.A Grain of Brain, 523 Million Synapses, and the Most Complicated Neuroscience Experiment Ever Attempted
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뇌 한 알, 5억 2,300만 개의 시냅스, 그리고 지금까지 시도된 가장 복잡한 신경과학 실험
앨런 연구소 제공2025년 4월 14일 뇌 연결 배선 맵 개념 과학자들은 전례 없는 수준으로 뇌의 구조와 활동을 지도화하여 신경 전달의 새로운 원리를 밝혀냈습니다. MICrONS 프로젝트의 성공은 지능과 뇌 질환에 대한 우리의 이해 방식을 혁신할 수 있습니다. 이 프로젝트는 지금까지 시도된 가장 복잡한 신경과학 실험으로 여겨집니다. 출처: SciTechDaily.com
150명이 넘는 과학자로 구성된 팀이 한때 불가능해 보였던 일을 해냈습니다. 포유류 뇌의 작은 부분에 대한 완전한 배선 및 활동 지도를 만든 것입니다. MICrONS 프로젝트의 일환으로 진행된 이 연구는 야심과 범위 면에서 인간 게놈 프로젝트에 버금갑니다. 최첨단 AI, 현미경, 그리고 팀워크를 활용하여 20만 개가 넘는 뇌세포와 수백만 개의 시냅스를 매핑합니다. 연구진은 여러 가지 발견을 통해 억제 뉴런이 어떻게 다른 뉴런에 선택적으로 영향을 미치는지에 대한 놀라운 새로운 법칙을 밝혀냈습니다.
이를 통해 사고, 기억, 그리고 알츠하이머병과 같은 질환이 세포 상호작용을 통해 어떻게 발현되는지에 대한 통찰력을 제공했습니다. 이 업적은 뇌 과학과 의학적 혁신에 새로운 시대를 여는 문을 열었습니다. 뇌의 배선 코드 해독 과학자들은 모래알만 한 작은 뇌 조직 조각에서 한때 불가능해 보였던 것을 달성했습니다.
바로 뇌 일부의 상세하고 기능적인 배선도를 만드는 것입니다. 1979년, 분자생물학자 프랜시스 크릭은 "1세제곱밀리미터 크기의 뇌 조직과 그 안의 모든 뉴런이 작동하는 방식에 대한 정확한 배선도를 만드는 것은 [불가능할 것이다]"라고 예측했습니다. 하지만 이제 7년간의 연구 끝에 전 세계 150명이 넘는 과학자와 연구자들이 그 비전을 현실에 한 걸음 더 가까이 가져왔습니다. MICRONS 프로젝트 뇌세포 이 이미지는 MICRONS 프로젝트에서 재구성된 12만 개의 뇌세포(뉴런 + 아교세포) 중 1,000개 이상의 부분 집합을 보여줍니다.
재구성된 각 뉴런은 서로 다른 무작위 색상을 가지고 있습니다. 이 이미지에서는 빛나는 뉴런에 색상이 지정되어 있습니다. 출처: Forrest Collman/Allen Institute MICrONS 프로젝트: 역사적인 뇌 매핑 혁신 피질 네트워크 기반 기계 지능(MICrONS) 프로젝트는 포유류 뇌의 가장 상세한 배선도를 제작했습니다. 4월 9일 네이처( Nature) 계열 학술지에 게재된 10편의 과학 논문을 통해 발표된 이 결과는 뇌의 구조와 기능, 특히 시각 체계에 대한 전례 없는 통찰력을 제공합니다. MICrONS Explorer를 통해 제공되는 이 데이터세트는 총 1.6페타바이트(PB)로, 22년간의 HD 연속 영상과 거의 같은 용량입니다.
