뇌도 AI처럼 모듈을 재사용합니다, 생쥐 전전두피질 실험

무슨 연구인가요

인공신경망 연구에서는 작은 기능 모듈을 조합해 복잡한 과제를 푸는 방식이 오래전부터 제안됐습니다. 그런 재사용 가능한 모듈이 실제 뇌에도 있는지는 확인되지 않았습니다. MIT 피코워 학습기억연구소의 므리강카 수르 연구실과 프린스턴대 티모시 부시먼 연구실은 이 질문을 생쥐 실험으로 다뤄 2026년 8월 17일 Nature Neuroscience에 발표했습니다. 논문

과제는 지연 보고형 지연 표본 대응 과제입니다. 물을 제한한 머리 고정 생쥐가 0.3초짜리 고음(14 kHz) 또는 저음(3 kHz)을 듣고, 1초 뒤 두 번째 소리를 들은 다음, 다시 1초를 기다렸다가 두 소리가 같으면 핥아 보상을 받고 다르면 참아야 합니다. 5마리 53회기에서 적중률은 평균 0.82, 오경보율은 0.30이었습니다. 논문 연구진은 뉴로픽셀 탐침으로 내측 전전두피질 뉴런 515개(6마리)와 후두정피질 뉴런 241개(4마리)를 동시에 기록했습니다. 논문

무엇을 찾았나요

핵심은 내측 전전두피질의 기억 유지 활동 공간입니다. 첫 지연 동안 이 공간은 방금 들은 소리의 기억을 담았고, 두 번째 지연 동안에는 곧 할 행동의 계획을 담았습니다. 내용은 달라도 같은 회로가 쓰였고, 이 공유 정도가 클수록 과제 성적이 좋았습니다. 논문 제1저자 오사코 유마 연구원은 "뇌는 정보 종류마다 별도의 뉴런 집단을 두지 않고, 같은 뉴런 집단으로 같은 계산을 다른 종류의 정보에 수행한다"고 설명했습니다. 공식

뉴런 하나하나의 반응을 군집화하자 전전두피질은 4개, 후두정피질은 3개의 기능 군집으로 나뉘었습니다. 자극 처리를 맡는 군집과 기억 유지를 맡는 군집이 따로 있었고, 후두정피질은 소리 기억만 담은 반면 전전두피질의 한 군집은 소리 기억에서 행동 계획으로 내용을 바꿔 가며 유지했습니다. 논문

신경망으로 인과를 시험했습니다

연구진은 전전두피질의 자극 군집과 기억 군집 활동을 흉내 내도록 유닛 77개와 312개짜리 순환신경망을 훈련한 뒤, 특정 군집을 특정 시점에 껐습니다. 자극 군집은 자극 구간에, 기억 군집은 지연 후반에 끌 때만 과제가 무너졌고, 해당 군집이 활동하지 않는 구간에 끄면 영향이 없었습니다. 자극 군집에서 기억 군집으로 가는 연결을 자극 구간에 끊어도 수행이 나빠졌습니다. 논문 부시먼 교수는 "작업 기억을 유지하는 회로에 감각 정보든 운동 정보든 넣어 두고 현재 과제에 따라 유연하게 재사용한다. 새 과제를 배울 때마다 정보를 담아 둘 회로를 새로 만들 필요가 없다는 뜻"이라고 말했습니다. 공식