기억력을 강화하려면 좌뇌와 우뇌를 모두 활성화할 수 있는 다양한 분야에의 호기심이 요구됩니다.
거의 10년 동안 MIT 컴퓨터 과학 및 인공 지능 연구소(CSAIL) 연구팀은 특정 이미지가 사람들의 마음 속에 남아 있는 반면 다른 많은 이미지는 사라지는 이유를 밝히기 위해 노력해 왔습니다. 이를 위해 그들은 시각적 이미지를 인식하는 것과 관련된 시공간 뇌 역학을 매핑하기 시작했습니다.
그리고 이제 과학자들은 처음으로 뇌 활동의 타이밍을 포착하는 자기뇌파(MEG)와 활동적인 뇌 영역을 식별하는 기능적 자기공명영상(fMRI)의 결합된 강점을 활용하여 뇌가 기억에 남는 이미지를 처리하는 시기와 장소를 정확하게 결정했습니다.
이번 달 PLOS Biology에 발표된 그들의 오픈 액세스 연구는 동일한 개념에 대해 일치하지만 기억력 점수가 다른 78쌍의 이미지를 사용했는데, 하나는 매우 기억에 남고 다른 하나는 잊어버리기 쉬웠습니다.
이 이미지들은 스케이트보드 타는 장면, 다양한 환경에 있는 동물들, 컵과 의자와 같은 일상적인 사물들, 숲과 해변과 같은 자연 풍경, 거리와 건물의 도시 장면, 다양한 표정을 보여주는 얼굴 등 15명의 피험자에게 보여주었습니다.
연구자들이 발견한 것은 이전에 생각했던 것보다 더 분산된 뇌 영역 네트워크가 기억력을 뒷받침하는 인코딩 및 유지 과정에 적극적으로 관여한다는 것입니다.
"사람들은 스케이트보드를 타는 사람의 다른 장면과 같이 개념적으로 유사할 때조차도 일부 이미지를 다른 이미지보다 더 잘 기억하는 경향이 있습니다"라고 MIT 전기 공학 및 컴퓨터 과학 박사 과정 학생이자 CSAIL 계열사이자 연구의 첫 번째 저자인 Benjamin Lahner는 말합니다.
"우리는 색채 지각 및 물체 인식과 같은 정보를 처리하는 복부 후두엽 피질과 측두엽 피질의 영역을 포함하여 이미지를 본 후 약 300밀리초 후에 나타나는 시각적 기억력의 뇌 신호를 확인했습니다. 이 특징은 기억에 남는 이미지가 특히 초기 시각 피질과 같은 영역에서 더 강하고 지속적인 뇌 반응을 촉발한다는 것을 나타냅니다.
기억에 남는 이미지는 약 30초 동안 더 높고 지속적인 반응을 유지하지만, 덜 기억에 남는 이미지에 대한 반응은 빠르게 감소합니다. Lahner는 이러한 통찰이 기억이 어떻게 형성되고 지속되는지에 대한 우리의 이해를 재정의할 수 있다고 설명했습니다. 연구팀은 이 연구가 특히 기억 관련 장애의 조기 진단 및 치료에 대한 향후 임상 적용에 대한 잠재력을 가지고 있다고 예상합니다.
CSAIL 선임 연구원 오드 올리바(Aude Oliva)의 연구실에서 개발된 MEG/fMRI 융합 방법은 뇌의 공간적, 시간적 역동성을 능숙하게 포착하여 공간적 또는 시간적 특이성의 전통적인 제약을 극복합니다.
융합 방법은 다양한 이미지를 볼 때 뇌의 활동을 더 잘 조사하고 비교하기 위해 기계 학습 친구의 도움을 받았습니다. 그들은 다양한 뇌 영역에서 신경 반응이 얼마나 유사한지를 보여주는 상세한 차트와 같은 "표상 매트릭스"를 만들었습니다. 이 차트는 뇌가 우리가 보는 것을 언제 어디서 처리하는지에 대한 패턴을 식별하는 데 도움이 되었습니다.
기억력 점수가 높거나 낮고 개념적으로 유사한 이미지 쌍을 선택하는 것은 기억에 대한 이러한 통찰력을 얻는 데 중요한 요소였습니다. Lahner는 행동 데이터를 집계하여 이미지에 기억력 점수를 할당하고, 다양한 시각적 범주에 걸쳐 균형 잡힌 표현으로 기억력이 높은 이미지와 낮은 이미지를 선별하는 프로세스를 설명했습니다.
이러한 진전에도 불구하고 팀은 몇 가지 한계에 주목합니다. 이 연구는 유의미한 기억력 효과를 보이는 뇌 영역을 식별할 수 있지만, 기억에서 더 나은 인코딩/검색에 어떻게 기여하는지에 대한 영역의 기능을 설명할 수는 없습니다.
"기억력의 신경적 토대를 이해하면 특히 기억 관련 장애를 조기에 진단하고 치료하는 데 있어 임상 발전을 위한 흥미로운 길이 열립니다. 기억력을 위해 우리가 확인한 특정 뇌 신호는 알츠하이머병 및 기타 치매에 대한 초기 바이오마커로 이어질 수 있습니다.“
"이 연구는 개인의 신경 프로필에 맞게 미세 조정된 새로운 개입 전략의 길을 열어 잠재적으로 기억 장애에 대한 치료 환경을 변화시키고 환자 결과를 크게 개선할 수 있습니다."
"이 발견은 무언가를 보는 것과 그것을 기억에 저장하는 것 사이에서 뇌에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 통찰력을 우리에게 주기 때문에 흥미진진합니다. 여기 연구원들은 기억해야 할 중요한 것과 초기에 잊을 수 있는 것을 반영하는 대뇌 피질 신호를 포착하고 있습니다."라고 시카고 대학의 심리학 조교수 윌마 베인브리지(Wilma Bainbridge)는 말합니다.
이상의 기사는 2024년 4월 24일 MedicalXpress에 게재된 “Researchers map the spatio-temporal human brain dynamics of a visual image being recognized”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : https://medicalxpress.com/news/2024-04-spatio-temporal-human-brain-dynamics.html
* 추가정보 출처 : https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002564
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