당신의 반려 동물도 시간을 느낄 수 있답니다.

Date: October 23, 2018
Source: Northwestern University
Summary:
A new study has found some of the clearest evidence yet that animals can judge time. By examining the brain's medial entorhinal cortex, the researchers discovered a previously unknown set of neurons that turn on like a clock when an animal is waiting.
 

당신은 반려 견에게 식사시간을 주고 있나요?

미국의 노스웨스턴대학 연구팀의 새로운 연구에 따르면 동물들이 시간을 판단할 수 있다는 명백한 증거를 발견했다고 합니다.
기억과 관련된 내후각피질(entorhinal cortex)은 동물이 시간을 느끼며 기다리는 것을 판단하는 일련의 뉴런이 있다고 합니다.

개들도 사람과 같이 일정 시간 규칙적인 생활을 할 수 있다는 것입니다. 하지만 대부분의 견주들은 개가 원하는 시간이 아닌 견주가 원하는 시간에 밥을 주고 산책을 시키고 있습니다.
이 실험이야기를 보고 나면 개에게도 시간이 있음을 알게될 것입니다.

새로운 연구에 따르면 '동물 뇌에는 타이밍 셀 (Timing Cell)이 있다.'고 합니다.

연구원 다니엘 돔벡(Daniel Dombeck)은 묻습니다."당신의 개는 어제와 같이 음식을 얻는데 두배나 오래 걸렸다는 것을 알고 있습니까?
이것은 동물들이 시간 간격을 측정하기 위해 도전할 때 두뇌에 시간을 명시적으로 표현한다는 것을 보여 주는 가장 설득력있는 실험 중 하나입니다."
이번 연구는 Nature Neuroscience 저널에 온라인으로 게재되었다 .
Dombeck은 노스 웨스턴의 와인버그 예술 대학 (Weinberg College of Arts and Sciences)의 신경 생물학 부교수입니다.
 

연구를 계획 할 때 Dombeck 팀은 기억과 관련된 뇌의 측두엽에 위치한 내후각피질 (entorhinal cortex)에 집중했습니다. 두뇌의 일부분은 일시적인 기억에서 공간 정보를 부호화하기 때문에, 부호화 시간을 담당 할 수 있다고 가정했다.

"모든 기억은 조금 다릅니다." 라고 Dombeck 연구실의 연구원인 James Heys가 말했습니다. "그러나 모든 일시적인 기억에는 공간과 시간이라는 두 가지 핵심적인 특징이 있습니다. 항상 특정 환경에서 발생하며 항상 정해진 시간 내에 구성됩니다."

그들의 가설을 시험하기 위해 Dombeck과 Heys는 가상의 "door stop" 이라는 실험을 설정했습니다. 실험에서 쥐는 가상 현실 환경에서 물리적인 러닝 머신을 실행합니다. 쥐는 궤도 중간에 위치한 문으로 복도를 따라 내려가는 것을 배웁니다. 6 초 후, 문이 열리고 쥐가 복도를 따라 가며 보상을 받습니다.

연구원은 여러 번의 교육을 거친 후 가상 현실에서 보이지 않는 문을 열었습니다. 새로운 시나리오에서, 쥐는 여전히 플로어의 변화하는 텍스처를 기반으로 보이지 않는 "문"이 어디에 있는지 알았습니다. 그리고 그것은 "보상"을 받기 위해 갑자기 트랙을 경주하기 전에 "문"에서 6 초를 기다렸다.

"여기 중요한 점은 쥐가 보이지 않기 때문에 문을 열거나 닫을 때 쥐가 알 수 없다는 것"이라고 Heys는 말했다. "이 작업을 효율적으로 해결할 수 있는 유일한 방법은 뇌의 내부 감각을 이용하는 것입니다."

가상 현실을 사용하여 Dombeck과 그의 팀은 문 열림과 같은 영향을 줄 수 있는 요소를 깔끔하게 제어 할 수 있습니다. "실제 환경에서는 문을 완전히 보이지 않게 할 수는 없습니다."라고 Dombeck은 말했습니다. "동물은 만지고, 듣고, 냄새를 맡거나, 어떤 식으로든 그것을 감지할 수 있었고, 시간을 판단할 필요가 없었으며, 문이 열렸을 때 느끼는 것일뿐입니다. 가상 현실에서는 모든 감각 단서를 제거 할 수있었습니다."

그러나 Dombeck과 그의 팀은 생쥐가 문 열림 작업을 계속해서 반복하는 것을 보는 것 이상을 했습니다. 그들은 실험을 한 걸음 더 나아가서 쥐의 두뇌 활동을 영상화했다. Dombeck과 Heys는 두뇌의 고해상도 이미징을 가능하게 하는 2 광자 현미경을 사용하여 쥐의 뉴런을 관찰했습니다.

"동물이 궤도를 따라 달리고 보이지 않는 문으로 가면 우리는 공간 인코딩을 제어하는?? 세포를 내보냅니다."라고 Dombeck은 말했습니다. "동물이 문에서 멈추면 그 세포가 꺼지고 새로운 세포가 켜지는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 놀랍고 새로운 발견이었습니다."

Dombeck은 이 "타이밍 셀"이 작동중인 동안에는 발사되지 않았다고 말했습니다. "휴식 중에는 세포가 활성화될뿐만 아니라 동물이 얼마나 쉬고 있는지를 실제로 부호화합니다."

더 이상 개는 참을 수 없는 멍청이가 아니라는 의미입니다. 

연구원들이 새로운 시간 인코딩 뉴런을 발견했으므로 신경 퇴행성 질환이 이 세포 세트에 어떻게 영향을 미치는지 연구할 수 있습니다.

"알쯔하이머병 환자들은 시간이 지났을 때를 잊어버렸다. "아마도 이것은 질병에 의해 영향을 받는 최초의 뇌 영역 중 하나인 entorhinal cortex의 기본 기능중 일부를 잃어 버렸기 때문일 것입니다."

"이것은 알츠하이머 병에 대한 새로운 조기 발견 테스트로 이어질 수 있다"고 Dombeck은 덧붙였다. "우리는 사람들에게 얼마나 많은 시간이 경과했는지 판단하거나 가상 현실 환경을 탐색하도록 요청할 수 있습니다. 인간이 본질적으로 '문을 닫는'일을 해야합니다."

*사이언스데일리 연구 내용을 부분 수정했습니다.