무엇인가 포기할 때 뇌에서는 무슨 일이 일어나고 있는 것일까?
그동안 과학자들은 포기(giving up) 과정에서 동물 신경계에 어떤 일이 일어나는지를 밝혀내는데 많은 노력을 기울여왔다.
그리고 최근 그 수수께끼를 밝혀내고 있다. 미국 워싱턴 의대 연구팀이 복잡한 통증감각 시스템 연구를 통해 사람을 비롯한 동물들이 하던 행동을 왜 포기하는지 그 원인을 밝혀내는데 성공했다.
동물 실험을 통해 하던 행동을 포기하게 하는 신경전달물질이 어떻게 생성되는지 그 메커니즘이 밝혀졌다. 향후 우울증, 조현병 등의 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. ⓒMIT
신호 단백질 ‘노시셉틴 메커니즘 규명
논문은 ‘셀(Cell)’ 지 25일 자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘A Paranigral VTA Nociceptin Circuit that Constrains Motivation for Reward’이다.
연구팀은 논문을 통해 그동안 과학계가 사람을 비롯한 동물들의 행동을 유발하는 신경전달물질(neurotransmitter)을 연구해오면서 통증 감각을 유발하는 단백질의 역할을 완전히 밝혀내지 못하고 있었다고 말했다.
노시셉틴(Nociceptin)이란 신호 단백질과 그 수용체를 통해 행동을 유발하게 된다는 사실을 규명하고 있었지만 언제(when) 어떤(how) 과정을 통해 그런 일이 일어나는지에 대해 명확한 답변을 하지 못하고 있었다는 것.
워싱톤의대 연구팀은 그 과정을 밝혀내기 위해 쥐 뇌 속의 복측피개영역(ventral tegmental area)에 주목했다.
이 영역은 뇌에서 가장 원시적인 부위로 뇌간 맨 꼭대기에 위치하면서 행동을 유발하는 동기를 부여하고, 보상‧쾌락 등에 관여하고 있는 곳이다.
특히 흥분을 관장하는 신경전달물질 도파민을 합성해 온몸으로 전달하고 있는 보상체계에 있어 중요한 역할을 하고 있는 영역으로 알려져 있다.
연구팀은 복측피개영역을 세분화한 후 부위별로 신호 단백질 노시셉틴(Nociceptin)을 구성하고 있는 펩타이드 회로가 어떻게 작동하고 있는지 분석을 시도했다. 그리고 새로운 사실을 밝혀냈다.
통각신경세포로 번역되는 ‘노시셉틴 뉴런(nociceptin neuron)’을 통해 노시셉틴의 활동이 활발해지면서 흥분을 고조시키는 도파민 생성이 억제되고, 이로 인해 사람을 비롯한 동물들이 하던 일을 포기하게(giving up) 된다는 것. 이런 사실이 알려진 것은 처음 있는 일이다.
연구팀은 이번 연구 결과로 이전에 알려지지 않았던 보상 체계에 있어 어떤 요인이 행위를 유발하거나 억제하는지 그 원인을 찾아내는데 통찰력을 얻게 됐다고 말했다. 또한 조현병 등 관련 질환을 치료하는 데 도움을 얻을 수 있을 것으로 예상했다.
우울증‧조현병 등 치료제 개발 가능해져
연구에 참여한 생명공학자 크리스티앙 페더스(Christian Pederse) 박사는 26일 일 의학전문매체 ‘메디컬엑스프레스(MedicalXpres)’ 지와의 인터뷰를 통해 “복측피개영역에 대한 기존 연구 방식과 다른 새로운 차원에서 연구를 시도했다.”고 말했다.
또한 그는 “뉴로펩티드(neuropeptides)로 알려진 복합 신경전달물질이 통각 신호 단백질인 노시셉틴 시스템에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다는 사실을 알아냈다.”고 말했다.
연구팀은 쥐 뇌 안에 있는 복측피개영역을 세분화해 통각 세포 회로에 대한 정밀 분석을 시도했다.
세포 안에 있는 노시셉틴 단백질을 통해 뉴로펩타이드를 생성케 한 쥐들에게 쥐들에게 당분을 제시하고 어떤 움직임을 보이는지 관찰하는 방식이다.
실험 결과 뉴로펩타이드가 생성된 쥐들은 모두 설탕을 먹는 것을 포기했다. 이는 통각 신경세포의 활동이 활발해질수록 쥐들이 의욕 상실(demotivation), 좌절(frustration) 등의 곤란을 겪게 된다는 결과가 나타났다.
연구 결과에 따르면 뉴로펩티드는 사람을 비롯한 동물들로 하여금 특정한 행동을 유발하게 하는 동기(motivation)가 되고, 또한 포기(giving up)를 종용하는 역할을 하고 있는 매우 중요한 신경전달물질인 것으로 나타났다.
