"인간이 현명한 이유는 대뇌 피질이 크기 때문이다"라고 설명이 되어있지만, 매사추세츠 공과 대학(MIT)의 Mark Harnett 씨 등에 의한 연구에서, 대뇌 피질의 크기 이외에 "원래 뉴런의 행동이 다른 동물과는 다르다"라는 이유가 존재하는 것으로 밝혀졌다.
뉴런의 수상 돌기는 컴퓨터에서 말하는 트랜지스터의 역할을 하는 것. 트랜지스터는 전기를 통과시키기위한 스위치와 같은 존재로, 올바른 전압을 제공함으로써 프로그램의 논리 연산에 필요한 "1"과 "0"의 정보를 알려준다.
수상 돌기는 다른 신경 세포로부터 받은 신호를 뉴런의 본체로 전달하는 역할을 가지고 있다. 이 전기 신호가 활동 전위를 일으켜 다른 뉴런으로 전해져가는 것으로, 뉴런으로 구성된 거대한 네트워크가 정보를 교환하고 있었다는 사고나 행동이 태어난 것이다.
지금까지의 연구에서, 수상 돌기가 전달하는 신호의 강도는, 정보가 얼마나 멀리 이동하여 왔는지에 좌우된다고 나와있다. 즉, 옆에있는 뉴런에서 받은 신호의 자극이 강한 반면, 멀리 뉴런에서 흘러 들어온 신호는 약해질 것이다.
사람의 뇌의 특징은 대뇌 피질이 두꺼운 것이 포함된다. 쥐의 대뇌 피질은, 뇌 전체의 30% 정도이지만, 인간의 대뇌 피질이 차지하는 비중은 75% 정도. 그리고 대뇌 피질이 두꺼운 것으로, 정보를 전달하는 수상 돌기도 다른 동물들보다 길어지고 있다.
인간의 대뇌 피질은 쥐의 2~3배의 두께를 가지고 있지만, 그 구조는 다른 포유류와 같은 6층의 신경 세포로 만들어져 있다. 5층째의 뉴런의 수상 돌기는 1층째의 신경에 닿을 정도로 길어지고 있으며, 이것은 뇌가 진화 단계에서 전기 신호를 전달하기 위해 길어진 것이라고 보여지고 있다.
MIT의 연구팀은, 수상 돌기의 길이가 전기 신호의 성질에 어떻게 관련되어 가는지를 쥐와 비교하는 방식으로 조사했다. 실험은 뇌 수술로 앞쪽 측두엽의 일부를 절제한 간질 환자로부터 뇌 조직을 채취하여, 실험에 사용하는 방법으로 바뀌었다. 또한, 실험에 사용한 뇌의 일부는 병을 앓고 있지않고, 제대로 작동하는 것이었다. 또한 절제된 것은 언어와 시각 정보 처리에 관한 부분이었지만, 환자는 수술 후에도 제대로 그 기능을 동작 할 수있었다고 한다.
절제 후의 조직은 뇌척수액을 본뜬 용액에 넣어져 산소가 주어졌기 때문에, 48시간은 정상적으로 계속 작동했다. 연구팀은 이전에 패치 클램프 법을 이용하여 원추 세포라는 뉴런의 수상 돌기가 어떻게 전기 신호를 측정하는지를 측정했다.
이 결과 밝혀진 것은, "1층 째의 뉴런에서 5번째 레이어 뉴런에 전달 된 전기 신호"는 쥐보다 인간이 더 약해지는 것. 또한 쥐의 수상 돌기도 인간의 돌기도 전류를 제어하는 이온 채널의 수는 동일하지만, 인간은 돌기가 긴만큼, 그 밀도가 낮은 것도 나타났다. 그러면 각 뉴런이 파티션 된 하나 하나의 계산 능력이 증가하고 있다고 한다. 연구팀은 생물 물리학적인 모델을 만드는 것으로, 이온 채널 밀도의 차이가 전기 활동의 강도 차이의 원인이 되고있음을 보여주고있다.
"인간이 지혜로운 것은 뉴런을 많이 가지고 대뇌 피질이 크다는 것만이 이유가 아니다. 근본적으로 뉴런 행동이 다른 것 같다"고 Harnett 씨는 말한다.
그러나, 이러한 차이가 인간 두뇌의 힘에 어떻게 관계하는지는 아직 알려져 있지 않다. Harnett 씨의 가설은 "밀도의 차이에 따라 인간의 돌기 보다 대부분의 부위가 입력 신호에 관여 할 수있게 된다. 이에 따라 각 뉴런은 정보에 더 복잡한 처리를 할 수있도록 된다"는 것이다라는 것.
인간과 다른 동물의 뉴런에는, 이 외에도 다양한 차이가 있다. Harnett 씨는 앞으로의 연구에서, 신경이 전하는 전기 신호의 영향의 정확성에 대해 추가 조사를 진행, 인간 고유의 특성이 어떻게 서로 관련하는것으로 컴퓨팅의 힘을 발휘할 것인가를 심도있게 찾으려고 하고있다.
