카이스트, 뇌가 기억력 유지하는 메커니즘 밝혀

네이쳐(Nature)에 수록된 이번 연구 이미지. 흰색 별아교세포와 파란색 미세아교세포가 시냅스(정상 시냅스는 녹색, 신경교세포에 의해 제거된 시냅스는 붉은색)를 제거하고 있는 모습.[사진 = 카이스트]

성인의 뇌가 기억력을 유지하는 메커니즘이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

카이스트(KAIST)는 생명과학과 정원석 교수와 이준혁 박사과정 연구팀이 한국뇌연구원 박형주 박사와 김지영 연구원 연구팀과 공동연구를 통해 이전까지 알려지지 않았던 새로운 뇌 항상성 유지 기전을 처음으로 밝혀 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 공개했다고 5일 밝혔다.

성인 해마(뇌 부위 중 하나로 학습·기업 등의 역할)에서는 학습·기억 형성 중에 기존의 시냅스는 사라지고 새로운 시냅스가 생기는 ‘시냅스 재구성’이 일어난다.

그러나 어떻게 시냅스가 사라지고 이러한 시냅스 제거가 학습과 기억 과정 중에 어떠한 역할을 맡는지는 여전히 알려지지 않았다.

공동연구팀은 성체 뇌에서도 별아교세포가 불필요한 시냅스를 끊임없이 제거하고 있음을 발견했으며, 이 현상이 학습·기억에 중요한 해마 내 흥분성 시냅스의 회로 유지를 가능하게 한다는 사실을 증명했다.

이들은 새로 개발한 방법을 이용해, 기존의 방법으로는 관찰할 수 없었던 현상인 별아교세포가 성인 해마에서 시냅스를 지속적으로 제거하며 흥분성 시냅스를 더 많이 제거하고 있음을 발견했다.

연구진은 유전자 변형을 통해 별아교세포의 시냅스 제거 작용을 억제한 생쥐에서는 해마 내 시냅스 연결 가소성과 기억 형성에 문제가 생김을 발견했다.

이는 불필요한 시냅스들을 별아교세포가 제거하지 않는다면 뇌의 정상적인 학습과 기억 능력이 유지될 수 없다는 것을 의미한다.

연구팀은 이번 연구성과를 통해 별아교세포에 의한 성인 뇌의 흥분성 시냅스 재구성이 정상적 신경 회로망 유지 및 기억 형성에 필수적인 기전이라 제시했다.

이 메커니즘은 향후 뇌 기능 및 관련 신경 회로의 항상성 유지에 관한 다양한 연구들에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 “시냅스 수를 다시 정상으로 회복하기 위해 별아교세포가 시냅스를 먹는 현상을 조절하는 것이 이들 뇌 질환을 치료하는 새로운 전략이 될 수 있다”고 말했다.

카이스트 생명과학과 이준혁 박사과정과 뇌연구원 김지영 연구원이 공동 제1 저자로 참여하고, 정원석 교수와 박형주 박사가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구는 뇌인지과학 연구분야에 새로운 돌파구를 마련한 것으로 인정받아 최상위 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 지난 12월 23일자에 공개됐다.