과학기술
뇌의 감정 처리 세포는 어른이 되면 대부분 성숙하지만, 일부는 노인이 되어도 미성숙한 상태인 ‘피터팬’ 세포로 남아있다는 흥미로운 사실이 밝혀졌다. 뇌의 감정 처리를 위한 핵심인 편도체(amygalda) 중 일부 세포가 77세로 사망한 노인의 뇌에서도 발견된 것이다.
대부분의 뇌세포는 태어날 때 이미 성숙하지만, 편도체의 일부 신경세포 집단은 어린 시절 내내 태아기와 같이 미성숙한 상태에 머물러 있다. 이 세포도 대부분은 사춘기 동안 급속히 성숙하여 정서 발달에 핵심적인 역할을 하지만, 어떤 세포는 평생 동안 미성숙 상태를 유지한다고 피츠버그 대학(University of Pittsburgh)의 숀 소렐스(Shawn Sorrells) 박사가 발표했다.
편도체는 사춘기 때 급속하게 성숙해져
편도체는 뇌의 측두엽 깊숙한 곳에 위치한 아몬드 모양의 뇌로써, 사람이 환경에 대해 적절한 감정반응을 학습하는데 중요한 역할을 한다. 사람 뇌의 대부분이 다 자란지 오래 후인 사춘기에도 편도체에서는 최대 200만 개 뉴런이 늘어난다. 과학자들은 편도체가 인간의 정서 발달에 중요한 역할을 하며, 편도체의 이상이 신경 발달 장애를 일으킨다고 생각한다.
13세 어린이의 편도체에 나타난 미성숙한 세포(녹색 및 붉은색)와 성숙한 세포(푸른색) ⓒAlvarez-Buylla lab / UCSF
예를 들어, 자폐증이 있는 어린이들에게는 편도체 뉴런의 확장이 없으며, 우울증, 불안감, 조울증, 외상후 스트레스 장애(PTSD)와 같이 청소년기에 자주 나타나는 감정 장애도 편도체 발달장애와 연관되어 있다.
연구팀은 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 발표한 논문을 통해 ‘편도체에서 파랄라미나 핵(PL paralaminar nuclei)이라는 미성숙한 신경세포의 독특한 집단을 발견했다’고 발표했다. PL은 편도체의 빠른 성장을 설명하는 데 도움이 되지만, 연구원들은 이 세포들이 어디에서 왔는지, 또는 뇌 회로에서 어떤 역할을 하는지는 아직 알지 못한다.
연구원들은 20주부터 78세의 나이로 사망한 49명의 뇌에서 해부학적 기법과 분자적 기법을 사용해서 편도체를 조사했다. 연구원들은 편도체 PL 부위에서 미성숙 세포의 비율이 유년기 내내 높게 유지되지만 사춘기 동안 급격히 감소한다는 것을 발견했다.
태어나면서부터 13세까지 미성숙 PL 세포의 수는 약 90%에서 70% 미만으로 줄어든다. 사춘기가 끝날 무렵에는 PL 세포의 약 20%만이 미성숙 상태로 남아있다.
연구진은 PL에서 추출한 뉴런의 유전자 발현 패턴과 뉴런의 정량화를 바탕으로, 미성숙 세포가 사라지면서 성숙한 뉴런으로 대체된다는 사실을 밝혀냈다. 이 뉴런들이 명확하게 연구된 것은 이번이 처음이다. 이 뉴런이 정확히 어떤 기능을 하는지는 알 수 없지만, 사춘기에 일어나는 급속한 정서 발달에 역할을 하는 것으로 분석하고 있다.
소렐스 박사는 “청소년을 만난 사람이라면 누구나 스트레스에 어떻게 반응해야 할지, 긍정적인 사회적 유대관계를 형성하는 방법 등에 대해 감정적으로 배우는 과정이 빠르고 때로는 소란스럽다는 것을 알고 있다”고 말했다. 사춘기는 편도체와 관련된 것으로 알려진 많은 정신 질환들이 처음으로 나타나는 시기이다.
소렐스 박사는 “이 세포들이 감정과 인지 발달의 정상적인 과정에 무언가 이상이 생겼을 수도 있다는 것을 암시한다.”고 말했다.
77세 노인에서 미성숙 뇌세포 발견
특히, 연구원들은 일부 미성숙한 뉴런들이 일생 동안 편도체에 남아 있는 것을 발견했다. 심지어는 77세 노인의 뇌에서도 발견됐다. 이런 결과는 최근 저자들이 신생 뉴런과 미성숙 뉴런이 사춘기 무렵에는 감지할 수 없는 수준으로 완전히 감소한다는 사실을 발견한 해마와는 극명한 대조를 보였다.
생쥐와 같은 다른 동물들에서는 새로운 뉴런이 평생 동안 기억력을 형성하는 해마에서 계속 태어나고, 아마도 편도체에서 낮은 속도로 태어나는 것으로 보인다. 연구자들은 동물의 해마는 동물의 뇌가 새로운 경험과 환경에 적응하도록 하기 위해, 뇌의 신경회로를 계속 연결한다고 생각한다.
