구강안면 움직임은 동물의 감정을 드러냅니다.

Sep 13, 2023

요약:연구자들은 쥐의 지시받지 않은 구안면 움직임의 메커니즘을 밝혀 동물의 감정에 대한 흥미로운 통찰력을 제공합니다.

연구팀은 복부피개영역(VTA)의 도파민 뉴런을 자극하면 구강안면 움직임이 유발된다는 사실을 발견했다. 추가 조사에서는 보상 기반 학습 작업 중에 이러한 움직임의 두 가지 유형, 즉 보상 기대에 따른 일시적인 행동과 보상을 받을 때 적극적이고 지속적인 움직임이 밝혀졌습니다.

이러한 발견은 정신 건강 상태에 대한 진단 및 치료 전략을 개선하고 동물 복지를 향상시킬 수 있습니다.

중요한 사실:

원천:후지타 보건대학

동물의 경우 운동이나 손질과 같은 움직임이 대뇌 피질 내의 신경 활동에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 더욱이, 최근 연구에서는 신경 활동의 이러한 변화가 특정 영역에만 국한되지 않고 뇌의 피질 및 피질하 영역 전반에 걸쳐 퍼져 있음을 시사합니다.

흥미롭게도 보상 기반 학습 작업을 위해 훈련된 동물에서는 이러한 자발적인 움직임(교육을 받지 않고 불필요함에도 불구하고)이 작업 이벤트에 맞춰 조정될 수 있으며 작업 중 신경 활동에 크게 기여할 수 있습니다.

특히, 코와 수염과 같은 구강안면 부분의 움직임은 생쥐의 뇌 전체 신경 활동과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 자극-보상 연관 훈련을 받은 쥐는 보상 예측 신호에 따라 수염을 움직이고 구강안면 움직임을 나타냅니다.

그러나 뇌가 이러한 "지시받지 않은" 움직임을 생성하고 조정하는 기본 메커니즘은 아직 많이 알려져 있지 않습니다.

그러나 이제 Fujita Health University의 Takayuki Yamashita 교수와 공동 저자인 생리학과의 Wan-Ru Li가 이끄는 연구팀은 쥐의 이러한 구강안면 움직임에 대한 흥미로운 통찰력을 밝힙니다.

이번 연구는 야마시타 타카유키 교수, 나카노 타카시 부교수, 요시모토 준이치로 교수를 포함해 후지타 보건대학교 국제뇌과학센터(ICBS) 회원들의 공동 노력으로 이루어졌습니다.

2023년 8월 2일 Current Biology 저널에 발표된 이 연구는 이러한 매우 특징적인 구강안면 움직임과 관련된 신경과학을 보여줍니다.

근본적인 메커니즘을 연구하기 위해 연구자들은 먼저 쥐의 수염 움직임 데이터를 분석했습니다. 물을 핥는 보상에 대해 잘 훈련된 쥐는 보상 예측 큐 제시 직후 빠른 수염 움직임을 보인 반면, 훈련되지 않은 초보 쥐는 그러한 움직임을 나타내지 않았습니다.

이러한 작업 정렬 수염 움직임이 수염 감각과 관련된 작업에 특정한지 여부를 조사하면서 연구자들은 소리 보상 연관과 관련된 작업에서도 유사한 수염 움직임을 관찰했습니다.

위의 작업에는 물 보상이 포함되어 있지만 팀은 액체 보상을 제공하지 않고 지시받지 않은 구강안면 움직임을 유도하는 실험을 추가로 수행했습니다. 보다 구체적으로, 팀은 동기 부여 및 보상 시스템에서 중요한 역할을 하는 쥐 중뇌의 영역인 복부 피개 영역(VTA)의 도파민(DA) 뉴런을 자극했습니다. 그 후 연구팀은 VTA DA 뉴런을 자극하면 구강안면 움직임이 유발된다는 사실을 발견했습니다.

결과에 대해 야마시타 교수는 “VTA의 도파민 뉴런은 뇌의 보상 처리에 관심이 있는 신경과학자들 사이에서 매우 인기 있는 세포이며, 그 역할에 대해 많은 논문이 발표되었습니다. 그러나 우리의 연구는 그들의 활동이 구강안면 운동을 유발할 수 있다고 보고한 최초의 연구입니다. ”

또한, 기계 학습과 관련된 광범위한 실험에서는 보상 기반 학습 작업 중에 관찰된 두 가지 뚜렷한 구강안면 움직임, 즉 보상 기대 시 일시적인 구강안면 동작과 보상을 받을 때 적극적이고 지속적인 구강안면 움직임이 밝혀졌습니다.

이 연구는 또한 수염 움직임을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 쥐 뇌의 영역인 수염 일차 운동 피질(wM1)이 이러한 움직임을 유발하는 인과적 역할을 밝히는 데 도움이 되었습니다.