‘뇌 공간기억’ 작동원리 규명

사람들은 술에 만취하거나 정신이 혼미한 상태에서도 자신의 집은 잘 찾아간다. 그러나 만약 낯선 곳으로 이사한 경우에는 자신의 집이라도 찾기가 쉽지 않게 된다. 이럴 때는 주변에 이정표가 될 만한 것을 기억해 길을 찾아가는 것이 일반적이다. 사람이나 동물이 이처럼 ‘공간’을 인지하는 것은 뇌 속에 있는 장소세포의 기능이라는 점은 이미 알려져 있었지만 장소세포가 어떻게 특정장소를 기억하는지는 여전히 수수께끼였다. 이에 대한 의문이 풀리게 됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 산하 ‘세계수준의 연구센터(WCI) 기능커넥토믹스연구단’의 세바스천 로이어 박사와 김진현 박사팀이 미국 하워드휴즈 의학연구소와 공동으로 뇌의 ‘장소세포’가 어떻게 정보를 습득하고, 기억하는지를 규명했다고 2일 밝혔다. 연구 결과는 신경과학 분야 권위지인 ‘네이처 뉴로사이언스’ 최근호에 실렸다.

연구팀은 생쥐가 특정 장소를 기억할 때 장소세포들이 어떻게 변하는지를 측정하기 위해 ‘트레이드밀’(러닝머신)을 고안했다. 1.8m 길이의 러닝머신 중간 중간에는 뾰족한 돌출물과 발이 달라붙는 찍찍이 등을 부착했다. 연구팀은 머리에 탐침을 꽂은 생쥐를 러닝머신에서 달리게 한 후 각 장애물과 마주칠 때 장소세포들이 어떻게 발현되는지를 살폈다. 쥐가 지속적으로 달리게 하기 위해 벨트를 한 바퀴 돌면 설탕물을 먹을 수 있는 보상장치도 설치했다.

실험 결과 생쥐의 해마에 존재하는 중간세포인 ‘소마토스태틴형 세포’와 ‘파브알부민형 세포’가 장소 기억과 발현에 직접 관여하는 것으로 나타났다. 로이어 박사는 “소마토스태틴형 세포는 해마가 기억을 효율적으로 저장·발현하는 데 관여하고, 파브알부민형 세포는 경험을 순차적으로 기억하는 기능을 하는 것으로 확인됐다.”면서 “세포의 특성을 연구하면 알츠하이머 등 해마 손상에서 비롯된 뇌질환의 치료법도 개발할 수 있을 것”이라고 전망했다.

뇌 속의 해마는 뇌에서 공간을 탐색해 기억을 저장하고 떠올리는 역할을 한다. 2008년 82세로 세상을 떠난 미국인 헨리 구스타프 몰라이슨의 사례연구를 통해 그 역할이 알려졌다. 학자들은 이후 연구를 통해 해마에 공간인지를 담당하는 장소세포가 있다는 사실까지는 밝혀냈지만, 작동 원리까지는 파악하지 못했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr