뇌 속 GPS 세포 메커니즘을 알아냈다

KIST, 이동한듯 환각 일으켜 GPS세포 변화 관찰
정신·신경질환으로 인한 환각증상 치료 기반 마련

두뇌. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 사람이 그대로 있음에도 이동한 것처럼 환각을 일으켜 뇌 속 '위성항법장치(GPS) 세포'의 변화를 직접 관찰하는데 성공했다. 이를통해 뇌 영상 분석으로 환각 증상의 객관적 진단 가능성을 높였다. 또한, 환각 증상을 치료할 수 있는 표적을 제시한 것으로, 새로운 치료 약물이나 치료법 개발에 도움이 될 것으로 보인다.

14일 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 문혁준 박사에 따르면, 우리 뇌에는 위성항법장치(GPS) 처럼 자신이 위치한 장소를 알 수 있게 해주는 격자세포와 장소세포가 있다. 일명 GPS 세포들은 특정 장소로 이동하는 동안 위치에 따라 차례로 반응한다. 그러면서 위치를 좌표 형태로 인식하고 공간 내 사건들을 기억하는 데 중요한 역할을 한다.

인간은 상상이나 환각을 통해 실제 움직이지 않아도 자신이 다른 공간에 있는 것처럼 인식하는 이른바 순수인지적 위치 이동이 가능하다. 하지만, 이 과정에서 일어나는 뇌 속 GPS 세포의 반응은 이러한 인지를 유도하거나 확인할 수 없는 쥐 등의 동물실험으로는 관찰할 수 없었다. 더욱이 기존에 GPS 세포 연구를 위해서는 두개골을 열고 뇌 속에 전극을 삽입해 개별 세포의 움직임을 측정해야 했다. 때문에 순수인지 과정의 인간 GPS 세포 활성에 관한 연구와 이해는 제한적이었다.

연구진은 실시간으로 MRI 스캔을 하면서 가상현실(VR) 기술로 시각과 촉각 등 여러 감각 신호 자극을 결합함으로써 환각상태를 만들어 위치가 변한 것처럼 느끼게 했다.

이러한 환각상태에서 격자세포의 변화를 분석했다. 또 각 피실험자의 환각 경험은 실험 후 질문지와 그들이 경험한 자기 위치를 확인할 수 있도록 고안된 행동 지표를 통해 확인했다.

그 결과, 환각에 의해 일어난 자기 위치 변화가 그에 상응하는 만큼 격자 세포가 반응한다는 것을 최초로 증명했다.

문혁준 박사는 "실제로는 그대로 있었지만 여러 감각을 자극한 것만으로도 자기 위치가 변한 것 같은 환각과 격자 세포 반응을 이끌어낼 수 있다는 사실을 처음으로 입증한 임상시험 결과"라고 말했다.

즉 인간 뇌 속 GPS 좌표가 신체의 물리적 위치 뿐만아니라 다양한 인지 활동과 경험에 따른 위치 정보에 반응한다는 것을 보여준 것이다.

문 박사는 "다양한 정신질환이나 신경 질환으로 인한 환각 증상의 뇌 기능적 메커니즘 이해를 통해 해당 증상을 억제할 수 있는 비침습적 신경 자극 치료를 개발하기 위한 후속 국제협력연구를 진행할 예정"이라고 밝혔다.

한편, 문혁준 박사팀이 스위스 로잔연방공과대학(EPFL) 블랑캐 교수팀과 함께 거둔 이번 연구 성과는 국제 학술지 'PNAS'에 발표됐다.

[e-mail] 김만기 기자