해마의 인지지도 활용 훈련을 통한 인지 능력 향상 

Improving cognitive abilities through training utilizing the cognitive maps in the hippocampus

학습목표(Learning Objectives)

1. 해마 학습 시스템을 이해한다

2. 해마 시스템의 가소성과 개인차를 이해한다 

3. 인지모델의 형성과 활용에 대해 이해한다

1. Understand the hippocampal learning systems

2. Understand the plasticity and individual difference of the hippocampal system

3. Understand the formation and utilization of cognitive models

초록(Abstract) 

인간을 포함한 포유류 동물의 뇌의 내측측두엽(medial temporal lobe)에 존재하는 해마(hippocampus)는 공간에 대한 인지적 모델(cognitive map)을 지도의 형태로 만드는 것으로 알려져 있다. 1970년 초에 O’Keefe에 의해 처음 보고된 해마의 장소세포(place cell)는 쥐가 공간상의 특정 위치에 있을 때만 발화하는 특성을 지니고 있다. 이후 연구를 통해 여러 장소세포들의 집단적 발화 패턴은 특정 공간의 인지적 모델을 만드는 중요한 신경생물학적 기전이라는 것이 알려졌다. 또한 이들 세포들은 공간과 연합되어 경험되는 물체나 사건을 시간적 순서에 따라 기억하는 일화기억(episodic memory)의 학습에도 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 런던 택시 운전사를 대상으로 한 유명한 연구에서 네비게이션을 직업으로 삼는 이들의 해마가 일반인에 비해 더 크다는 사실이 알려졌고, 시냅스의 장기간 활성화(long-term potentiation)로 대표되는 가소성 연구가 해마에서 가장 활발히 이루어진 점, 그리고 성인의 해마에서도 새로운 뉴런들이 계속해서 생겨난다는 점 등이 알려지면서 해마의 기능은 훈련과 생활 습관에 따라 매우 다르게 발달할 수 있다는 점을 이제는 무난히 추측할 수 있게 되었다. 해마의 능력을 측정하는Morris 수중미로 과제 등의 가상현실 버전에서 연령이 높을수록 개인차가 크게 나타나는 것이 최근 알려지면서 특히 젊은 시절에 해마를 비롯한 학습 시스템을 효율적으로 훈련하고 활용한다면 나이가 들어서도 젊은 사람 못지않은 인지능력을 보일 수 있다는 가능성이 강하게 제기되고 있다. 본 강의에서는 해마의 이러한 인지적 기능을 실생활에서 훈련하여 인지기능을 향상하고 인지적으로 건강한 노년을 보낼 수 있는 방안에 대한 아이디어를 나누고자 한다.

The hippocampus, located in the medial temporal lobe of the mammalian brain, is known for creating a cognitive map of spatial environments. First reported by O’Keefe in the early 1970s, place cells in the hippocampus fire selectively when an animal is in a specific location in space. Subsequent research has revealed that the collective firing patterns of multiple place cells form a critical neurobiological mechanism for constructing cognitive models of specific spatial contexts. Additionally, these cells play a significant role in learning episodic memory, which involves remembering objects or events associated with a space in a temporal sequence of occurrence. Studies on London taxi drivers, who rely on navigation professionally, have shown that their hippocampi are larger than those of the general population. Furthermore, research on synaptic plasticity, exemplified by long-term potentiation (or LTP), has been most extensively conducted in the hippocampus, and the discovery of ongoing neurogenesis in the adult hippocampus suggests that its functions can develop differently depending on training and lifestyle. Recent findings from virtual reality versions of tasks like the Morris water maze indicate that individual differences in hippocampal performance become more pronounced with age, strongly suggesting that efficient training and utilization of the hippocampus and its associated learning systems in all ages can lead to cognitive abilities in old age comparable to those of younger individuals. This talk aims to share ideas on how to train the cognitive functions of the hippocampus in daily life to enhance cognitive abilities and promote cognitively healthy aging.