Phylogeny of cortical-hippocampal projections reveals selective elimination of input from sensory regions
이 연구는 1억 년 이상의 진화를 아우르는 6종의 포유류에 걸쳐, 뇌 크기가 증가함에 따라 해마로 향하는 직접적인 단일 양식 및 일차적 감각 입력이 선택적으로 제거되었음을 밝히며, 이는 이러한 뚜렷한 해부학적 궤적으로 인해 종마다 해마의 처리 과정과 인지 기능이 근본적으로 다르다는 것을 시사한다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기
당신의 뇌를 서로 다른 구역들이 각기 다른 업무를 전문으로 하는 북적이는 고대 도시라고 상상해 보세요. 어떤 구역들은 눈, 귀, 피부로부터 직접적인 신호를 받아들이는 원자재 공장과 같은 '감각' 지대입니다. 다른 구역들은 이 모든 공장에서 온 정보들을 혼합하고 대조하여 복잡한 아이디어, 기억, 계획으로 바꾸는 고차원적인 사령부와 같은 '범용(transmodal)' 지대입니다. 이 도시의 중심에는 해마라고 불리는 작지만 결정적인 허브가 자리 잡고 있습니다. 해마를 도시의 숙련된 사서이자 기록 보관소라고 생각해보세요. 해마의 역할은 도시를 통해 흐르는 정보를 받아 정리하고 저장하여, 당신이 열쇠를 어디에 두었는지 기억하거나 어린 시절의 특정한 날을 떠올릴 수 있도록 하는 것입니다. 오랫동안 과학자들은 도시 자체가 작은 마을에서 거대한 대도시로 성장함에 따라 이 사서의 직무 기술서가 변했는지 궁금해했습니다. 사서가 공장들로부터 직접 원자재를 전달받기 시작했을까요, 아니면 사령부에서 보내는 보고서에만 의존하게 되었을까요? 이를 이해하는 것은 왜 쥐가 미로를 기억하는 방식이 인간이 이야기를 기억하는 방식과 다른지, 그리고 우리의 뇌가 어떻게 그토록 복잡한 사고를 처리하도록 진화했는지를 파악하는 데 도움이 됩니다.
이 논문은 1억 년 이상의 진화 과정을 거치며 도시의 구역들과 사서의 허브를 연결하는 '도로'가 어떻게 변해왔는지 알아보기 위해 여섯 가지 서로 다른 포유류 종을 대상으로 흥미로운 시간 여행을 떠납니다. 연구진은 텐렉(작고 땃쥐와 닮은 생물), 쥐, 고양이, 마모셋(작은 원숭이), 마카크(큰 원숭이), 그리고 인간을 관찰했습니다. 그들은 작은 뇌를 가진 동물에서는 사서가 도시의 거의 모든 공장으로부터 직접 배달을 받는지, 그리고 뇌가 커짐에 따라 이것이 어떻게 변하는지 알고 싶어 했습니다.
연구 결과는 뇌가 성장함에 따라 신경망이 어떻게 극적으로 변화하는지를 보여줍니다. 텐렉이나 쥐와 같이 뇌가 작은 동물들의 경우, 마치 사서가 도시의 거의 모든 공장과 직통 전화선을 연결해 놓은 것과 같습니다. 피질(뇌의 바깥층)의 거의 전체가 해마로 직접 정보를 보냅니다. 하지만 고양이나 원숭이, 그리고 마침내 인간과 같은 더 큰 동물로 넘어가면서 흥미로운 현상이 일어납니다. 감각 공장으로부터 오는 직통 전화선들이 끊기기 시작하는 것입니다. 이 논문은 뇌가 커짐에 따라 일차 감각 영역(원시 데이터)은 물론 이차 감각 영역(약간 가공된 데이터)으로부터 오는 직접적인 연결을 선택적으로 제거한다고 제안합니다.
모든 연결을 잃는 대신, 사서는 고차원적인 사령부인 범용 영역들과의 직통 라인은 유지합니다. 인간의 경우, 해마는 일차 감각 입력으로부터 거의 완전히 단절되어 있습니다. 해마는 더 이상 시각이나 청각 공장으로부터 직접 보고를 받지 않습니다. 대신, 이미 정보를 결합하고 해석하는 힘든 작업을 수행한 영역들과만 소통합니다. 저자들은 이것이 단순한 무작위적인 가지치기가 아니라 특정한 진화적 경향이라고 제안합니다. 그들은 뇌가 일차 감각 영역과의 직접적인 연결을 먼저 제거하고, 그 후에 비일차 감각 영역과의 연결을 끊는다는 것을 발견했습니다. 유일한 예외는 후각(두상 피질)인데, 이는 후각이 사서의 사무실 바로 옆에 물리적으로 위치해 있기 때문에 인간에서도 해마와의 직통 라인을 유지하는 것으로 보입니다.
그렇다면 이것이 우리의 사고 방식에 무엇을 의미할까요? 이 논문은 작은 뇌를 가진 동물들에게는 기억이 즉각적이고 가공되지 않은 감각적 세부 사항(예를 들어 표면의 정확한 질감이나 특정 소리의 주파수)과 밀접하게 연결되어 있을 수 있다고 시사합니다. 하지만 인간의 경우, 해마가 오직 고차원적인 사령부로부터만 정보를 공급받기 때문에 우리의 기억은 다른 차원에서 작동합니다. 우리는 단순히 원시 감각 데이터를 저장하는 것이 아니라, 추상적이고 가공된 개념을 저장합니다. 저자들은 이러한 진화적 변화가 인간으로 하여 해 단순한 감각 기반의 기억에서 벗어나 미래를 상상하거나 과거에 대한 상세한 이야기를 구성하는 것과 같은 복잡하고 추상적인 사고로 나아갈 수 있게 해주었다고 제안합니다. 이 연구가 모든 종의 행동을 정확히 어떻게 변화시키는지 입증하는 것은 아니지만, 해마가 다루는 '정보의 유형'이 뇌가 커짐에 따라 근본적으로 변했다는 점을 강력하게 시사하며, 사서를 원시 데이터 사무원이 아닌 추상적 스토리텔링의 대가로 변화시켰음을 보여줍니다.
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