KAIST(한국과학기술원)는 바이오 및 뇌공학과 크리스토퍼 피오릴로(Christopher Fiorillo) 교수가 도파민 신경세포의 기능을 규명하는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계 최고 권위의 학술지인 '사이언스(Science)'지 2일자에 실렸다.

뇌세포의 신경전달물질 가운데 하나인 도파민은 외부에서 오는 자극에 대해 '좋다'·'나쁘다' 등 가치를 평가해 그에 따른 행동을 유발하는 신경세포이다.

기존 생리학이나 계산신경과학분야 연구에서는 도파민계 뉴런(신경세포)들이 가치를 일직선상에 놓고 인식하기 때문에 도파민의 경우 부정적인 것과 긍정적인 자극을 모두 평가한다고 여겼다.

즉 빛의 강도를 어두운 것에서 밝은 것까지로 구분하듯 기분 좋은 자극과 불쾌한 자극을 지속적으로 연결된 가치로 인식한다는 것.

하지만 피오릴로 교수가 원숭이를 이용해 동물실험을 한 결과, 도파민 뉴런들은 '보상' 가치에는 민감하게 반응하나 쓴맛이나 불쾌감과 같은 '처벌' 가치에는 둔감한 반응을 보이는 것으로 나타났다. 이는 즉 보상과 처벌이 연속적인 가치가 아니라 별개의 범주에 속하는 가치라는 의미이다.

예를 들어 덜 쓴 주스나 덜 짠 소금물 등 예상했던 처벌보다 약한 처벌을 받았을 때 '보상' 기제로 도파민이 분비돼야 하지만, 실험 결과 도파민은 생성되지 않았다.

피오릴로 교수는 "이처럼 도파민계 뉴런이 처벌에 반응하지 않았다면, 처벌에 활성화되는 또 다른 뉴런이 있다는 것을 의미한다"면서 "뇌 속에는 도파민과 유사한 종류의 세로토닌, 노르에피네프린, 아세틸콜린 등이 존재하는데 이들이 처벌 가치를 신호하는 신경전달물질일 가능성이 있다"고 밝혔다.

2000년 미국 오리건 보건대학(Oregon Health & Science University) 신경과학(neuroscience) 분야에서 박사학위를 받은 크리스토퍼 피오릴로 교수는 2009년 KAIST에 부임했다. 연구분야는 원숭이를 이용해 신경세포기능을 연구하는 원숭이 신경생리학(Monkey neurophysiology)과 계산신경과학(computational neuroscience), 시스템 신경생리학(systems neurophysiology) 등이다.