정서적 뇌 회로 성숙의 원리
Aug 07, 2023
포유류의 뇌는 중첩되고 삽입된 회로로 구성되어 있으며 광범위한 정보는 감각(시각, 청각) 및 운동 회로의 성숙에 초점을 맞춥니다(1-3). 그러나 보상, 스트레스 및 두려움 관련 행동을 제어하는 것을 포함하여 "감정적" 뇌 회로의 성숙 원리에 대해서는 알려진 바가 훨씬 적습니다.
포유류는 고도의 지능과 기억력을 가진 동물의 일종으로, 뇌의 구조와 기능은 오랜 진화 과정에서 지속적으로 개선되고 강화되었습니다. 우리 모두가 알다시피, 인간은 포유류 중에서 가장 지능적인 종이며 우리의 대뇌는 IQ의 원천입니다.
뇌와 기억의 관계는 뗄래야 뗄 수 없는 관계로, 인간뿐만 아니라 다른 많은 포유류도 강력한 기억 기능을 가지고 있습니다. 예를 들어, 많은 동물은 자신의 영역, 먹이 공급원, 이동 경로를 기억하며, 이 모든 것은 생존에 필수적입니다. 연구에 따르면 포유류 뇌의 해마와 전두엽 피질은 기억 형성과 저장에 가장 중요한 영역입니다.
또한 포유류는 다양한 생활 환경과 필요에 적응하기 위해 오랜 진화 기간 동안 다양한 기억 전략을 개발했습니다. 예를 들어 코끼리와 돌고래는 음성 기억을 사용하고 원숭이와 다람쥐는 공간 기억을 사용하며 개미와 벌은 화학적 기억을 사용합니다.
뇌와 기억의 관계는 매우 밀접하기 때문에 우리는 지능과 기억을 소중히 여기고 끊임없이 새로운 지식을 배우고 탐구하며 뇌의 건강과 활력을 유지해야 합니다. 동시에 우리는 다른 포유류가 강력한 기억력과 지능을 계속해서 발휘할 수 있도록 그들의 생활 환경에 관심을 기울이고 보호해야 합니다. 자연의 생태환경을 함께 지키고 보호해야만 더 많은 지혜와 행복을 얻을 수 있습니다. 그런 면에서 우리 인간도 면역력을 길러야 합니다. Cistanche는 또한 기억력과 학습에 중요한 아세틸콜린 및 성장 인자의 수준을 증가시키는 것과 같은 신경 전달 물질의 균형을 조절할 수 있기 때문에 면역력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 학습은 매우 중요합니다. 또한 고기는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌에 충분한 영양과 에너지를 공급하여 뇌의 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
출생 후 초기의 민감한 시기에 환경으로부터의 감각 입력은 부정적이거나 긍정적인 이미지, 냄새 및 소리가 성인기의 감정과 행동에 영향을 미치는 것과 마찬가지로 감정 회로 발달에 중요한 영향을 미친다는 증거가 있습니다.
감정 회로의 교란된 작동은 정신 질환과 물질 사용 장애의 근간을 이룹니다. 따라서 이러한 회로의 개발을 안내하는 원리에 대한 향상된 인식은 인간 건강을 이해하는 데 중요합니다.
발달 전반에 걸친 감각 회로의 확립은 뉴런 이동 및 시냅스 구성을 포함하여 유전적 및 분자적으로 구동되는 사건의 초기 단계를 포함합니다.
이후의 시냅스 강화 또는 가지치기는 성숙한 회로를 조각하는 네트워크 활동 의존 프로세스입니다(4). 이 프로세스에 중요한 네트워크 활동은 차례로 회로별 감각 입력(예: 톤, 빛 또는 터치 시퀀스)에 의해 구동됩니다. 또한 감각 신호 기반 네트워크 활동은 중요하거나 민감한 기간 동안 발생해야 합니다(1-3).
