November 25,2017

손익 따지는 생쥐 행동관찰 성공

"싸우지 않고 규칙 지킨다"

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국내 연구진이 눈앞에 놓인 작은 이익을 참고 질서 있게 규칙을 지켜 더 큰 이익을 얻으려는 생쥐 행동을 관찰하는 데 성공했다.

8일 기초과학연구원에 따르면 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장 연구팀은 쾌감 자극 보상 실험을 통해 이런 패턴을 확인했다.

연구팀은 한 쌍의 생쥐가 뇌 자극에 따른 쾌감을 얻고자 갈등을 겪는 실험을 고안했다.

연구진이 생쥐 실험을 위해 특수 제작한 케이지 모식도. 케이지는 크게 가운데 구역(실험 시작 구역)과 두 개의 아크릴판으로 나뉜 좌우 쾌감 구역으로 나뉜다.  ⓒ 기초과학연구원

연구진이 생쥐 실험을 위해 특수 제작한 케이지 모식도. 케이지는 크게 가운데 구역(실험 시작 구역)과 두 개의 아크릴판으로 나뉜 좌우 쾌감 구역으로 나뉜다. ⓒ 기초과학연구원

쾌감은 생쥐 머리에 씌운 헤드셋에 적외선을 쏘여 일으킨다. 보상행동 조절과 관련된 뇌신경(내측전뇌다발)에 전기 자극을 무선으로 전달하는 방식이다.

쾌감에 중독성은 없다.

한 쌍의 생쥐가 함께 가운데 구역에 들어갔을 때 1회차 실험이 시작된다.

좌우 보상구역 벽면에는 각각 발광다이오드(LED) 조명이 하나씩 달렸는데, 무작위로 한쪽씩 켜졌다 꺼진다.

조명이 켜진 쪽 보상구역에 들어간 생쥐는 5초간 쾌감 자극을 받을 수 있다.

다른 생쥐가 따라 들어오면 자극은 즉시 멈춘다.

여러 차례 훈련을 통해 생쥐는 ‘가운데 구역에 동시에 들어갔을 때 보상구역 중 한 곳에 불이 켜진다’, ‘밝은 쪽 보상구역으로 가야 쾌감 자극을 받는다’, ‘상대방이 뒤늦게 보상구역을 침범하면 자신의 쾌감 보상이 중단된다’는 점을 알게 된다.

두 생쥐가 다시 가운데 구역으로 진입하면(협동행위) 다음 회차 실험이 시작된다.

이런 실험 결과 연구팀은 생쥐가 두 곳의 보상구역을 서로 나눠 맡는 행동을 보이는 것을 확인했다.

예컨대 A 생쥐가 왼쪽 보상구역에서 쾌감을 받을 때 B 생쥐는 그 구역에 진입하지 않고 자신의 차례를 기다리다가 오른쪽 보상구역에 불이 켜지면 그쪽으로 가서 보상을 얻는 식이다.

상대의 보상기회를 방해하지 않고 자신의 차례를 기다리는 이런 행동 패턴은 생쥐가 만든 사회적 규칙의 하나로 볼 수 있다고 연구팀은 판단했다.

실제 실험 생쥐 총 38마리(19쌍) 중  60.5%(23마리)가 훈련을 통해 이런 사회적 규칙을 세우고 지키는 것으로 확인됐다.

연구팀 관계자는 “생쥐마다 보상을 얻는 요령을 숙지하는 데 걸리는 시간은 달랐다”면서도 “실험 회차가 거듭될수록 생쥐는 보상구역을 할당하고 상대를 방해하지 않는 규칙을 점점 더 잘 지켰다”고 말했다.

생쥐의 규칙 준수 행위가 몸무게, 친밀도, 학습능력, 습관적 방향 선호 등과 같은 요인과는 관계가 없었다고 연구팀은 덧붙였다.

신희섭 IBS 인지 및 사회성 연구단장은 “규칙을 무시하는 게 단기적으로 이익이 될 수 있는 데도 장기적으로 생쥐 모두에게 이득이 되는 방법을 택했다”며 “이런 행동은 인간 사회에도 시사하는 바가 크다고 할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 성과를 담은 논문은 이날 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 실렸다.

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