페더스 박사는 “쥐 실험에서처럼 사람에게도 이 조절 작용이 유사하게 일어날 수 있다.”고 말했다. 통각 세포 조절 작용의 과다, 부족에 따라 폭식이나 거식 등 정반대의 현상이 나타날 수 있다는 것.
수석 논문 저자인 워싱톤의대 통증의학자 마이클 브루카스(Michael Bruchas) 교수는 “통각 세포의 활동이 특히 저조할 경우 여러 가지 부작용이 발생할 수 있다.”고 말했다.
특히 그는 “우울증, 조현병, 기타 불안과 약물남용으로 인한 중독 현상 등의 원인이 될 수 있다.”며, “이번 연구 결과를 기반으로 치료제 개발에 착수할 경우 다양한 도움이 될 수 있을 것”으로 예상했다.
(6709)
로그인후 이용 가능합니다.
울산과학기술원(UNIST)은 나사 풀림 위험을 감지하거나 내·외부 물리적 변형 요인을 구분할 수 있는 지능형 금속 부품을 개발했다고 26일 밝혔다. UNIST에 따르면 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 3D 프린팅 적층제조기술과 인공지능 기술을 이용해 '인지 가능한 스테인리스 금속 부품'을 개발하는 데 성공했다. 또 인공지능 기술과 증강현실 융합기술로 금속 부품 단위의 디지털 트윈(Digital Twin)을 구현했다.
원자력발전소의 배기가스나 산업체·병원 등에서 유출될 수 있는 극위험물질 '방사성 요오드'를 고습 환경에서도 효과적으로 제거할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국화학연구원 황영규·홍도영 박사 연구팀은 현재 쓰이는 탄소계 흡착제보다 280배 높은 방사성 요오드 제거 성능을 보이는 다공성 흡착제를 개발했다고 26일 밝혔다.
절단된 신경을 수술용 봉합실 없이 홍합에서 추출한 단백질을 이용해 이어붙일 수 있는 기술이 나왔다. 포항공대(포스텍)는 화학공학과 차형준 교수·정호균 박사 연구팀과 이화여대 화공신소재공학과 주계일 교수, 가톨릭대 서울성모병원 성형외과 전영준 교수·이종원 교수·재활의학과 이종인 교수 연구팀이 공동으로 홍합접착단백질 기반 의료용 하이드로젤 접착제를 개발했다고 26일 밝혔다.
한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 김용현 교수 연구팀이 수천 년 동안 해결되지 않은 난제 가운데 하나인 마찰전기 발생 원리를 규명했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 두 물질을 마찰시킬 때 경계면에서 발생하는 열에 의해 전하가 이동할 수 있다는 아이디어를 바탕으로 마찰전기의 작동원리를 찾아냈다. 마찰전기와 관련한 가장 대표적인 두 가지 현상이 마찰열과 전기적 성질을 띠는 대전현상인데, 연구팀은 마찰전기를 '마찰열에 따른 대전현상'으로 설명하기 위해 미시적 열전효과(열과 전기의 상관 현상)에 주목했다.
한국의 첫 지구 관측용 민간 위성인 한글과컴퓨터(이하 한컴) 그룹의 '세종1호'(Sejong-1)가 한국 시간 26일 오전에 궤도에 안착하는 데 성공했다. 한컴에 따르면 세종1호는 발사 후 예정된 궤도에 안착했으며, 한국 시간으로 오전 11시 11분에 지상국과의 교신이 성공적으로 완료됨에 따라 궤도 진입의 성공이 확인됐다.
종양 내부에 발생하는 저산소증만 감지해 암을 진단할 수 있는 신개념 조영기술이 개발됐다. 한국기초과학지원연구원(KBSI) 바이오융합연구부 홍관수 박사 연구팀은 미국 텍사스대 세슬러 교수 연구팀과 공동으로 종양의 저산소증에 반응해 신호를 내는 감응성 바이모달(MRI·광학 혼합) 이미징 프로브를 개발했다고 25일 밝혔다.
인공지능(AI) 기술이 국가안보에도 중대한 영향을 미치는 상황에 우리나라가 대응해 필수적인 AI 기술을 중점 육성해야 한다는 제언이 나왔다. 24일 학계에 따르면 소프트웨어정책연구소가 최근 펴낸 '국가안보를 위한 인공지능과 3대 전략 기술'보고서는 우리 정부가 보호·육성해야 할 AI 기술로 ▲ 지능형 반도체 ▲ 자율무기 ▲ 생성적 적대 신경망(GAN) 등 3가지를 제시했다.