"이번 Nature 특별호에 게재된 MICrONS 연구 성과는 신경과학에 있어 획기적인 전환점이며, 그 혁신적 잠재력은 인간 게놈 프로젝트와 비견될 만합니다." 이 연구를 조정한 전 IARPA 프로그램 매니저인 데이비드 A. 마코위츠 박사의 말입니다. "IARPA의 MICrONS 프로그램에 대한 획기적인 투자는 기존의 기술적 한계를 깨고, 지능을 이해하는 데 필요한 규모로 신경 구조와 기능의 관계를 연구할 수 있는 최초의 플랫폼을 구축했습니다. 이 성과는 우리의 집중적인 연구 접근 방식을 입증하고 향후 전체 뇌 수준으로 확장할 수 있는 토대를 마련합니다."
뇌의 3D 청사진 구축 베일러 의과대학의 과학자들은 특수 현미경을 사용하여 생쥐의 시각 피질 1세제곱밀리미터 부분에서 다양한 영화와 유튜브 영상을 시청하는 동안 뇌 활동을 기록하는 것으로 시작했습니다. 이후 앨런 연구소 연구원들은 같은 세제곱밀리미터의 뇌를 사람 머리카락 두께의 400분의 1 두께인 25,000개 이상의 층으로 얇게 자른 후, 전자 현미경 배열을 사용하여 각 조각의 고해상도 사진을 촬영했습니다.
마지막으로 프린스턴 대학교 의 또 다른 팀은 인공지능 과 머신러닝을 사용하여 세포와 연결망을 3차원 입체로 재구성했습니다. 뇌 활동 기록과 결합한 결과, 지금까지 나온 뇌의 가장 큰 배선도와 기능 지도가 탄생했는데, 여기에는 20만 개가 넘는 세포, 4km에 달하는 축삭(다른 세포에 연결되는 가지), 5억 2,300만 개의 시냅스(세포를 연결하는 지점)가 들어 있습니다. 신경 연결의 숲 "그 작은 점 안에는 아름다운 숲과 같은 완전한 건축물이 있습니다." 13년 전 앨런 연구소에 이 분야를 소개한 전자현미경 연결체학의 초기 창시자 중 한 명이자 선임 연구원인 클레이 리드(Clay Reid, MD, Ph.D.)는 이렇게 말했습니다.
"여기에는 신경과학의 다양한 분야에서 우리가 알고 있던 온갖 연결 규칙들이 있으며, 재구성 과정 자체를 통해 기존 이론들을 검증하고 이전에는 아무도 본 적 없는 새로운 것을 발견할 수 있기를 기대할 수 있습니다." 연구 결과는 새로운 세포 유형, 특성, 조직 및 기능 원리, 그리고 세포 분류의 새로운 방식을 밝혀냈습니다.
-가장 놀라운 발견 중 하나는 뇌 내 새로운 억제 원리의 발견이었습니다. 과학자들은 이전에 신경 활동을 억제하는 억제 세포를 다른 세포의 활동을 약화시키는 단순한 힘으로 생각했습니다. 그러나 연구자들은 훨씬 더 정교한 수준의 의사소통을 발견했습니다. 억제 세포는 무작위적으로 행동하지 않습니다.
오히려 어떤 흥분 세포를 표적으로 삼을지 매우 선택적으로 조절하여 네트워크 전체에 걸친 조정 및 협력 시스템을 구축합니다. 어떤 억제 세포는 함께 작용하여 여러 흥분 세포를 억제하는 반면, 어떤 억제 세포는 특정 유형의 세포만을 표적으로 삼아 더욱 정밀하게 작용합니다. 뇌 억제의 놀라운 발견 "이것은 여러 면에서 미래입니다."라고 베일러 의과대학과 스탠퍼드 대학교에서 이 프로젝트를 주도한 과학자 중 한 명인 안드레아스 톨리아스 박사는 설명했습니다.
"MICrONS는 행동 수준에서 신경 활동의 표상 수준, 심지어 분자 수준까지 다양한 분석 단계를 아우르는 뇌 기반 모델을 구축하는 랜드마크가 될 것입니다." 이것이 과학과 의학에 의미하는 바 뇌의 형태와 기능을 이해하고, 뉴런 간의 세부적인 연결을 전례 없는 규모로 분석할 수 있는 능력은 뇌와 지능 연구에 새로운 가능성을 열어줍니다. 또한 알츠하이머병, 파킨슨병, 자폐증, 조현병과 같이 신경 전달 장애를 수반하는 질환에도 영향을 미칩니다. 앨런 연구소 부연구원인 누노 다 코스타 박사는 "고장 난 라디오가 있는데 회로도를 가지고 있다면 수리하기가 더 수월할 것입니다."라고 말했습니다.