그러나 인간과 다른 포유류의 복잡한 행동과 그러한 행동에 기여하는 계산, 결정 및 감정을 실행하려면 추가 뇌 회로가 필요합니다.
이들은 환경 신호를 인코딩 및 처리하는 네트워크와 신체 내부 상태를 전달하는 신경 투사로부터 수렴 정보를 수신합니다(그림 참조).
인간 행동(예: 기억은 인지적일 수 있지만 "본능"은 감정적일 수 있음)에 따라 "감정적" 또는 "인지적"으로 간주되는 이러한 상위 회로는 복잡한 행동을 유도하기 위해 수많은 정보 스트림을 판단합니다. 감정 회로의 구조와 기능에 대한 발견이 증가하고 있는 반면, 감정 회로의 발달, 특히 성숙에 대한 환경 신호의 영향은 여전히 잘 알려져 있지 않습니다.
출생 후 초기에 감각 신호가 감정 회로 성숙에 미치는 영향에 초점을 맞추면서 예측할 수 없는 일련의 환경 신호가 감정 회로 발달 및 개선에 영향을 미치고 감정 질병에 대한 취약성을 촉진한다고 제안합니다.
감정 회로는 전두엽 피질 영역, 시상 핵, 해마, 편도체, 시상 하부 핵 및 추가 피질 하부 영역으로 구성됩니다.
이러한 회로의 조정된 활동에는 구성 요소의 성숙과 통합 연결의 추가 개선이 필요합니다. 감정 회로 성숙의 본질에 대한 많은 질문이 완전히 해결되지 않은 반면, 감각 및 기억 회로 발달 모두에서 얻은 정보는 유익합니다. 두 프로세스에 공통적인 계층 개념은 다음과 같습니다. 시각, 감각-운동 및 청각 회로에서 발달은 말초 신호 수신 뉴런에서 피질에 대한 1차 시상 핵으로 진행되고, 그 다음 2차 시상 핵 및 피질 영역으로 진행됩니다. 차례로 상위 감정 및인지 회로에 참여합니다.
특히, 각 감각 회로에 대한 적절한 환경 신호는 1차 뉴런의 유전자 발현과 세포 정체성을 지정하고 이러한 뉴런의 활동은 피질 표적의 정체성과 기능을 지정합니다.
감정(예: 보상) 회로 내의 뉴런은 감각 회로 출력에 대한 표적 세포로 기능하므로 그들의 정체성과 활동은 삽입된 감각 회로로부터의 입력에 의해 구동될 수 있습니다. 이 아이디어를 뒷받침하기 위해 감각 입력의 박탈은 감정 통합 회로에 속하는 기본 감각 릴레이 뉴런과 상위 뉴런 모두의 시냅스 연결을 교란시킵니다(5).
일단 기본 회로가 확립되면 감정 회로의 추가 조각에는 시냅스의 수 및/또는 강도의 양적 변화와 주요 뇌 영역(허브 노드)에 있는 뉴런의 시냅스 보완에 대한 세포 유형별 신경 프로젝션의 상대적 기여도 변화가 포함됩니다. ) 회로의. 이 모델에서 통합적 감정 회로의 계층적 발달은 내부 신체 상태를 전달하는 중계 뉴런의 것과 결합된 감각 네트워크의 환경 신호 의존적 성숙과 함께 시작됩니다.
감각 환경 신호의 영향을 받는 유사한 회로 발달 계층이 학습 및 기억 해마 회로에서 발생합니다. 여기에서 환경의 감각 신호는 피질의 연합 영역을 통해 이 네트워크의 계층적 시공간적 성숙의 첫 번째 단계인 내측 내후각 피질의 표면층 뉴런으로 전달됩니다.
