입력 정보의 주파수에 따라 신호 분리, 불필요한 정보 폐기하며 저장용량 극대화시켜

소뇌는 MP3 원리에 따라 데이터를 저장
"입력되는 정보의 주파수에 따라 신호를 분리한다."

소뇌는 MP3 프로세스와 유사한 방식으로 입력되는 정보를 처리하는 것으로 알려졌다.
주파수에 따라 신호를 분리한다. 특정한 신경 세포들은 특수한 반복율을 가진 전기 충격을 담당한다. 오디오 파일 압축의 경우처럼 해서 저장 용량을 늘릴 수 있다. 다른 뇌 영역이 이 원리를 사용하는지 여부는 아직 확실하지 않다.

▲ 소뇌 Image by Clker-Free-Vector-Images from Pixabay

말하기, 걷기 또는 춤을 추는 것에 상관없이,
우리의 소뇌는 주로 움직임 순서의 시간 조정을 책임진다. 동시에, 목 바로 위 홈이 있는 부분에 놓인 소외는 수많은 비 운동 기능에도 역할을 수행 한다. 소위 과립세포(granule cells, 顆粒細胞, Körnerzellen)는 사람의 몸 전체 기관에서 신경 세포의 절반 이상을 구성하고 있다.

과립세포는...

전문용어로 Cerebellum(세레벨룸)으로 알려진 뇌 영역은 눈과 귀와 같은 감각 기관의 정보를 연속적으로 평가한다. 정보는 매우 상이한 반복률을 가질 수 있는 전기 충격의 형태로 소뇌에 도달한다. 스펙트럼은 초당 1에서 1,000의 임펄스 범위다.

지금까지 연구자들은 모든 소뇌 과립세포가 균일한 신경세포 집단을 나타내므로 이러한 모든 다른 신호가 동일한 방식으로 처리된다고 가정했다. 그러나 라이프치히 대학교의 이사벨 스트라우브 (Isabell Straub)와 동료들은 이 가정이 명백히 틀렸다는 것을 확인했다.

▲ 소뇌 Image by Raman Oza from Pixabay

주파수로 필터링

소뇌가 어떻게 작용하는지 더 알기 위해 과학자들은 생쥐에서 과립세포의 전기적 특성을 연구했다. 놀랍게도 그라눌라세포(Granulazellen)라고도 하는 단위는 결코 균일하지 않다. 다른 특성을 가지며 매우 특정한 주파수의 신호만 처리한다.
“과립세포는 체(특정 크기의 알갱이를 거르는 도구)처럼 작동한다. 그들은 주파수에 따라 특정 정보를 걸러낸다”라고 스타우프(Straub)는 설명한다.

연구 결과에 따르면, 세포가 걸러내는 것은 소뇌에서의 위치에 달려 있다. 따라서, 높은 반복률을 갖는 신호는 하부 소뇌층의 과립세포에 등록되고 전달된다. 대조적으로, 외부층의 과립세포는 저주파 신호에 우선적으로 반응한다.

MP3 프로세스와 같아

흥미로운 점은, 소뇌가 주파수를 기준으로 신호를 분리하는 이 능력은 오디오 파일을 MP3 형식으로 압축하는 기술에서 알려진 기술과 유사하다는 것이다.
이러한 파일을 생성하기 위해 신호는 소위 푸리에 변환을 사용하여 주파수 성분으로 분류된다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 인간의 청각에 거의 인식되지 않는 주파수는 생략될 수 있다.

▲ Image by Clker-Free-Vector-Images from Pixabay

궁극적으로 이 프로세스를 통해 오디오 품질을 크게 떨어뜨리지 않고 음악 파일을 크게 줄인 데이터로 저장할 수 있다. 이 원리는 소뇌에 대해서도 유사한 장점을 준다.
컴퓨터 시뮬레이션은 다른 과립세포를 가진 네트워크가 증가된 저장 용량을 가진다는 것을 보여줬다.

다른 뇌 영역에서도?

과학자들에 따르면, 새로운 발견은 소뇌가 어떻게 정보를 처리하고 저장하고 행동을 조정하는지에 대한 이해를 향상시킨다. 다음 단계에서, 그들은 다른 뇌 영역(예를 들어 해마)이 입려되는 임펄스를 주파수에 따라 분리하는지 여부를 조사할 계획이다. 뇌의 이 부분에서, 연구원들은 최근에 개별 신경 세포들 사이의 차이점을 발견했다.
(eLife, 2020; doi : 10.7554 / eLife.51771)

출처 : University Leipzig

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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