"우리는 이 모래알에 대한 일종의 구글 지도 또는 청사진을 제시하고 있습니다. 앞으로 이를 활용하여 건강한 쥐의 뇌 배선과 질병 모델의 뇌 배선을 비교할 수 있을 것입니다." 빅 사이언스, 빅 협업 MICrONS 프로젝트는 앨런 연구소, 프린스턴, 하버드, 베일러 의과대학, 스탠퍼드 등 여러 대학의 과학자와 연구자 150명 이상이 협력하여 추진하는 프로젝트입니다. 앨런 연구소 데이터 및 기술 부소장인 포레스트 콜먼 박사는 "이런 대규모 팀 규모의 과학 연구를 수행하려면 많은 협력이 필요합니다."라고 말했습니다.
"사람들이 큰 꿈을 꾸고, 명백히 해결 불가능한 문제를 해결하기로 합의해야 하며, 그것이 바로 발전이 이루어지는 방식입니다." 협력적인 글로벌 노력은 IARPA(Intelligence Advanced Research Projects Activity)와 국립보건원 의 BRAIN Initiative®( 혁신적 신경기술 발전을 통한 뇌 연구 이니셔티브 )의 지원을 통해 가능했습니다 . 미래 치료를 위한 기초 "BRAIN 이니셔티브는 다양한 분야의 과학자들을 한데 모아 단독으로는 달성할 수 없는 복잡하고 어려운 연구를 수행하는 데 중요한 역할을 합니다."라고 BRAIN 이니셔티브®의 책임자인 존 응아이 박사는 말했습니다.
"뇌의 연결 방식과 같은 기초 과학의 구성 요소는 뇌 손상과 질병을 더 잘 이해하고 치료법과 완치법을 임상적으로 적용하는 데 필요한 토대입니다." 모래알만 한 크기의 뇌에서 얻은 신경 연결, 형태, 기능 지도는 단순한 과학적 경이로움을 넘어, 생각, 감정, 의식의 불가사의한 기원을 이해하는 데 한 걸음 더 다가간 것입니다. 1979년 프랜시스 크릭이 처음 구상했던 "불가능한" 과제가 이제 현실에 한 걸음 더 다가왔습니다.
참고문헌: MICrONS 컨소시엄의 "마우스 시각 피질의 여러 영역에 걸친 기능적 연결체학", 2025년 4월 9일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-025-08790-w
.Astrophysicists Discover That Millions of Interstellar Objects Could Be Hiding in Our Solar System
천체물리학자들은 수백만 개의 성간 천체가 우리 태양계에 숨어 있을 수 있다는 사실을 발견했습니다
Jeff Renaud, Western University 작성2025년 4월 11일 태양계 궤도 원 그림
연구자들은 알파 센타우리가 현재 우리 태양계에 있는 수백만 개의 성간 천체의 기원일 수 있다고 추정하며, 그중 일부는 무해하게 지구에 도달할 가능성도 있다고 합니다. 이는 항성계의 상호 연결된 본질을 강조합니다. 우리 태양계 밖에서 왔다는 의미에서 "외계"로 여겨지는 이러한 천체들은 먼 세계의 물질과 역학을 엿볼 수 있는 희귀한 기회를 제공하며, 우리 우주가 예전에 생각했던 것보다 훨씬 더 밀접하게 연결되어 있다는 생각을 뒷받침합니다.