이들의 시냅스 신호(활성) 시퀀스는 삼시냅스 경로를 따라 이어지는 해마 뉴런을 포함하는 회로 성숙의 후속 단계를 구동하고, 뒤이어 심부 측면 내후각 피질 세포가 이어집니다(6). 학습 및 기억 회로 발달의 단계적 활동 의존적 진행을 지원하기 위해 마우스 네트워크의 모든 단계에서 흥분성 활동을 침묵시키면 하류 뉴런의 성숙이 손상되지만 상류 뉴런의 성숙은 손상되지 않습니다.
따라서 감각 및 기억 회로 발달의 정보는 민감한 기간 동안 발생하는 여러 유형의 감각 신호가 초기 감정 회로의 1차 및 상위 구성 요소의 시냅스 연결을 설정하는 데 필요함을 시사합니다(2, 3, 5, 7).
그러나 감정 네트워크의 복잡한 행동 출력을 실행하는 것과 관련된 기능적 연결의 후속 개선이 감각 신호에 의존하는지 여부와 그러한 신호의 소스 및 특성은 불분명합니다.
인간 연구는 감정 회로의 발달과 기능에 대한 환경의 초기 생애 감각 신호의 강력한 영향을 지원합니다(8). 이러한 입력의 잠재적인 출처와 특성은 불분명한 상태로 남아 있지만, 새로운 증거에 의해 뒷받침되는 기초 연구는 감정 회로의 성숙에 대한 두드러진 감각 입력이 발달 중인 인간(또는 설치류)의 근접 환경에서 발생한다는 것을 나타냅니다.
이러한 감정 회로가 발달하는 민감한 기간 동안 - 서로 다른 연령대에 입양된 루마니아 고아에 대한 무작위 통제 연구(9)와 인간과 설치류를 대상으로 한 최근 작업(8)에서 각각 생후 2년과 2주를 포괄하는 것으로 나타났습니다. -주요 근접 환경은 부모로 구성됩니다.
따라서 부모의 감각 입력은 감정의 성숙과 기본 회로에 영향을 미치는 중요한 매개변수일 수 있습니다.
정서적 뇌 회로의 성숙을 촉진하거나 방해하는 부모 및 기타 환경 감각 신호의 특성은 풍부한 관찰 및 기계론적 연구를 끌어들였습니다(9-13). 인간 연구에서 대부분의 관심은 유아의 요구에 대한 부모의 신호(예: 민감도, 반응성)의 존재, 양 및 품질에 집중되었으며, 특히 아버지의 행동보다는 어머니의 행동에 중점을 두었습니다(8).
그러나 청각 네트워크의 성숙에 영감을 받은 연구는 부모 신호의 긍정적 또는 부정적 가치뿐만 아니라 정서적 회로의 성숙에서 패턴이나 순서에서도 중요한 역할을 지원합니다(1, 12).
인간의 경우, 유아에 대한 모성 감각 신호의 예측할 수 없는(높은 엔트로피) 시퀀스는 감정과 행동의 열악한 제어(노력 제어)(13), 이후의 정신적 취약성과 외상 후 스트레스 장애의 위험에 대한 확립된 예측 인자를 포함하여 지속적인 불리한 정서적 결과를 예측합니다. 인생에서. 특히 통제된 마우스 및 쥐 연구에서 예측할 수 없는 댐 행동 시퀀스는 비정상적인 감정 회로 성숙과 결과적으로 새끼의 즐거움과 유사한 행동을 방해했습니다(11, 12, 14).
예측 가능하거나 예측할 수 없는 부모 유래 감각 신호 시퀀스가 특정 뇌 회로의 성숙을 조절하는 메커니즘은 이제 막 등장하고 있습니다. 예를 들어, 예측할 수 없는 마우스 모성 관리 행동의 시퀀스는 스트레스 및 기타 감정 회로에 기여하는 주요 뇌 노드의 시냅스 연결에 영향을 미칩니다.
특히, 출생 후 민감한 초기 기간 동안 예측할 수 없는 관리 순서(그러나 전반적으로 동일한 양의 관리)를 나타내는 어미에 의해 양육된 마우스는 스트레스에 민감하고 조절성 코르티코트로핀 방출 호르몬(CRH)을 발현하는 시상하부에서 기능적 흥분성 시냅스의 밀도가 증가했습니다. 뉴런(14).
