December 11,2019

공격성 조절, 남녀가 다른 이유

쥐 실험 통해 시상하부 부위의 뇌기능 다른 점 밝혀

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성 행위와 공격적인 행동을 조절하는 뇌 구조가 남성과 여성에서 다르게 연결되는 것으로 밝혀졌다. 미국 뉴욕대 연구진은 실험용 쥐 실험을 통해 이 같은 사실을 확인해 ‘네이처 신경과학’(Nature Neuroscience) 18일자에 발표했다.

연구진은 특히 공격적 행동 조절이 암컷과 수컷 쥐 두뇌의 같은 부위에서 이루어지지만 그 영역에 있는 뇌세포의 어떤 그룹들은 다르게 조직된다는 것을 발견했다. 즉, 암컷에서는 성행위와 공격성을 통제하는 두 개의 분리된 세포그룹이 발견된 반면, 수컷에서는 성행위와 공격을 불러일으키는 회로가 겹쳐지는 것으로 확인됐다.

공격적 행동이 어떻게 조절되는지를 아는 것은 쥐에게는 이것이 생존과 직결되고 사람에게는 식량과 배우자, 영역 확보 경쟁을 위해 진화돼 왔기 때문에 매우 중요하다고 연구진은 말했다.

맨 왼쪽은 쥐의 뇌에서 복내측 시상하부(VMHvL)의 복측면 부위. 이 부위는 암컷과 수컷 쥐 모두에서 공격성을 통제한다. 짝짓기 할 때 활성화되는 암컷 쥐의 VMHvL 세포들(파란색)은 경계면에 위치해 있고, 맨 오른쪽 그림에서 수컷 쥐의 뇌에서는 이 세포들이 흩어져 있다. 싸울 때 활성화되는 세포들(빨간색)은 암컷 VMHvL의 중앙에 많이 위치해 있으나 수컷 쥐에서는 그렇지 않다.  Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

맨 왼쪽은 쥐의 뇌에서 복내측 시상하부(VMHvL)의 복측면 부위. 이 부위는 암컷과 수컷 쥐 모두에서 공격성을 통제한다. 짝짓기 할 때 활성화되는 암컷 쥐의 VMHvL 세포들(파란색)은 경계면에 위치해 있고, 맨 오른쪽 그림에서 수컷 쥐의 뇌에서는 이 세포들이 흩어져 있다. 싸울 때 활성화되는 세포들(빨간색)은 암컷 VMHvL의 중앙에 많이 위치해 있으나 수컷 쥐에서는 그렇지 않다. Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

공격성 억제 약 개발 위한 기본단계

논문의 시니어 연구자인 데이유 린(Dayu Lin) 뉴욕대(랭고니) 신경과학연구소 조교수는 “우리 연구는 이런 행동들이 암컷과 수컷 쥐의 두뇌에서 어떻게 다르게 구성되는지에 대한 이해를 더해준다”고 설명했다.

린 교수는 성별에 따라 뇌기능을 상세히 분석하는 일은 극심한 공격성을 억제할 수 있는 약물 개발을 위한 ‘기본 단계’라고 덧붙였다. 그는 여성의 공격적 행동에 대한 연구가 부족한데, 그 이유는 대부분의 동물에서 수컷들이 더 공격적이기 때문이라고 말했다.

린 교수팀은 2011년 ‘네이처’(Nature)지에 쥐의 뇌 시상하부 특정 부위에서 수컷 쥐가 보이는 공격성의 원천을 추적한 연구를 발표한 바 있다. 시상하부는 체온과 굶주림, 수면 및 여러 호르몬 수치를 조절하는 기능을 한다. 이 핵심 부위는 복내측 시상하부(VMHvL)의 복측면 부위로서 쥐와 인간 모두 시상하부 아래에 위치해 있다.