우리 태양계와 근처의 알파 센타우리계 내의 성간 활동을 시뮬레이션하기 위한 새로운 모델이 개발되었습니다. 우리 태양계 내부에서 성간 물질이 발견되었지만, 과학자들은 여전히 그 기원과 이곳에 도달한 과정을 알아내기 위해 노력하고 있습니다. 천체물리학자 콜 그레그와 폴 비거트가 이끄는 웨스턴 대학교 의 최근 연구는 우리 은하에서 가장 가까운 항성계인 알파 센타우리를 유망한 천체로 지목합니다. 이 연구는 알파 센타우리가 추가 연구의 핵심 후보인 이유를 설득력 있게 제시합니다.
해당 연구는 3월 6일 The Planetary Science Journal 에 게재되었습니다 . 성간 천체란 무엇인가? 성간 천체는 소행성이나 혜성처럼 항성에 중력적으로 구속되지 않은 천체입니다.
다른 태양계에서 온 천체는 충돌을 통해 성간 공간으로 튕겨 나가거나, 행성이나 항성의 중력에 의해 튕겨 나갈 수 있습니다. 출처: 웨스턴 대학교 물리학과 천문학 박사 과정생인 그레그는 우리 태양계인 알파 센타우리와, 우리 은하 내에서 두 행성 사이의 성간 활동(가스, 먼지, 기타 우주 물질의 이동)을 연구하기 위한 컴퓨터 모델을 개발했습니다. 그는 단일 태양계인 우리 태양계의 물리 법칙을 이용하여 세 개의 태양을 가진 태양계인 알파 센타우리의 성간 활동을 시뮬레이션했습니다.
알파 센타우리가 어떻게 우리 방향으로 물체를 보낼 수 있을까? "우리는 우리 태양계를 통해 거대 행성들이 우주에 약간의 혼란을 가져온다는 것을 알고 있습니다. 행성들은 궤도를 교란시키고 물체의 속도에 약간의 추가적인 가속력을 더하는데, 이것이 행성들이 태양의 중력에서 벗어나는 데 필요한 전부입니다."라고 Gregg는 말했습니다. "이 모델을 위해 우리는 알파 센타우리가 우리 태양계와 유사한 움직임을 보인다고 가정했습니다.
다양한 분출 속도 시나리오를 시뮬레이션하여 알파 센타우리 계에서 얼마나 많은 혜성과 소행성이 빠져나갈지 추정했습니다." 그레그와 비에거트가 옳고 알파 센타우리가 실제로 우리 태양계와 비슷한 속도로 물질을 방출한다면, 그들은 (속도와 방향을 고려하여) 지름 100m 이상의 성간 천체가 이 삼중성계에서 유래하여 현재 오르트 구름(우리 태양계를 둘러싼 얼음 천체, 대부분 혜성으로 이루어진 껍질) 안에 있을 것으로 추정합니다.
폴 비거트와 콜 그레그 (왼쪽부터) 물리학 및 천문학 교수 폴 비거트와 박사과정생 콜 그레그는 우리 태양계에서 발견된 성간 물질이 바로 옆 태양계인 알파 센타우리에서 유래했을 가능성을 연구하기 위한 컴퓨터 모델을 개발했습니다. 사진 제공: 제프 르노/웨스턴 커뮤니케이션즈
알파 센타우리가 우리 태양계에 더 가까이 접근함에 따라 이 숫자는 계속 증가할 것이며, 가장 가까이 접근하는 시점은 약 28,000년 후로 예상됩니다. "알파 센타우리가 물질을 방출하고 있다고 가정하면(실제로 그래야 하고), 그 물질 중 일부가 우리에게 도달할 가능성이 충분히 있습니다." 소행성과 지구 근처 천체 등 80개 이상의 소행성을 발견한 물리학 및 천문학 교수인 비거트의 말이다.
서양 과학자 로버트 웨릭은 2017년 10월 19일 하와이 할레아칼라 천문대의 팬스타스 망원경을 사용하여 최초로 확인된 성간 천체 '오우무아무아'를 발견했습니다. '오무아무아'는 길이가 100~1,000m로 추정되는 작고 붉은 성간 천체이며, 너비와 두께는 모두 35~167m로 추정됩니다. 걱정할 만한 일인가요? 새로운 성간 활동 모델은 알파 센타우리에서 매년 최대 10개의 유성이 지구 대기권에 진입할 수 있다고 예측합니다. 이 가상의 유성들은 크기가 100마이크로미터를 넘지 않아 지구에 큰 문제를 일으키지 않을 것입니다.