이 비정상적인 시냅스 연결은 나중에 급성 및 만성 스트레스에 대한 행동 및 호르몬 반응을 방해합니다. CRH 세포에 대한 흥분성 시냅스의 풍부한 지속성에 대한 메커니즘은 인접한 미세아교세포 뇌 세포에 의한 이러한 흥분성 시냅스의 정상적인 발달 가지치기의 감쇠를 포함합니다.
구체적으로, 식세포(시냅스 삼킴) 미세아교세포 Mer 티로신 키나아제 수용체(MERTK)의 발현과 기능이 모두 감소합니다. 이것이 미세아교세포에 대한 예측할 수 없는 신호의 직접적인 영향 때문인지 또는 미세아교세포에 대한 신경 신호가 교란된 것인지 여부는 아직 알려지지 않았습니다.
인간에 대한 연구는 예측할 수 없는 감각 신호 시퀀스와 영유아의 뇌 회로 성숙에 미치는 잠재적 영향이 감정적 결과의 상당한 부분을 설명할 수 있음을 시사합니다(13).
미국과 핀란드의 전향적 연구는 예측할 수 없는 일련의 산모 행동이 노력 조절에 결함을 예고했으며, 이러한 영향은 영아의 요구에 대한 산모의 민감성(산모의 질을 측정하는 일반적인 척도)을 포함하여 다른 중요한 초기 생애 변수에 대한 수정에도 불구하고 지속된다는 것을 발견했습니다. 돌봄 행동), 사회경제적 지위, 산모의 우울 증상(13).
감정 회로의 기능적 성숙에 대한 초기 생애 신호의 예측할 수 없는 시퀀스의 지속적인 영향에 대한 발견은 향후 연구를 위한 길을 제시합니다. 예를 들어 일련의 감각 신호는 이미 발달하고 있는 감정 네트워크 내에서 신경 활동을 주도할 수 있습니다. 또한 감각 및 기억 회로와 유사한 특정 감정 회로 내에서 시냅스 정제 및 성숙의 계층적 진행이 있는지 여부도 알 수 없습니다. 예측할 수 없는 일련의 감각 신호에 가장 민감한 세포 집단(예: 시상하부 CRH 세포)에 대한 추가 조사가 필요합니다. 또한 예측할 수 없는 어린 시절의 신호로 인해 감정 회로 작동의 지속적인 결함을 예방하거나 개선할 수 있습니까?
비침습적 광유전학(15)을 포함한 새로운 기술은 민감한 기간 또는 그 이후에 다른 시점에서 특정 세포 집단을 활성화하는 예측 가능하거나 예측할 수 없는 신호 시퀀스를 전달할 수 있습니다. 동물 모델에서의 이러한 실험은 예측 가능한 신호 시퀀스의 관리가 예측할 수 없는 환경에서의 양육으로 인한 정서적 유사 행동의 결손을 극복하고 어린이의 행동 개입을 알릴 수 있는지 여부를 테스트할 수 있습니다. 실제로 여기에 설명된 개념적 프레임워크는 상당한 잠재적 이점을 가지고 있습니다. 예측할 수 없는 초기 감각 신호 패턴이 감정 회로의 정상적인 성숙을 방해하여 정신 질환에 대한 취약성을 초래한다면 이러한 비정상적인 패턴은 예방적 또는 중재적 행동 접근 방식으로 완화될 수 있습니다. 8).
감사의 말
귀중한 토론을 해주신 CM Gall, G. Lynch, T. Hensch에게 감사드립니다. 저자는 National Institutes of Health(P50 MH096889, MH73136 및 NS108296 보조금), Bren Foundation 및 Hewitt Foundation for Biomedical Research의 지원을 받습니다.
참조 및 참고 사항
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For more information:1950477648nn@gmail.com
