마취하에서의 신경세포 synchronizing과 의식에 대한 논문을 읽고 감상. 220620

 

얼마 전에 재미있는 논문을 발견하였는데

title은 'General anesthesia globally synchronizes activity selectively in layer 5 cortical pyramidal neurons'이며 Neuron에 실린 논문이었다 (Bharioke et al., 2022, Neuron 110, 2024–2040).

* 아래의 figures는 모두 해당 논문에서 나오는 figures.

 

 

새로 알게 된 사실로서,

 

여러 종류의 마취하에서, 공통적으로, Layer 5 pyramidal neurons들의 activity는 awake 상태와 비슷하게 일어나고 있는 상태지만, 의식을 잃어 감과 동시에 firing이 synchronizing하게 되는 현상이 발견되었다는 점이다.

 

 

이전에 GCaMP을 써서 surface 부분의 neurons들의 firing을 관측했던 실험들은 마취하에서 빠르게 firing이 소실되는 현상을 볼 수 있었으므로, 신경세포의 off는 마취에 의해서 의식이 loss 됨에 따라 pairing 되는 현상이라 당연히 생각되었다.

이 논문에서도 upper layer, presynaptic neurons들은 마취에 이은 의식 소실과 더불어 firing이 줄어드는 것을 보여주고 있다.

 

 

그러나, postsynaptic neurons의 firing의 synchronizing이 '무의식' 상태와 더불어 일어나고 있다는 점이다.

 

많은 논문들에서 무의식 상태에서의 뇌파나 뇌의 활성상태 (fMRI 등과 같은 method로서)를 보고 하고 있다.

뇌에 damage를 입거나 특정 부분이 병리적으로 손상되었을 경우에 발생하는 무의식 상태를 제외하고,

어느 정도 기본적인 physical substrate가 보존된 무의식 상태는 이러한 synchronization 현상이 어떠한 관련이 되어 있지 않을까 싶다.

 

다만, 관측 지점이 mouse visual cortex 부분인 것을 생각해 보면,

upper layer의 neurons들이 마취에 의해서 firing이 소실되고, 이후 Layer 5 pyramidal neurons들은 intrinsic excitation을 주변과 더불이 synchronization되는 결과론적인 현상일 수도 있다고 생각된다. 말 그대로, 무의식 상태의 'feature' 중 하나 일수도.