놀라울 만큼 복잡한 파동이 뇌의 내부 작동 방식을 드러내다

사람의 대뇌피질에서 한 지점으로 모이거나 퍼지는 파동과 회전하는 나선형 파동이 관찰됐으며, 기억 과제에 따라 파동 패턴이 달라짐 진행파(traveling wave) 는 신경 활동의 부산물을 넘어, 뇌가 행동에 맞춰 정보 처리를 실시간으로 재조직하는 수단일 가능성이 있음 두개강 내 전극으로 측정한 결과, 복잡한 공간 기억 과제에서는 단어 기억 과제보다 회전형 파동이 조금 더 자주 나타남 생쥐에서도 양쪽 뇌 반구에 대칭적이고 동기화된 회전파가 관찰됐으며, 체성감각피질의 나선형 신경 연결이 이런 파동 생성을 도울 가능성이 있음 파동이 신경세포의 발화와 정보 처리에 직접 관여하는지는 아직 합의되지 않았으며, 파동은 시냅스 활동을 반영할 뿐이라는 반론도 있음 신경 활동의 부산물인가, 실시간 조직화 수단인가 뇌는 신경세포가 즉시 발화할 수 있도록 전기화학적 기울기를 유지하는 데 에너지 자원의 약 절반을 사용함 여러 신경세포의 집단적 전기 활동은 경기장의 파도타기처럼 뇌 영역 사이를 이동하는 파동으로 관찰됨 기존에는 이런 활동을 단순한 평면파로 측정하고, 엔진 소리처럼 뇌가 작동한다는 신호 정도로 해석하는 경우가 많았음 사람과 동물의 새로운 연구에서는 파동의 형태가 훨씬 다양하며, 피질의 정보 처리에서 중요한 역할을 할 가능성이 드러남 신경세포 사이 연결이 바뀌는 데는 보통 며칠에서 몇 달이 걸리지만, 행동은 수초 안에 적응해야 함 대규모 파동 패턴이 이런 시간 차이를 메우며 뇌 활동을 실시간으로 재조직할 수 있다는 가설이 있음 파동이 단순히 발화의 결과이더라도, 이동 방향은 수행 중인 행동과 관련해 뇌 활동이 어떻게 조직되는지 보여줄 수 있음 두개강 내 기록으로 확인한 기억의 이동 방향 1920년대부터 두피 전극을 이용한 뇌파검사(EEG) 로 뇌의 진동하는 전기 활동을 측정해 왔음 주의, 기억, 수면 상태에 따라 대규모 전기 활동의 주파수가 달라지며, 알파파/베타파/감마파/세타파 등을 헤르츠 단위로 측정함 두개골 밖에서 기록하면 얻을 수 있는 정보의 정밀도에 한계가 있음 Joshua Jacobs 연구실은 중증 뇌전증 환자의 발작 발생 위치를 찾기 위해 삽입한 두개강 내 전극을 활용함 환자의 동의를 받아 특정 뇌 영역에 배치된 약 100개 전극으로 사고 과제 수행 중의 활동을 높은 공간적/시간적 해상도로 기록함 Jacobs와 Uma Mohan이 참여한 2024년 Nature Human Behavior 연구는 기억 과제 중 ...