마우스의 뇌에 묻었다 무선 장치에서 다른 개체 사이 좋게시키는 것에 성공

 

미국 노스 웨스턴 대학 의 엔지니어와 신경 생물 학자로 구성된 연구팀이 '뇌에 묻었다 무선 장치 "를 이용하여 마우스의 뇌에 자극을 주어 다른 개체와의 사회적 상호 작용을 증가 시키는데 성공했습니다.

 

인간의 뇌는 1000 억 개가 넘는 뉴런 (신경 세포)로 이루어진 복잡한 시스템이며, 외부에서 특정 신경 세포와 영역만을 선택하여 조사하는 것은 매우 어렵습니다. 그런 뇌의 신경 기능을 조사하기 위해 사용되는 것이 2005 년경부터 동물에 도입되는 광 유전학 하는 수법입니다.

광 유전학은 광학 및 유전자 공학이 융합 된 연구 분야이며, 연구자는 먼저 특정 신경 세포에 빛에 활성화하는 단백질을 유전자 공학적 수법으로 발현시킨다. 다음으로, 빛으로 활성화하는 단백질이 발현 된 신경 세포에 빛을 발산하여 뇌의 활동을 제어하고 모니터링 할 수있는 것.

노스 웨스턴 대학의 신경 생물 학자이다 Yevgenia Kozorovitskiy 교수는 "이것은 SF처럼 들리 겠지만 놀라운 유용한 기술입니다」라고 코멘트. 유전 공학적인 방법을 사용하기 때문에 문서 작성 시점에서는 광 유전학을 인간에게 적용하는 것은 승인되어 있지 않지만 미래에 실명 또는 마비의 치료에 이용 될 가능성이 있다고합니다.

 

 

광 유전학은 뇌 활동의 연구에 매우 유용하지만, "뇌의 신경 세포에 빛을 맞출 필요가있다"는 점에 기인하는 제한이있었습니다. 일반적으로 마우스 등의 뇌에 연결하여 빛을 발산 광섬유 와이어를 통해 외부 광원에 연결되어 있습니다. 이 상태에서 1 마리의 쥐를 검사 할 수도 여러 마우스가 상호 작용하는 환경에서는 각각의 와이어가 마우스의 움직임에 끌려 가고 말았 구부러 빠져 버리거나하는 것.

노스 웨스턴 대학의 생물 공학 연구자 인 존 A 로저스 교수 교수는 "쥐들이 돌아 다니는 때 와이어 다양한 형태로 끌려했다"며 와이어가 당겨지는 것으로 마우스의 움직임에 도 영향이 버리는 고 지적했다. 마우스에 연결된 와이어가 움직임을 바꾸어 버리는 경우 실험에서 관찰되는 마우스의 움직임은 현실적인 것이 없게 될 가능성이 있습니다.

그래서 무선 웨어러블 기술 전문가 인 로저스 씨 연구팀은 피부의 뒤편하고 두개골에 설치 가능한 얇은 무선 장치를 개발했습니다. 이 장치는 두께가 불과 0.5mm이며, 선단에 LED가 붙어 부드러운 실 같은 부품을 보유하고 있습니다. 이 사상의 부품이 두개골에 뚫려있는 작은 구멍을 통해서 뇌에 성장, 첨단 LED 조명으로 표적이되는 신경 세포에 빛을 조사하는 방식이라는 것. 무선 장치는 스마트 폰의 전자 결제에 사용되는 근거리 무선 통신 (NFC) 프로토콜을 사용하여 통신 연구원은 LED 조명의 점등을 실시간으로 조작 할 수 있으며, 주변의 안테나에서 무선으로 전력을 공급받을 있기 때문에 무겁고 부피가 큰 배터리도 배제 할 수 있었다고합니다.

 

 

개발 한 무선 장치의 유용성을 확인하기 위해 Kozorovitskiy 씨는 여러 마우스의 사회적 상호 작용을 빛 유전학에서 제어하는 실험을 설계했습니다. 실제로 연구팀이 밀폐 된 상자에 장치를 장착 한 마우스를 2 마리 넣고 고차의 실행 기능에 대한 뇌 영역의 활성화를 동기화 한 결과, 사회적 상호 작용의 빈도와 시간이 증가했다는 것. 한편 뇌 영역의 활성화를 비동기시킨 결과, 사회적 상호 작용은 즉시 감소했다고합니다.

이번 실험을 응용하여 더 많은 마우스를 동일한 위치에 모은 상태에서 특정 쌍만을 수시로 상호 작용하는 것도 가능하다라는 것. 실험을 실시한 Kozorovitskiy 씨는 "우리는 실제로 이것이 잘된다고 생각하지는 않았다"고 이번 연구는 신경 동기화가 사회적 행동에 영향을 미치는 가설에 대한 최초의 직접 실험 결과라고 말했다.

 

 

 

무선 장치를 개발 한 로저스 씨는 광 유전학에 사용하는 배터리가 필요없는 내장형 장치를 제공하며, 특정 환경에서 여러 장치를 디지털 제어 한 것은 이번 연구가 처음이라고 지적했다. "고립 된 동물의 뇌 활동도 흥미 롭습니다하지만 개체보다 복잡하고 사회적인 상호 작용하는 집단을 연구하는 신경 과학에서 가장 중요한 흥미로운 프론티어 중 하나입니다. 우리는 현재 집단의 개체 간의 유대가 어떻게 형성되고 붕괴 하는가를 조사하고 어떻게 상호 작용에서 사회적 계층이 생기는지를 조사하기위한 기술을 가지고 있습니다. "라고 말했다.