경로 통합
Path integration
경로 통합은 동물들이 죽은 계산을 위해 사용하는 것으로 생각되는 방법이다.
역사
찰스 다윈은 1873년 동물들에게 관성 기반의 항법 시스템을 처음으로 가정했다.[1] 20세기 중반에 시작된 연구들은 동물들이 시력이 없고 바깥으로 우회적인 여행을 했을 때 둥지와 같은 출발점으로 바로 돌아올 수 있다는 것을 확인했다. 이것은 그들이 그들의 위치를 추정하기 위해 거리와 방향을 추적하기 위해 신호를 사용할 수 있고, 따라서 어떻게 집에 갈 수 있는지를 보여준다. 이 프로세스는 이동 경로에 걸쳐 이동 신호의 지속적인 통합 개념을 포착하기 위해 경로 통합이라고 명명되었다. 관성 단서의 조작은 이러한 움직임(또는 바보 같은) 단서들 중 적어도 하나가 3차원의 움직임을 감지하는 전정기관으로부터의 정보임을 확인했다. 다른 단서로는 자기감각(사지 위치에 대한 근육과 관절의 정보), 운동 효율(모터 시스템이 뇌의 나머지 부분에 어떤 움직임을 명령하고 실행하는지 알려주는 정보), 시신 흐름(시각계가 눈을 지나 얼마나 빠르게 움직이고 있는지를 나타내는 정보) 등이 있을 수 있다. 함께, 이러한 정보의 출처는 동물이 어느 방향으로, 어떤 속도로, 그리고 얼마나 오랫동안 움직이고 있는지를 알려줄 수 있다. 또 지하동물을 위한 지구 자기장에 대한 민감도(예: 몰쥐)는 경로 통합을 제공할 수 있다.[2]
메커니즘
사하라 사막 개미(Cataglyphis bicolor)에서 가장 두드러지게 나타난 절지동물에 대한 연구는 방향 방향 방향 결정(극광 또는 태양 위치에 의한)과 거리 계산(다리 이동이나 광학 흐름을 모니터링하여)에 의존하는 고도로 효과적인 경로 통합 메커니즘의 존재를 밝혀낸다.[3]
포유류에서는 세 가지 중요한 발견이 이 문제를 밝혀냈다.
첫 번째는 1970년대 초, 장소 세포라고 불리는 해마 형성의 뉴런들이 동물의 위치에 반응하는 것이다.
두 번째, 1990년대 초에는 헤드 방향 세포라고 불리는 인접 지역(전방 쇄골과 후측골 포함)의 뉴런이 동물의 헤드 방향에 반응하는 것이다. 이것은 이동 정보를 조작할 수 있고 장소와 머리 방향 세포가 어떻게 반응하는지 볼 수 있기 때문에 경로 통합에 대한 훨씬 더 세밀한 연구를 가능하게 한다.
세 번째 발견은 해마의 장소 세포에 정보를 공급하는 도르소-중간막 피질의 뉴런이 주어진 환경의 전체 표면을 가로질러 미터법적으로 규칙적으로 발화한다는 것이었다. 이러한 그리드 셀의 활동 패턴은 그래프 용지의 육각으로 구성된 시트와 매우 흡사하며, 셀을 배치하여 거리를 계산하는 데 사용할 수 있는 가능한 메트릭 시스템을 제안한다. 위치 및 그리드 셀이 실제로 경로 통합 신호를 계산하는지 여부는 여전히 확인되어야 하지만, 이를 시사하는 계산 모델이 존재한다. 확실히, 이러한 지역에 대한 뇌 손상은 동물의 경로 통합 능력을 손상시키는 것으로 보인다.
데이비드 레디쉬는 "미텔슈타트와 미텔슈타트(1980)와 에티엔(1987)의 세심하게 통제된 실험은 이 능력[포유동물의 경로 통합]이 전정 신호와 모터의 내적 신호를 통합한 결과라는 것을 결정적으로 입증했다"고 말한다.[4]
쥐는 뇌의 해마 부위에 있는 장소 세포와 격자 세포를 사용하여 경로 통합을 수행한다.[5]
참고 항목
참조
- ^ Darwin, Charles (24 April 1873). "Origin of Certain Instincts". Nature. 7 (179): 417–418. doi:10.1038/007417a0.온라인의 찰스 다윈의 전집. 특정 본능의 기원: 2012년 2월 28일 전체 텍스트 및 팩시밀리 검색
- ^ 탈리 김치, 아리안 S. 에티엔느와 조셉 테르켈, 2004년 지하 포유류는 자기 나침반을 경로 통합에 사용한다. PNAS, 1월 27일 제101권 제4호, 1105–1109호.
- ^ Wehner R (2003). "Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks" (PDF). Journal of Comparative Physiology. 189 (8): 579–588. doi:10.1007/s00359-003-0431-1. PMID 12879352. S2CID 4571290.
- ^ 레디쉬, 1999. p67.
- ^ Moser, Edvard I.; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt (2008). "Place Cells, Grid Cells, and the Brain's Spatial Representation System". Annual Review of Neuroscience. 31 (1): 69–89. doi:10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723. PMID 18284371. S2CID 16036900.
참고 문헌 목록
- Best PJ, White AM, Minai A (2001). "Spatial processing in the brain: the activity of hippocampal place cells". Annu Rev Neurosci. 24: 459–486. doi:10.1146/annurev.neuro.24.1.459. PMID 11283318.
- Etienne AS, Jeffery KJ (2004). "Path integration in mammals" (PDF). Hippocampus. 14 (2): 180–192. doi:10.1002/hipo.10173. PMID 15098724. S2CID 1646974.
- McNaughton BL, Battaglia FP, Jensen O, Moser EI, Moser MB (2006). "Path integration and the neural basis of the 'cognitive map'". Nat Rev Neurosci. 7 (8): 663–678. doi:10.1038/nrn1932. PMID 16858394. S2CID 16928213.
- Redish, A David (1999). Beyond the Cognitive Map. MIT Press. PDF
- Taube JS (1998). "Head direction cells and the neurophysiological basis for a sense of direction". Prog Neurobiol. 55 (3): 225–256. doi:10.1016/S0301-0082(98)00004-5. PMID 9643555. S2CID 38083940.
