중국과학원(CAS) 산하 연구진은 신경세포 하나가 단순한 신호 전달 단위를 넘어, 학습한 규칙과 감각정보를 나눠 처리한 뒤 의사결정에 필요한 신호를 만든다는 결과를 발표했다. 연구는 청각 분류 과제를 수행하는 생쥐의 청각피질 제5층 피라미드 뉴런을 대상으로 진행됐다. 살아 있는 뇌 조직에서 활동을 측정하는 이광자 영상 기술로, 같은 뉴런의 정단 수상돌기와 세포체 신호를 동시에 기록해 규칙 변화 상황에서 어떤 정보가 표현되는지 비교했다.
분석 결과 정단 수상돌기는 생쥐가 보상을 바탕으로 추론한 숨겨진 규칙을 주로 나타냈고, 세포체는 실제 소리 자극 같은 감각정보를 더 많이 반영했다. 두 신호는 단순 합산이 아니라 비선형적으로 결합되며, 이 과정에서 최종 행동 선택과 관련된 신호가 형성됐다. 연구진은 수상돌기 활동을 인위적으로 억제했을 때 의사결정 관련 신호가 약해지는 현상도 확인했다. 이는 학습이 시냅스 변화만으로 설명되지 않을 수 있으며, 한 뉴런 내부의 계산 구조가 유연한 학습과 의사결정의 핵심 단서가 될 수 있음을 보여준다.