반복적인 연습은 작업 기억력을 향상시키고 뇌 경로를 변화시킵니다.

UCLA Health의 새로운 연구에 따르면, 반복적인 연습은 기술을 향상시키는 데 도움이 될 뿐만 아니라 뇌의 기억 경로에 상당한 변화를 가져온다는 사실이 밝혀졌습니다.

네이처 저널 에 게재되고 록펠러 대학과 협력하여 수행된 이 연구는 작업 기억이라고 알려진 정보를 저장하고 처리하는 뇌의 능력이 훈련을 통해 어떻게 향상되는지 알아내는 것을 목표로 했습니다.

이를 검증하기 위해 연구진은 쥐들에게 2주 동안 일련의 냄새를 식별하고 기억하도록 했습니다. 연구진은 쥐들이 이 과제를 수행하는 동안 신경 활동을 모니터링했는데, 새로 맞춤 제작한 현미경을 사용하여 전체 피질에 걸쳐 최대 73,000개의 뉴런의 세포 활동을 동시에 영상화했습니다.

이 연구는 생쥐가 시간이 지남에 따라 과제를 반복함에 따라 2차 운동 피질에 위치한 작업 기억 회로에 변화가 있음을 발견했습니다. 생쥐가 처음 과제를 학습하기 시작했을 때 기억 표상은 불안정했습니다. 그러나 과제를 반복적으로 연습한 후에는 기억 패턴이 안정, 즉 "결정화"되기 시작했다고 주저자이자 UCLA Health 신경과 전문의인 페이먼 골샤니 박사는 말했습니다.

광유전학적 억제가 작업 기억(WM) 과제 수행에 미치는 영향.
A. 실험 설정.
B. 지연-연관 WM 과제의 시행 유형; 3초 선택 기간 동안 핥기를 평가했으며, 초기 및 후기 지연 기간이 표시되었습니다.
C. 8개 세션에 걸친 학습 진행 상황(정답 비율로 측정).
D. 핥기가 표시된 예시 훈련 세션.
E. 각 에포크에 걸친 과제 수행에 미치는 광억제 효과(지연 기간의 4초째, P = 0.009; 지연 기간의 5초째, P = 0.005; 두 번째 냄새, P = 0.0004; 선택 기간의 첫 번째 초, P = 0.0001). 통계 분석은 대응 t-검정을 사용하여 수행했습니다.
F. 훈련 첫 7일 동안 지연 기간의 마지막 2초 동안 M2의 광억제는 과제 수행을 저해합니다. n = 4(stGtACR2 발현 마우스) 및 n = 4(mCherry 발현 마우스). 세션 1~10에 대한 2-표본 t-검정으로 결정된 P 값은 다음과 같습니다. P1 = 0.8425, P2 = 0.4610, P3 = 0.6904, P4 = 0.0724, P5 = 0.0463, P6 = 0.0146, P7 = 0.0161, P8 = 0.7065, P9 = 0.6530, P10 = 0.7955. c, e, f의 경우 데이터는 평균 ± sem NS로 표시되며 유의하지 않습니다. *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.01, ***P ≤ 0.001, ****P ≤ 0.0001.
출처: Nature(2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07425-w

골샤니는 "뇌의 각 뉴런이 하나의 음표처럼 들린다고 상상해 보면, 뇌가 작업을 수행하는 동안 생성하는 멜로디는 매일 달랐지만, 동물들이 작업을 계속 연습할수록 점점 더 정교하고 유사해졌습니다."라고 말했습니다.

이러한 변화는 반복적인 연습을 통해 성과가 더 정확하고 자동화되는 이유에 대한 통찰력을 제공합니다.

골샤니는 "이번 발견은 학습과 기억에 대한 우리의 이해를 증진시킬 뿐만 아니라 기억 장애와 관련된 문제를 해결하는 데에도 중요한 의미를 갖는다"고 말했다.

이 작업은 UCLA 프로젝트 과학자인 아라쉬 벨라파드 박사가 록펠러 대학의 알리파샤 바지리 박사 그룹과 긴밀히 협력하여 수행했습니다.