잊고 싶은 `공포기억` 조절하는 신경세포 찾았다…기억조절 가능해질까?

IBS, 특정 뇌 영역의 시냅스 표지기술 개발
억제성 신경세포가 공포기억 조절 기전 규명
국내 연구진이 외상 후 스트레스 장애(PTSD)와 같은 불안 장애 치료를 위한 새로운 과학적 근거를 제시한 연구결과를 내놨다.

기초과학연구원(IBS)은 강봉균 인지·사회성 연구단 학습·기억 연구그룹 단장(서울대 교수) 연구팀이 특정 뇌 영역에 있는 신경회로 간 시냅스를 표지할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

연구팀은 이 기술을 기반으로 기억저장세포와 주변의 억제성 신경세포가 맺고 있는 국소적인 시냅스를 시각화해 억제성 신경세포가 공포기억을 조절한다는 사실을 밝혀냈다.

우리는 뇌에 기억을 저장하고, 저장된 기억으로 행동을 변화시킨다. 가령 두려운 공포 기억은 위험한 환경을 예측하고, 외부 자극에 적절한 반응을 하게 하지만, 계속되는 공포 기억의 발현은 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등의 불안 장애를 초래한다.

최근 기억에 관한 연구는 기억을 저장한다고 알려진 기억저장세포와 시냅스 수준에 활발히 진행되고 있다. 하지만 대부분 연구가 주로 흥분성 신경세포와 흥분성 신경 전달물질의 역할을 중심으로 뇌의 장거리 영역 간 연결에 집중해 왔다. 이는 기술적 한계로 인접한 신경세포 사이의 시냅스를 표지하는 게 불가능하기 때문이다.

연구팀은 선행 연구를 통해 기억저장세포 사이의 연결 시냅스를 선택적으로 표지할 수 있는 '듀얼-eGRASP' 기술을 개발한 바 있다. 이 기술은 서로 다른 신경세포로부터 이어진 연결 시냅스를 청록색과 노란색으로 구분해 표지할 수 있고, 서로 떨어져 있는 뇌 영역 간 기억저장 세포와 기억저장에 관여하지 않는 세포 간 연결을 구분해 준다.

연구팀은 이 기술을 한층 고도화해 뇌의 한 영역에 있는 신경세포들 사이의 국소 시냅스를 표지할 수 있는 새로운 'LCD-eGRASP' 기술을 개발했다. 또한 이 기술을 활용해 공포와 관련된 기억과 학습을 관장하는 것으로 알려진 기저외측편도체의 억제성 신경세포가 기억을 조절하는 메커니즘을 알아냈다.

연구팀은 밀폐된 챔버에서 생쥐에게 전기자극을 줘 공포 기억을 형성시키는 공포기억 학습 실험을 진행했다. 그 결과, 기저외측편도체의 억제성 신경세포 중 하나인 '소마토스타틴 인터뉴런'의 일부 집단이 공포 기억 형성 시 특이적으로 활성화되고, 기억저장세포들과 더 많은 시냅스를 형성한다는 것을 시각적으로 확인했다.

아울러 공포 기억에 활성화된 소마토스타틴 인터뉴런은 미활성화 인터뉴런에 비해 더 높은 신경 흥분성을 보이고, 공포 기억저장세포의 활동을 억제했다. 그러다 공포 기억이 떠오르는 상황에 처하면 흥분성이 낮아져 공포 기억저장세포의 활동에 의해 공포 기억이 정상적으로 회상됐다.

나아가 소마토스타틴 인터뉴런을 인위적으로 억제했을 때, 공포 반응이 더 강하게 나타나고, 반대로 활성화할 경우 공포와 관련된 불안 반응이 감소하는 것을 발견했다.

소마토스타틴 인터뉴런의 활성화 여부에 따라 공포기억 반응에 직간접적 변화가 일어나고, 억제성 뉴런도 기억저장세포와 조화를 이뤄 기억의 적절한 회상에 중요한 역할을 한다는 것을 의미하는 것이라고 연구팀은 설명했다.

강봉균 단장은 "국소 영역에서 억제성 신경세포의 역할을 규명하고, 억제성 인터뉴런을 통해 기억 조절이 가능

이 연구결과는 뇌과학 분야 국제 학술지 '뉴런(9일자)' 온라인에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr