하나의 기억이 뇌 전체에 흩어져 저장된다

KAIST-MIT 공동연구진, 기억저장 뇌 지도 제작법 개발
치매·외상후 스트레스 장애 등 뇌질환 치료에 도움될 듯

국제공동연구진이 단일 기억을 저장하는 세포들을 실험쥐의 뇌 전체에서 매핑하는 기법을 개발했다. 빨간색일수록 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 세포들이다. KAIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국제 공동연구진이 하나의 기억을 저장하는 뇌 부위가 일부가 아닌 뇌 전체에 흩어져 저장된다는 사실을 최초로 밝혀냈다. 이는 어떠한 기억을 뇌에 저장하기 위해서는 다양한 뇌 부위가 모두 필요하다는 것이다.

연구진은 이번 연구결과가 학습이나 기억에 관련된 치매, 외상후 스트레스 장애 등의 뇌질환을 더 효과적으로 치료하는데 도움이 될 것이라고 전망했다. 또한 인간의 기억저장 원리를 모사한 인공지능 개발에도 영항을 줄 수 있다고 설명했다.

한국과학기술원(KAIST) 바이오및뇌공학과 박영균 교수팀이 메사추세츠 공과대학(MIT) 정광훈·스스무 도네가와 교수팀과 함께 단일 기억을 저장하는 세포들을 실험쥐의 뇌 전체에서 매핑하는 기법을 개발했다. 또한 이 기법을 통해 공간 공포 기억을 저장하는 새로운 뇌 부위 세포들을 발견했다.

박영균 교수는 2일 "이번 연구에서 밝혀진 기억저장 세포의 뇌 지도는 각 뇌 부위의 세포 및 세포간 상호작용이 기억에 있어 각각 어떠한 세부적인 기능을 하는지에 관한 연구를 촉진함으로써, 기억의 메커니즘에 대한 완전한 이해를 도울 수 있다"고 말했다.

연구진은 공간 공포 기억을 학습한 실험쥐에서 기억을 학습하고 회상할때 모두 활성화된 세포들을 뇌 전체에서 매핑했다. 이때 실험쥐에 정광훈 교수가 개발한 뇌 전체를 투명하게 만드는 기술(SHIELD)과 초고속 뇌 면역염색 기술(eFLASH)을 적용했다.

이를 통해 공간 공포 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 뇌 부위의 세포들을 실험쥐 뇌 전체에서 찾아냈다. 또한 해당 세포들을 광유전학적 방법으로 조절해 들여다 본 결과 공간 공포 기억을 저장하는 7개의 새로운 뇌 부위와 세포들을 찾아냈다.

이와함께 기억에 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들이 모두 필요한 지를 알아보기 위한 실험을 진행했다. 연구진은 화학유전학 기법을 통해 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들을 한꺼번에 자극했다. 그 결과, 뇌의 한 부위의 기억저장 세포를 자극했을 때와는 다르게, 자연적인 기억 회상에 가까운 기억의 완전한 회상이 유도됐다.

즉, 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들의 활성이 기억에 모두 필요하다는 것을 의미한다.

박영균 교수는 "이번 연구는 기억저장 세포의 매핑을 최초로 실현하고, 단일 기억이 다양한 뇌 부위 세포들에 흩어져 저장된다는 것을 증명한 데 의의가 있다"고 설명했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 4월 4일 자로 발표됐다.

[e-mail] 김만기 기자