콜 그레그, 폴 위거트와 함께 컴퓨터를 가리키다 콜 그레그가 폴 비거트에게 알파 센타우리의 흥미로운 점을 지적하고 있다. 사진 제공: 제프 르노/웨스턴 커뮤니케이션즈 비거트는 "우리의 모델이 맞다면 놀랄 일은 없습니다. 이런 것들이 우리 태양계에 있을 가능성이 크지만, 그것은 우주에 있는 모든 소행성과 다른 천체 중에서 아주 작은 일부에 불과하기 때문입니다."라고 말했습니다.
실제로 이 모델에 따르면 지구에 충돌하는 유성 1조 개 중 1개 정도만이 알파 센타우리에서 온 것일 가능성이 있습니다. "천문학의 역사를 통틀어 우리는 어떤 항성계를 볼 때마다 그것을 닫힌 계로 생각해 왔습니다. 처음에는 지구가 모든 것의 중심이라고 생각했지만, 그 후 우리는 더 큰 태양계의 일부라는 것을 알게 되었습니다.
그리고 마침내 우리 은하의 일부라는 것을 알게 되었습니다 . "라고 그레그는 말했습니다. "은하는 이 모든 개별 항성계의 집합이 아니라, 별들이 이 모든 성간 물질을 공유하는 상호 연결된 계로서 연구되어야 합니다."
참고문헌: Cole R. Gregg와 Paul A. Wiegert의 "성간 물질 전달 사례 연구: α Centauri", 2025년 3월 6일, The Planetary Science Journal . DOI: 10.3847/PSJ/adb1e9
메모 2504151203_소스1. 분석중【】
1.
뇌 한 알, 5억 2,300만 개의 시냅스, 그리고 지금까지 시도된 가장 복잡한 신경과학 실험이 행해졌다. 전례 없는 수준으로 뇌의 구조와 활동을 지도화하여 신경 전달의 새로운 원리를 밝혀냈다. MICrONS 프로젝트의 성공은 지능과 뇌 질환에 대한 우리의 이해 방식을 혁신할 수 있다. 이 프로젝트는 지금까지 시도된 가장 복잡한 신경과학 실험으로 여겨진다.
【】mcell.dbr.ain은 보기1. 모습이 프랙탈 구조로 로그값 100억 다층으로 함축돼 있다고 가정해 볼 수 있다. 그 규모는 12을 밑으로 *로그값 100억으로 뇌구조를 나타낸다. logmsbase는 곱의 값이 magicsum이다.
참고로 *로그(logarithm)는 수학에서 거듭제곱과 역연산 관계에 있는 개념으로, 지수 함수의 역함수이다. 어떤 수를 거듭제곱하여 다른 수를 얻을 때 그 거듭제곱의 지수를 의미한다.
어떤 수를 나타내기 위해 고정된 밑을 몇 번 거듭제곱해야 하는지를 나타낸 것으로 log10=1000은 "10을 1000으로 만들기 위해 필요한 거듭제곱수"를 의미하며, 이는 곧 3이다.
자연로그
기호 e로 표기되는 특정 상수를 밑으로 하는 로그는 지수를 다른 방법으로 표현한 것으로, 컴퓨터나 장비의 운용 정보를 기록하는 데에도 활용된다.
로그를 사용할 때는 다음과 같은 조건을 충족해야 한다.
로그의 진수는 양수이어야 한다
밑은 양수이어야 하며 1이 아니어야 한다
logarithm는 지수 함수의 역함수이다. 어떤 수를 나타내기 위해 고정된 밑을 몇 번 거듭제곱하여야 하는지를 나타낸다. 다양한 로그 곡선. 붉은 색은 밑이 e, 초록색은 밑이 10, 보라색은 밑이 1.7이다.
1-1.
150명이 넘는 과학자로 구성된 팀이 한때 불가능해 보였던 일을 해냈다. 포유류 뇌의 작은 부분에 대한 완전한 배선 및 활동 지도를 만든 것이다.
MICrONS 프로젝트의 일환으로 진행된 이 연구는 야심과 범위 면에서 인간 게놈 프로젝트에 버금간다. 최첨단 AI, 현미경, 그리고 팀워크를 활용하여 20만 개가 넘는 뇌세포와 수백만 개의 시냅스를 매핑한다. 연구진은 여러 가지 발견을 통해 억제 뉴런이 어떻게 다른 뉴런에 선택적으로 영향을 미치는지에 대한 놀라운 새로운 법칙을 밝혀냈다. 이를 통해 사고, 기억, 그리고 알츠하이머병과 같은 질환이 세포 상호작용을 통해 어떻게 발현되는지에 대한 통찰력을 제공했다. 이 업적은 뇌 과학과 의학적 혁신에 새로운 시대를 여는 문을 열었다.
1-3.뇌의 배선 코드 해독
과학자들은 모래알만 한 작은 뇌 조직 조각에서 한때 불가능해 보였던 것을 달성했다. 바로 뇌 일부의 상세하고 기능적인 배선도를 만드는 것이다. 1979년, 분자생물학자 프랜시스 크릭은 "1세제곱밀리미터 크기의 뇌 조직과 그 안의 모든 뉴런이 작동하는 방식에 대한 정확한 배선도를 만드는 것은 [불가능할 것이다]"라고 예측했다. 하지만 이제 7년간의 연구 끝에 전 세계 150명이 넘는 과학자와 연구자들이 그 비전을 현실에 한 걸음 더 가까이 가져왔다.
1-4.
이 이미지는 MICRONS 프로젝트에서 재구성된 12만 개의 뇌세포(뉴런 + 아교세포) 중 1,000개 이상의 부분 집합을 보여준다. 재구성된 각 뉴런은 서로 다른 무작위 색상을 가지고 있습니다. 이 이미지에서는 빛나는 뉴런에 색상이 지정되어 있다.
2-1.
가장 놀라운 발견 중 하나는 뇌 내 새로운 억제 원리의 발견이었다. 과학자들은 이전에 신경 활동을 억제하는 억제 세포를 다른 세포의 활동을 약화시키는 단순한 힘으로 생각했다. 그러나 연구자들은 훨씬 더 정교한 수준의 의사소통을 발견했다. 억제 세포는 무작위적으로 행동하지 않는다.
오히려 어떤 흥분 세포를 표적으로 삼을지 매우 선택적으로 조절하여 네트워크 전체에 걸친 조정 및 협력 시스템을 구축한다. 어떤 억제 세포는 함께 작용하여 여러 흥분 세포를 억제하는 반면, 어떤 억제 세포는 특정 유형의 세포만을 표적으로 삼아 더욱 정밀하게 작용한다. 뇌 억제의 놀라운 발견은 여러 면에서 미래이다.
_【2-1】연구진이 언급하는 뇌 내에 억제원리가 msbase에서의 banc 다양성 (*)효과이다. 그 규모는 가히 우주적이다. MICrONS Explorer를 통해 제공되는 이 데이터세트는 총 1.6페타바이트(PB)의 양을 수천억년 돌아가는 우주의 뇌의 db.rain의 시나리오가 잠재돼 있다. 어허.
nk.bancms는 진행중인 것을 멈추게 하거나 서행하게 하거나 오던 길로 다시 찾아 다시 다른 길로 방향을 바꾸게 한다. 이과정이 기억과 데이타의 반복을 활용으로 딥러닝 무한 진행형 학습화 한다.
결론은 msbase.db.ain 은하는 이 모든 개별 항성계의 집합이 아니라, mcell 세포의 별들이 이 모든 성간 물질을 공유하는 상호 연결된 magicsum,system 계로서 연구되어야 한다.
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