한겨레

한국에서 연구를 하는 외국 과학자와 국내 연구진이 우리가 집 등 특정 장소를 찾아갈 때 뇌가 어떻게 기억을 떠올려 길을 알아내는지를 밝혀냈다.

한국과학기술연구원(키스트)은 2일 연구원 산하 ‘세계수준의 연구센터(WCI) 기능커넥토믹스연구단’의 세바스찬 로이어 박사와 김진현 박사 연구팀이 뇌의 해마 부위에 존재하는 장소세포의 정보습득 원리를 동물실험을 통해 알아냈다고 밝혔다.

해마는 뇌에서 공간탐색, 기억의 저장과 상기(떠올림)에 중요한 구실을 하는 기관이다. 2008년 82살의 일기로 세상을 떠난 미국인 헨리 구스타프 몰라이슨에 의해 널리 알려졌다. 몰라이슨은 어릴 적 사고로 간질을 앓았고 수술을 통해 해마를 제거한 뒤 간질은 나았지만 단기기억 상실증에 걸렸다. 이름의 머리글자 ‘에이치엠’(HM)으로 통하는 몰라이슨은 흔쾌히 의학연구에 자신을 바쳤고, 그 덕에 해마의 기능이 밝혀졌다. 그러나 지금까지 해마에 존재하는 장소세포라는 신경세포가 어떤 원리로 작동하는지는 알려져 있지 않았다.

키스트 연구팀은 미국 하워드휴스의학연구소와 함께 실험생쥐가 특정 장소를 기억할 때 장소세포들이 어떻게 활성화하는지를 알아내기 위해 독특한 ‘트레드밀’을 개발했다. 1.8m의 러닝머신인 이 장치에는 뾰족한 턱과 갈대처럼 삐죽이 나온 돌출물, 발이 달라붙는 벨크로(찍찍이) 등이 부착됐다. 생쥐의 머리를 고정시켜놓고 해마 속 장소세포들에 빛을 쪼일 수 있는 탐침을 심은 뒤 쥐가 러닝머신 벨트를 한바퀴 돌면 설탕물을 먹을 수 있도록 해 보상해줬다. 쥐가 한바퀴 돌 때마다 뇌파의 변화가 측정됐다.

실험 결과 해마의 주요 세포인 피라미드세포들 사이에 존재하는 중간세포(인터뉴런)인 소마토스타틴형 세포와 파브알부민형 세포가 장소를 기억하는 데 중요한 구실을 하는 것으로 밝혀졌다.

소마토스타틴형 세포는 해마의 수상돌기라는 부위에, 파브알부민형 세포는 세포체 주위에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 생쥐가 벨트의 특정 위치를 지날 때 빛을 쪼여 소마토스타틴형 세포의 활성을 억제하자 특정 장소세포의 활성화가 크게 일어났다. 파브알부민형 세포의 활성을 억제했을 때는 뇌파의 모양이 엉클어졌다.

로이어 박사는 “소마토스타틴형 세포는 해마가 기억을 효율적으로 하는 데 관여하고, 파브알부민형 세포는 전날 저녁을 먹고 술을 마시고 노래방을 가는 등 일의 순서를 기억하는 기능을 하는 것이 밝혀졌다”며 “연구 결과는 간질과 알츠하이머 등 해마 손상에서 비롯하는 뇌질환을 치료하는 방법을 찾는 단초가 될 것”이라고 말했다.

연구팀의 논문은 로이어 박사를 제1저자로 신경과학 분야의 유명 학술지인 <네이처 뉴로사이언스> 25일치에 게재됐다.

이근영 선임기자

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