이번에 발표한 새로운 연구는 인간의 뇌도 다른 동물들에서 보는 것 같이 성인이 되어도 미성숙한 ‘피터팬’ 세포를 유지할 수 있다는 것을 보여준다. 이것이 노년에도 유연한 감정을 유지하게 해 준다고 과학자들은 주장한다.
소렐스 박사는 아직은 추정이지만 “미성숙한 세포들이 뇌가 계속 성장하도록 돕는다고 상상할 수 있다”고 말했다.
(24963)
- 심재율 객원기자
- kosinova@hanmail.net
- 저작권자 2019.06.25 ⓒ ScienceTimes
관련기사
목록 보기전체 댓글 (0)
로그인후 이용 가능합니다.
-
“폐암 세포 성질 변환시켜 전이 막고 약물 반응 높여”
한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀은 폐암 세포의 성질을 변환시켜 전이를 막고 약물 저항성을 제거하는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 폐암 세포를 전이시킬 능력이 없는 상피세포가 전이 가능한 중간엽세포로 변하는 '천이 과정'(EMT)에서 나타나는 다양한 암세포 상태를 수학모델로 만들었다.
-
우주 금·은 만드는 ‘킬로노바’ 조건 갖춘 희귀 쌍성계 포착
중성자별끼리 충돌해 초강력 폭발을 일으키며 금을 생성하는 '킬로노바'(Kilonova)의 모든 조건을 갖추고 이를 준비 중인 쌍성계가 처음으로 관측됐다. 이런 쌍성계는 1천억개가 넘는 우리 은하 별 중에서도 열 손가락 안에 꼽을 정도로 극히 드문 것으로 제시됐다.
-
양자·인공지능 연구 날개 달 초저전력 차세대 트랜지스터 개발
2016년 알파고가 바둑을 둘 때 소모한 전력은 가정집 100가구의 하루 전력 소모량과 맞먹고, 2021년 테슬라가 발표한 자율주행용 인공지능(AI) 학습 서버 한 대의 전력소모량이 알파고의 10배를 넘는다. 에너지 위기 시대에 초저전력·고성능을 특징으로 하는 차세대 메모리 소자인 스핀트로닉스(spintronics·전자의 회전 방향을 제어해 정보를 효율적으로 저장하는 소자) 기술 혁명이 필요한 이유다.
-
2∼3배 더 큰 고대 코끼리 사냥한 네안데르탈인 큰 집단 이뤄
멸종한 인류의 사촌인 네안데르탈인이 아시아 코끼리의 2∼3배에 달하는 '일직선상아 코끼리'를 사냥해 먹을 만큼 큰 집단을 유지하고 있었다는 연구 결과가 나왔다. 네안데르탈인은 기껏해야 20명이 넘지 않은 작은 집단을 이뤄 생활한 것으로 여겨져 왔지만 최대 13t에 달하는 고대 코끼리를 잡고 그 고기를 모두 소모한 걸로 볼 때 훨씬 더 큰 집단 생활을 한 거로 추정된다는 것이다.
-
‘목표 드론만 공격’…카이스트, 도심 사용 안티드론 기술 개발
드론은 저렴한 가격과 기동성으로 소방·정찰·국방 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 운용 주체·의도를 숨길 수 있어 군뿐만 아니라 범죄 집단, 테러리스트들도 쓰는 도구가 되고 있다. 최근 각국 정부는 공항·국가 중요 시설을 대상으로 한 테러를 방지하기 위해 다양한 안티드론 시스템을 구축하고 있는데, 우크라이나와 러시아의 전쟁이 안티드론 기술 평가장이 되고 있다.
-
“10대 침팬지 인내심, 사춘기 청소년보다 강하다”
진화적으로 인간과 가장 가까운 동물 중 하나인 침팬지도 10대 때는 사춘기 청소년처럼 충동적이고 위험한 행동을 보이지만 인내심은 오히려 10대 청소년보다 강하다는 연구 결과가 나왔다. 미국 CNN 방송은 30일 미시간대 알렉산드라 로사티 교수팀이 콩고공화국 보호구역에서 태어난 야생 침팬지 40마리를 대상으로 충동성과 위험 감수 경향, 인내심 등을 측정하는 실험을 한 결과 이런 사실을 확인했다고 보도했다.
-
지진 나면 가스밸브 자동으로 ‘탁’…기상청, 사물인터넷 연구
지진이 발생하면 냉장고 디스플레이에 경고가 뜨고 가스 밸브가 자동으로 잠긴다면 훨씬 안전할 수 있다. 기상청은 '지능형 사물인터넷'(사물지능융합기술·AIoT) 기술을 활용한 지진정보 전달체계를 마련하는 '차세대 지진재난문자 서비스 연동방안 연구'를 올해 진행한다고 29일 밝혔다.