암컷 쥐의 두뇌 이미지. 쥐가 싸우거나(왼쪽) 짝짓기를 할 때(오른쪽) 서로 다른 세포들(녹색)들이 복내측 시상하부의 복측면 부위에서 활성화되는 모습을 보여준다.  Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

암컷 쥐의 두뇌 이미지. 쥐가 싸우거나(왼쪽) 짝짓기를 할 때(오른쪽) 서로 다른 세포들(녹색)들이 복내측 시상하부의 복측면 부위에서 활성화되는 모습을 보여준다. Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

싸움할 때 VMHvL 세포 활성화돼

암컷 쥐의 두뇌에서 VMHvL 세포의 행동을 차단한 최근의 다른 연구들에서는 수컷 쥐의 VMHvL에 존재하던 공격성 조절의 원천을 추적해 내지 못 했다. 이 같은 차단은 암컷과 수컷 모두에서 교배 시도를 중지시켰으나 암컷 쥐들 간의 싸움을 중지시키지는 못 했다고 린 교수는 말했다.

린 교수는 이 연구들이 겁이 많거나 수줍음을 타는 실험 쥐 종류를 사용했기 때문에 자연상태를 정확하게 재현해 내지 못 했다고 지적했다. 그에 비해 이번 연구는 자연스럽게 공격성을 나타내는 실험 쥐 종류와, 먹이를 놓고 열정적으로 다투는 처녀 쥐, 새끼를 보호하려는 새로운 어미 쥐를 포함시켜 한층 현실화시켰다.

이번 연구에서는 박스형 공간에 들어있는 처녀 쥐와 어미 쥐가 다른 암컷 쥐나 수컷 쥐들과 다툼을 벌이는 동안의 뇌 활동을 모니터링했다. 실험에 사용된 모든 쥐의 뇌는 전기적, 유전적, 화학적 탐색자를 사용해 어떤 신경세포 활동이 켜지고 꺼지는지 그리고 이것이 그들의 다투는 행동에 어떻게 영향을 미치는지를 측정했다. 연구팀은 이러한 현실적인 조건 하에서 VMHvL 세포 활동을 켜거나 끄는 것이 암컷 쥐가 싸울지 여부를 조절한다는 사실을 발견했다.

수컷 쥐의 뇌는 싸우거나(왼쪽) 짝짓기를 할 때 복내측 시상하부의 복측면 부위의 같은 세포들이 활성화된다(녹색). Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

수컷 쥐의 뇌는 싸우거나(왼쪽) 짝짓기를 할 때 복내측 시상하부의 복측면 부위의 같은 세포들이 활성화된다(녹색). Credit: Courtesy of Nature Neuroscience

짝짓기와 싸움에 관여하는 세포, 수컷은 같고 암컷은 달라

연구팀은 또 암컷과 수컷 쥐에서 성호르몬(예를 들면 에스트로겐 수용체 알파)과 상호작용  하는 단백질을 가진 VMHvL의 각 세포 활동을 관찰했다. 그런 세포들은 이전에 수컷 쥐에서 싸우는 행동과 관련이 있었다.

실험 결과 암컷 쥐가 짝짓기를 하는 동안 활발하게 신호를 전송하거나 ‘발사하는’ VMHvL 세포는 이 쥐들이 싸울 때 신호를 내는 세포들이 아니었다. 그러나 수컷 쥐에서는 두 가지 행동 모두에서 대부분 같은 세포들이 신호를 발사했다. 추가 분석 결과 수컷 쥐들은 이들 행동과 관련된 VMHvL 세포의 혼합된 공간 분포를 가지고 있는 것으로 나타났다.

암컷 쥐에서는 싸움에 관여하는 세포들이 복내측 시상하부(VMHvL)의 중심을 따라 배열돼 있는 반면, 짝짓기에 관여하는 세포들은 주변 경계를 따라 배열돼 있었다.

린 교수는 앞으로 암컷의 짝짓기와 싸움에 관여하는 VMHvL세포를 분리해서 연구하기 위해 실험도구를 정밀 조정할 계획이라고 말했다. 린교수팀은 또 수컷의 뇌신경회로에 비해 암컷의 신경회로가 어떻게 발달했는지를 확인하기 위해 이들 세포들의 생물학적 기원을 조사할 계획이다.

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