연결 공개: 페이스맵을 통한 뇌 전반의 신호 이해

과학자들은 수염이 깜박이는 것부터 코가 꿈틀거리는 것까지 생쥐의 끊임없는 움직임에 오랫동안 흥미를 느껴 왔습니다. 마찬가지로, 뇌의 뉴런은 외부 자극이나 특정 작업이 없어도 활성 상태를 유지합니다. 이러한 자발적인 행동은 뇌의 다양한 영역에 걸쳐 뉴런의 활성화로 이어지며, 우리는 이러한 동물의 순간순간 활동에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 그러나 뇌 내에서 이러한 광범위한 신호를 실제로 활용하는 방법은 여전히 ​​수수께끼로 남아 있습니다.

고맙게도 Facemap이라는 획기적인 도구는 자발적인 행동에 의해 생성된 이러한 신호를 뇌가 어떻게 해석하고 활용하는지에 대해 새로운 시각을 제시하고 있습니다. Facemap은 심층 신경망을 사용하여 쥐의 눈, 수염, 코, 입의 움직임과 뇌 내 신경 활동 사이의 연결을 설정합니다. 키포인트 추적기와 심층 신경망 인코더를 결합하여 이 프레임워크는 신경 활동에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.

Nature Neuroscience의 최근 간행물에서는 구강안면 추적을 기반으로 신경 활동을 모델링하기 위한 프레임워크로 Facemap을 소개했습니다. HHMI Janelia 연구 캠퍼스의 그룹 리더인 Carsen Stringer 박사의 지도를 받는 대학원생 Atika Syeda는 목표는 다양한 뇌 영역에서 나타나는 행동을 발견하고 이해하는 것이라고 설명했습니다. 이러한 움직임을 어떻게 효과적으로 추적하고 신경 신호와 연관시킬 수 있습니까?

이전에 Stringer가 이끄는 팀은 생쥐의 서로 다른 뇌 영역에서 무작위로 보이는 활동이 실제로는 자발적인 행동에 의해 주도된다는 사실을 발견했습니다. 그러나 뇌가 이 정보를 어떻게 활용하는지 해독하는 것은 여전히 ​​어려운 일이었습니다. 이 질문에 답하기 위한 중요한 단계는 이러한 활동을 촉발하는 움직임을 이해하고 뇌 영역 내의 정확한 표현을 이해하는 것이었습니다.

이러한 지식 격차를 해결하기 위해 연구팀은 쥐 얼굴의 2,400개 비디오 프레임을 꼼꼼하게 분석하고 자발적인 행동과 관련된 다양한 얼굴 움직임에 해당하는 뚜렷한 지점을 분류했습니다. 구체적으로 그들은 털기, 손질하기, 핥기 등 개인의 행동을 나타내는 13가지 핵심 사항에 중점을 두었습니다.

연구팀은 신경망 기반 모델 개발을 통해 쥐 얼굴 영상에서 이러한 핵심 포인트를 성공적으로 인식했다. 또한 그들은 또 다른 심층 신경망 기반 모델을 사용하여 이러한 얼굴 움직임과 신경 활동 간의 상관 관계를 확립했습니다. 결과? 연구자들은 Facemap을 통해 쥐의 자발적인 행동이 특정 뇌 영역의 신경 활동에 어떻게 직접적인 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다.

Facemap은 이전 방법에 비해 크게 향상된 기능을 제공하여 쥐의 구강안면 움직임과 행동을 더욱 정확하게 추적하고 더 빠르게 추적할 수 있도록 해줍니다. 특히, 마우스 얼굴을 추적하도록 설계되었으며 광범위한 사전 훈련을 거쳐 광범위한 마우스 움직임을 정확하게 추적할 수 있습니다. 이전 방법에 비해 이 강력한 도구는 생쥐의 신경 활동을 두 배 더 예측할 수 있습니다.

가장 좋은 부분? Facemap은 쉽게 사용할 수 있고 사용자 친화적이기 때문에 모든 연구자가 접근할 수 있습니다. 작년에 출시된 이후 전 세계의 수많은 과학자들이 이미 이 도구를 다운로드하여 혜택을 누렸습니다. Facemap은 연구 프로세스를 단순화하여 연구자가 당일 내에 결과를 얻을 수 있도록 해줍니다.

결론적으로, Facemap은 자발적인 행동과 뇌 활동 사이의 복잡한 관계에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으키고 있습니다. 연구자들은 심층 신경망과 구강안면 추적 기능을 활용하여 뇌의 복잡한 작동 방식을 더 깊이 조사할 수 있습니다. 이 혁신적인 도구는 행동의 신경 표현을 탐구하기 위한 새로운 길을 열어주고 신경과학 분야에서 더 많은 발견을 위한 길을 열어줍니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 페이스맵이 무엇인가요?

Facemap은 심층 신경망을 활용하여 마우스의 눈, 수염, 코, 입의 움직임을 뇌의 신경 활동과 연관시키는 도구입니다. 이는 자발적인 행동이 다양한 뇌 영역에서 신경 신호를 어떻게 유도하는지에 대한 통찰력을 제공합니다.

질문: 페이스맵은 어떻게 작동하나요?

Facemap은 키포인트 추적기와 심층 신경망 인코더로 구성됩니다. 마우스 얼굴의 비디오 프레임을 분석하여 다양한 행동을 나타내는 주요 얼굴 지점을 식별합니다. 이러한 핵심 포인트는 신경 활동과 연관되어 있어 연구자들은 자발적인 움직임과 뇌 전체의 신호 사이의 연관성을 이해할 수 있습니다.

Q: Facemap의 주요 이점은 무엇입니까?

Facemap은 이전 방법에 비해 마우스의 구강안면 움직임과 행동을 추적하는 데 있어 향상된 정확성과 속도를 제공합니다. 이는 두 배의 신경 활동을 예측하고 마우스 얼굴을 추적하도록 특별히 설계되어 신경 과학 분야의 연구자에게 귀중한 도구입니다.

Q: Facemap은 얼마나 접근 가능합니까?

Facemap은 무료로 제공되며 사용하기 쉽습니다. 전 세계 연구자들은 같은 날 도구를 다운로드하고 결과를 얻을 수 있습니다. 접근성과 사용자 친화성은 연구 과정을 단순화하고 자발적인 행동과 관련된 뇌 활동에 대한 추가 조사를 촉진합니다.