인간의 뇌는 기본적으로 생각의 혼돈스러운 공항과 같아서, 길을 기억하고, 차량을 제어하고, 갑작스러운 도로 폐쇄에 당황하는 등의 동시적인 비행을 끊임없이 관리합니다. 이 항공 쇼의 핵심 플레이어는 뇌의 정보 허브인 전두정엽 피질로, 과로한 항공 교통 관제사처럼 행동합니다. 아이오와 대학의 새로운 연구는 이 허브가 고정된 스위치보드가 아니라, 그 순간 필요한 것에 따라 연결을 변경하는 유연한 네트워크라는 것을 밝혔습니다.

계산 모델링과 뇌 영상을 결합한 실험을 통해 연구자들은 전두정엽 피질이 고정된 방식으로 뇌의 나머지 부분과 통신하지 않는다는 것을 발견했습니다. 대신, 그 연결은 결정의 여러 단계에서 필요한 정보 유형에 따라 바뀝니다. 《신경과학 저널》에 발표된 이 발견은 정보 교환이 약간 불안정할 수 있는 ADHD 및 정신분열증과 같은 신경학적 및 정신과적 상태에 대한 향후 조사를 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"우리의 연구는 전두정엽 피질이 어떻게 작동하는지, 즉 다른 시스템에서 어떤 종류의 정보를 추출하고, 뇌의 다른 영역에서 들어오는 정보를 통합하기 위해 연결 패턴을 어떻게 사용하는지 더 자세히 보여줍니다." 연구의 교신 저자인 심리 및 뇌 과학과 부교수 카이 황은 말합니다. "그것이 주요 기여입니다."

불완전한 정보로 큰 그림 만들기

2025년 연구에서 황과 동료들은 전두정엽 피질이 뇌의 다른 곳에서 도착하는 정보에 대한 지속적인 고수준 요약을 개발한다는 것을 발견했습니다. 그것은 불완전하거나 불확실한 정보를 포함한 들어오는 신호를 평가하고, 더 유용한 전체 표현으로 결합한 다음, 다른 뇌 영역이 적절한 반응을 향하도록 돕습니다. "마치 뇌의 다른 영역이 모든 정보를 가지고 있지 않아서, 그들이 가진 것을 지침을 위해 전두정엽 피질로 보내는 것과 같습니다." 황은 설명합니다.

이 허브가 얼마나 적응력이 있는지 확인하기 위해 연구자들은 18세에서 35세 사이의 참가자 38명을 모집했습니다. 참가자들은 색상, 얼굴, 장면의 다양한 조합과 특정 반응(예: 각 손의 검지 또는 중지로 버튼 누르기) 사이의 연관성을 학습했습니다. 그런 다음 연구자들은 규칙을 변경하고 불확실성을 도입했습니다. 참가자들은 연관성이 변경되었음을 인식하고, 새로운 것을 배우고, 올바르게 반응해야 했습니다. "항상 맞히면 올바른 연관성을 만들었다는 것을 알지만, 틀리기 시작하면 '아, 상황이 바뀌었나, 아니면 색을 명확히 보지 못했나?'라고 추측해야 합니다. 그것이 불확실성을 만듭니다." 황은 말합니다.

팀은 행동 데이터와 기능적 MRI 스캔을 결합하고, 다른 뇌 영역의 신호를 분리하는 계산 모델을 개발하여 전두정엽 피질이 그 정보를 어떻게 통합하는지 보여주었습니다. "어려운 작업 중에 단순히 더 활성화되는 것이 아니라, 이 네트워크가 결정의 각 단계에서 필요한 정보에 따라 다른 뇌 영역과 통신하는 방식을 동적으로 변경하는 것을 관찰했습니다." 황은 말합니다.

ADHD 및 기타 장애와의 가능한 연관성

이 발견은 궁극적으로 상황이 변할 때 행동을 조정하기 어렵게 만드는 정신과적 장애, 예를 들어 도서관에서 너무 크게 말하거나 충동을 통제하는 데 어려움을 겪는 경우에 대한 연구에 기여할 수 있습니다. "이것은 사람들이 행동을 조절하는 데 어려움을 겪는 상황입니다. 저에게 그것은 통합 문제입니다. 통합 기능이 제대로 작동하지 않으면 올바른 맥락을 사용하여 행동을 조절하지 못했을 가능성이 매우 높습니다." 황은 말합니다.

황 연구실의 6년차 대학원생인 스테파니 리치는 실험을 주도하고 원고 준비를 공동 주도했습니다. "이 연구를 수행할 기회를 갖게 된 것은 특히 보람 있었습니다. 왜냐하면 그것은 제가