[과학을 품다] 두뇌인지 기능 높일 수 있다
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[과학을 품다] 두뇌인지 기능 높일 수 있다
  • 정종오 기자
  • 승인 2020.04.23 10:47
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카이스트 연구팀, ‘소마토스타틴’ 기능 확인…치매 치료 등에 응용
시각 인지 능력을 측정 가능한 T자형 미로. 미로에서 생쥐가 각기 다른 방향성을 가진 자극에 대해 올바르게 왼쪽 또는 오른쪽 미로 끝을 선택해 찾아가면 물을 보상으로써 획득 가능하다. 소마토스타틴을 일차 시각 피질에 주입했을 경우(빨간색 선), 두 가지 시각 자극을 구별하는 능력이 향상됨을 볼 수 있다.[사진=카이스트]
시각 인지 능력을 측정 가능한 T자형 미로. 미로에서 생쥐가 각기 다른 방향성을 가진 자극에 대해 올바르게 왼쪽 또는 오른쪽 미로 끝을 선택해 찾아가면 물을 보상으로써 획득 가능하다. 소마토스타틴을 일차 시각 피질에 주입했을 경우(빨간색 선), 두 가지 시각 자극을 구별하는 능력이 향상됨을 볼 수 있다.[사진=카이스트]

두뇌 인지 기능을 조절하는 펩타이드가 발견됐다.

카이스트(KAIST) 생명과학과 이승희 교수 연구팀이 두뇌에 존재하는 신경 펩타이드(아미노산이 연결된 형태) 중 하나인 소마토스타틴(somatostatin)이 두뇌 인지 기능을 높일 수 있음을 찾아냈다.

이 교수 연구팀은 특정 가바(뇌세포 대사 기능을 억제 신경 안정 작용을 하는 신경 전달 억제 물질) 분비 신경 세포에서 분비되는 펩타이드 중 하나인 소마토스타틴이 시각 피질의 정보 처리 과정을 조절하고 높일 수 있음을 규명했다. 치매 등의 뇌 질환에서 인지 능력 회복을 위한 치료제 개발의 계기가 될 것으로 기대된다.

2019년 기준 국내 65세 이상 노인 10명 중 1명은 치매 질환을 갖고 있다. 치매는 기억력 손실, 인지 기능과 운동기능 저하 등의 일상생활 장애를 유발해 심각한 상황을 만든다. 이승희 교수 연구팀은 치매의 한 종류인 알츠하이머 질환 환자의 뇌척수액에서 소마토스타틴의 발현율이 현저히 떨어지는 점에 주목했다. 소마토스타틴에 의한 인지 능력 회복 가능성을 밝히는 연구를 수행했다.

소마토스타틴은 인간을 포함한 포유류의 중추신경계에서 존재한다. 특히 정상적 포유류의 대뇌 피질에서 소마토스타틴을 발현하는 신경세포인 가바(GABA, γ-aminobutyric acid)를 신경전달물질로 분비해 흥분성 신경세포 활성을 억제함으로써 정보 처리 정도를 조율한다. 기존 연구는 가바의 효과에만 국한됐다. 가바와 함께 분비될 수 있는 신경 펩타이드인 소마토스타틴의 고유한 효과 관련 연구는 부족한 상황이다.

연구팀은 자유롭게 움직이는 실험용 생쥐에서 시각정보 인지와 식별 능력을 측정할 수 있는 실험 장비를 개발, 도입했다. 이를 통해 생쥐의 시각피질 또는 뇌척수액에 소마토스타틴을 직접 주입한 후 이를 관찰해 생쥐의 시각정보 인지 능력이 눈에 띄게 증가한 것을 발견했다.

소마토스타틴의 처리에 따른 생체 내 또는 뇌 절편에서의 신경세포 간 신경 전달 효율의 변화를 측정했다. 해당 신경망을 연속 볼록면 주사전자현미경(SBEM)으로 관찰해 소마토스타틴에 의한 시각인지 기능의 향상이 이루어지는 생체 내 신경 생리적 원리를 규명했다.

이번 연구 성과는 앞으로 인간을 비롯한 포유류의 두뇌 인지 기능을 조절 가능할 수 있을뿐 아니라 퇴행성 뇌 질환 등에서 나타나는 인지 기능 장애 치료에 폭넓게 응용, 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이승희 교수는 “이번 연구는 두뇌 기능을 높이고 뇌 질환을 치료할 수 있는 새로운 약물 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

생명과학과 송유향 박사, 황양선 석사, 바이오및뇌공학과 김관수 박사과정, 서울대학교 의과학대학 이형로 박사과정이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스 (Science Advances)’ 4월 22일 자 온라인판(논문명 : Somatostatin enhances visual processing and perception by modulating excitatory inputs to the parvalbumin-positive interneurons in V1)에 실렸다.

정종오 기자  science@greened.kr

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