선충의 머리(인두가 있는 쪽)나 꼬리를 톡 눌러 보세요. 뇌 302개 뉴런이 계산해서 움직여요.
점 하나가 뉴런 하나예요(위치는 대략). 이 화면에는 꼬마선충 뇌의 뉴런이 하나도 빠짐없이 다 있어요.
🪱 꼬마선충 발견 배지
🪱 꼬마선충 관찰 일지
이 선충은 자기 뇌 전체로
생각해요
예쁜꼬마선충은 1mm짜리 투명한 벌레예요. 뉴런이 딱 302개라서, 과학자들이 뇌 전체의 배선도를 처음으로 완성한 동물이에요. 이 실험실은 그 배선도의 뉴런 300개를 하나도 빼지 않고 휴대폰이 계산해요.
무엇을 확인했나요
배선도로 계산한 결과가 실제 선충 실험과 같은지 먼저 확인했어요. 숫자는 '뒤로 가기 명령 뉴런(AVA·AVD·AVE)'과 '앞으로 가기 명령 뉴런(AVB·PVC)'의 평균 활동이에요.
'뉴런 없애기'는 1985년 마틴 찰피(2008년 노벨화학상) 연구팀이 레이저로 뉴런을 하나씩 없애며 촉각 회로를 찾은 실험이에요. 뇌 실험 탭의 ✂️ 가위로 똑같이 해 볼 수 있어요.
무엇이 진짜이고 무엇이 게임 규칙인가요
| 부분 | 어떻게 정했나 |
|---|---|
| 뉴런 300개와 연결(화학 시냅스·전기 시냅스, 개수) | 진짜 데이터Cook 외(2019, Nature) 자웅동체 배선도 |
| 머리·꼬리 톡, 싫은 냄새에 앞/뒤로 가기 | 계산 결과명령 뉴런 중 이기는 쪽으로 움직여요 |
| 시냅스가 흥분인지 억제인지 | 단순화GABA 뉴런 26개는 억제, 촉각 뉴런의 화학 시냅스는 억제(Wicks 외 1996 추정), 나머지는 흥분으로 놓았어요 |
| 먹이 냄새를 따라가기, 기어가는 모양 | 게임 규칙뇌 계산과 상관없는 애니메이션이에요 |
| 알·애벌레 4단계·어른, 다우어, 자가수정 | 실제 생물학20℃ 기준 알에서 어른까지 약 2~3일을 따랐어요(시간은 빨리 가요) |
| 수컷이 나올 확률 | 게임 규칙실제는 약 0.1%지만 찾기 쉽게 1%로 했어요 |
| 뉴런의 화면 위치 | 대략머리·몸통·꼬리 구역만 맞춘 위치예요 |
어른을 위한 설명
데이터. Cook 외(2019) 자웅동체 전체 배선(OpenWorm ConnectomeToolbox, MIT)에서 근육·비신경 세포를 빼고 뉴런만 남겼습니다. 시냅스가 있는 뉴런 300개(302개 중 CAN 한 쌍은 시냅스 없음), 화학 시냅스 20,589개, 전기 시냅스 8,642개입니다.
모델. 선충 뉴런은 대부분 활동전위 대신 연속적인 전압 변화로 신호를 보내서, 초파리와 달리 연속 신호 모델을 썼습니다. τ·dV/dt = −V + I + K·W·max(V,0) − G·L·V (W = 부호×시냅스 개수, L = 전기 시냅스 확산). K는 흥분 연결의 최대 고유값으로 나눠 신호가 폭주하지 않는 범위(0.9)에 두었습니다.
한계. 시냅스 부호는 위 규칙으로 단순화했고, 신경펩타이드·근육·몸의 물리는 빠져 있습니다. 매개변수 16가지 조합 중 11가지에서 세 행동 방향이 모두 맞았고, 그중 한 조합을 썼습니다. 꼬리 터치는 앞/뒤 차이가 작아(약 1.3배) 가장 약한 결과입니다.
저장. 서버와 계정이 없고 기록은 이 기기의 브라우저에만 저장됩니다. 아이폰 홈 화면 앱은 아이콘을 지우면 기록도 지워집니다.
출처: Cook 외(2019) Nature · White 외(1986) · Chalfie 외(1985) J Neurosci · Wicks 외(1996) J Neurosci · OpenWorm. 넥시스랩.