유타대학교 보건대학의 연구원들이 스톱워치처럼 작동하여 짧은 시간을 측정하기 위해 순차적으로 발화하는 독특한 뇌세포인 ‘시간 세포’를 발견했다. 이 발견은 시간 세포가 단순히 시간만 추적한다는 기존 연구에 반하며, 정확한 속도에 의존하는 복잡한 행동을 학습하는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
본 실험에서 생쥐는 다양한 냄새 패턴을 사용해 모스 부호의 단순화된 버전을 학습했다. 처음에는 시간 세포가 모든 패턴에 균일하게 반응했지만, 쥐가 시간 순서를 숙달하면서 세포는 각 순서에 대해 고유한 활동 패턴을 개발했다. 이는 뇌가 시간의 개인화된 코드를 만든다는 사실과 학습과 적응에서 시간 세포의 복잡한 역할을 보여준다.
더 나아가, 이 연구는 뇌의 공간과 시간 처리에 대한 새로운 사실을 밝혀냈다. 시간 세포가 위치한 중앙의 내후각 뇌피질(MEC)은 이전에는 공간 학습과 정신 지도 형성에 초점을 맞춘다고 여겨졌다. 그러나 연구진은 이번 연구를 통해 시간 기반 학습과 공간 학습에서 뇌 활동 패턴의 유사성을 발견했으며, 이는 뇌가 두 가지 차원을 처리하는 데 유사한 메커니즘을 사용할 수 있음을 시사한다.
이 연구는 알츠하이머와 같은 신경 퇴행성 질환을 진단하는 데 중요한 의미를 가진다. MEC는 알츠하이머의 영향을 받는 최초의 뇌 영역 중 하나이며, 연구 결과에 따르면 복잡한 시간 기반 작업을 수행하는 개인의 능력을 테스트하면 초기 단계의 인지 장애를 발견하는 데 도움이 될 수 있다. 조기 발견은 적시에 개입하여 환자의 치료 결과를 개선할 수 있다.
시간 세포에 대한 연구가 발전함에 따라 연구원들은 이러한 세포가 다른 뇌 영역과 어떻게 상호 작용하고 시간에 대한 인식에 기여하는지 탐구하는 것을 목표로 하고 있다. 또한 시간 세포 활동의 중단과 다양한 신경 및 정신 장애 사이의 잠재적 연관성을 조사하여 시간의 근본적인 본질과 우리 삶에서 시간의 역할에 대한 이해도를 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.