통증·가려움 느끼는 뇌 신경 `제각각`…두 감각 선택 조절 가능

강봉균 IBS 단장 연구팀, 뇌 속 처리과정 규명
통증과 가려움, 선택적 조절..실험 생쥐로 확인
우리가 느끼는 통증과 가려움이 뇌 속 독립된 신경 회로를 통해 처리된다는 사실을 국내 연구진이 밝혀냈다. 두 가지 자극은 선택적으로 조절할 수 있어 앞으로 맞춤형 치료 전략 개발에 중요한 단서로 활용될 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 강봉균 인지 및 사회성 연구단장 연구팀이 고형곤 경북대 치대 교수 연구팀과 함께 뇌의 전측대상회피질(ACC)에서 발생하는 통증과 가려움의 정보 처리 과정을 규명하고, 특정 감각을 선택적으로 조절할 수 있다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다.

통증과 가려움은 서로 다른 생리적·행동적 반응을 유도하지만, 두 감각의 자극은 말초의 자극으로부터 척수, 시상, 뇌간을 거쳐 전측대상회피질로 이어지는 동일한 경로로 전달된다고 알려져 있다. 다만, 두 감각의 신호를 우리 뇌에서 어떻게 구별해 처리하는지는 명확히 밝혀지지 않았다.

뇌 전두엽에 위치한 전측대상회피질은 기본적인 감각의 처리부터 기억 저장이나 고차원적 감정 처리까지 수행하는 중요한 뇌 영역이다.

연구팀은 전측대상회피질 내 뉴런이 통증과 가려움 자극에 어떤 방식으로 활성화되는지 실험용 생쥐에 통증을 유발하는 포르말린과 가려움을 유발하는 히스타민을 동시에 주입해 뉴런을 형광 단백질로 시각화한 뒤 뉴런의 활성 패턴을 비교 분석했다. 그 결과, 자극의 종류에 관계없이 활성화되는 뉴런 집단과 통증 혹은 가려움증 중 특정 자극에만 선택적으로 반응하는 뉴런 집단을 확인했다.

연구팀은 자체 개발한 시냅스 분석 기술인 '듀얼-이그라스프'를 활용해 통증 또는 가려움증 자극에만 특이적으로 반응하는 뉴런이 배내측시상으로부터 자극별로 선택적인 시냅스 입력을 받는다는 것을 알아냈다. 이는 통증과 가려움이 각각 독립적인 뉴런집단을 통해 처리됨을 의미한다고 연구팀은 설명했다.

나아가 화학·유전학 기법을 이용해 통증 또는 가려움 자극에 반응하는 뉴런을 선택적으로 억제한 후, 생쥐 행동변화를 분석했다. 그 결과, 통증 뉴런을 억제했을 때 통증으로 인해 나타나는 발을 핥거나 움켜쥐는 행동이 감소했고, 가려움 뉴런을 억제했을 때는 몸을 긁는 행동이 줄어들었다. 특정 감각을 조절함으로써 통증과 가려움을 선택적으로 줄일 수 있음을 보여준 것이다.

강봉균 IBS 단장은 "감각이 어떻게 독립적으로 신경회로를 통해 구별되는지 시냅스 수준에서 최초로 입증한 연구"라며 "뇌의 핵심 영역인 전측대상회피질과 인간의 인지기능 이해에 큰 진전을 가져올 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 4일)' 온라인에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr