뇌 신비의 해제: EPFL의 혁신적 개방 모델로 신경과학의 새 지평 열기

소요 시간: 2 분
에 의해 Maria Lopez
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3D 뇌 모델과 상호 연결된 신경망.

SeoulEPFL 연구진은 대뇌의 복잡한 부분인 해마와 감각 피질을 시뮬레이션한 대형 개방형 모델을 공개했습니다. 이 부분들은 기억을 형성하고 감각 정보를 처리하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 모델들은 이들 뇌 영역의 정밀한 3D 형태를 포함하고 있어 실험 데이터를 통한 향후 개선의 기초가 됩니다. 모델의 특징으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

  • 체성감각 영역의 해부학적 구조와 연결에 대한 세부 데이터.
  • 시냅스, 뉴런, 그리고 네트워크 수준의 생리학적 통찰.
  • 생체 내 조건에서 시냅스 가소성 과정을 포함한 연구.
  • 실험 데이터를 통합한 쥐 CA1 영역의 포괄적 모델.

전 세계에서 온 80명 이상의 과학자들이 협력하여 이 모델을 개발했습니다. 이 프로젝트는 복잡한 생물학적 데이터를 정교한 시뮬레이션으로 변환해야 했기 때문에 도전적이었습니다. 그 결과는 신경과학자들에게 유용한 도구가 되었고, 이제 그들은 뇌의 활동과 과정을 상세히 시뮬레이션하고 탐구할 수 있게 되었습니다.

과학자들은 뇌의 연결이 변화하는 방식인 시냅스 가소성에 대한 이해에서 진전을 이루었습니다. 이전 실험들은 이러한 변화를 단순하게 보이게 했지만, 현재의 모델은 실제 뇌의 복잡한 본성을 반영하고 있습니다. 이런 진전은 뇌가 어떻게 적응하고 학습하는지를 깊이 이해하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 또한, 이 모델들은 실험실 방법과 컴퓨터 시뮬레이션을 모방할 수 있어 새로운 형태의 연구를 가능하게 합니다. 예를 들어, 옵토제네틱스와 가상 뇌 손상을 조합한 실험이 가능합니다.

이 모델들은 공동 연구와 개방성을 촉진하는 오픈 사이언스의 흐름을 보여줍니다. 연구자들은 데이터, 가정, 방법을 공유함으로써 전 세계 과학 커뮤니티가 그들의 작업을 분석하고 검토할 수 있도록 합니다. 연구자들이 다양한 시나리오를 쉽게 탐색하고 분석할 수 있도록 도와주는 도구들도 제공되고 있습니다.

이 모델들은 연구를 넘어 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 신경 기술의 발전, 뇌-컴퓨터 인터페이스 개선, 그리고 뇌 질환 치료 방법 등에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 모델이 발전함에 따라, 뇌의 작동 원리와 문제가 발생할 때의 상황을 더 잘 이해하는 데 도움을 줄 것입니다. 다양한 분야의 과학자들이 함께 협력하여 이러한 개방형 뇌 모델을 개발하고 있으며, 이는 인간 사고와 뇌 건강을 이해하는 데 중요한 발걸음입니다.

연구는 여기에서 발표되었습니다:

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.3002861

및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다

Armando Romani, Alberto Antonietti, Davide Bella, Julian Budd, Elisabetta Giacalone, Kerem Kurban, Sára Sáray, Marwan Abdellah, Alexis Arnaudon, Elvis Boci, Cristina Colangelo, Jean-Denis Courcol, Thomas Delemontex, András Ecker, Joanne Falck, Cyrille Favreau, Michael Gevaert, Juan B. Hernando, Joni Herttuainen, Genrich Ivaska, Lida Kanari, Anna-Kristin Kaufmann, James Gonzalo King, Pramod Kumbhar, Sigrun Lange, Huanxiang Lu, Carmen Alina Lupascu, Rosanna Migliore, Fabien Petitjean, Judit Planas, Pranav Rai, Srikanth Ramaswamy, Michael W. Reimann, Juan Luis Riquelme, Nadir Román Guerrero, Ying Shi, Vishal Sood, Mohameth François Sy, Werner Van Geit, Liesbeth Vanherpe, Tamás F. Freund, Audrey Mercer, Eilif Muller, Felix Schürmann, Alex M. Thomson, Michele Migliore, Szabolcs Káli, Henry Markram. Community-based reconstruction and simulation of a full-scale model of the rat hippocampus CA1 region. PLOS Biology, 2024; 22 (11): e3002861 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002861
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