신원과 다른 박쥐의 움직임에 따라 신경 활동이 어떻게 변하는지 식별할 수 있었습니다.

Yartsev는 "이 뇌 구조의 뉴런 중 소수를 기록함으로써 박쥐가 사회적 공간에서 무엇을 하고 있었는지 실제로 알 수 있습니다"라고 말했습니다. "그들이 빈 장소로 가는지, 아니면 다른 사람들이 있는 장소로 가는지 알아낼 수 있었는데, 정말 놀랍습니다."

최근 몇 년 동안 Yartsev와 그의 NeuroBat 연구소는 다양한 무선 신경 기록 장치와 비행 추적 기술을 사용하여 박쥐가 사회화하는 동안 신경 활동이 동기화되는 방식을 포함하여 뇌에 대한 놀라운 세부 사항을 밝혀냈습니다. 전두엽 피질의 활동이 박쥐가 음성 상호 작용 중에 자신과 다른 사람을 식별하는 데 어떻게 도움이 되는지; 박쥐의 해마가 특정 위치뿐만 아니라 전체 비행 궤적을 매핑하는 방법; 심지어 공간 기억이 뇌에 얼마나 안정적으로 저장될 수 있는지도요.