[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
즐겨찾기  |  뉴스레터  |  오늘의 정보  |  e브릭몰e브릭몰 회원가입   로그인
BRIC홈 동향
물리적 거리두기 실천
스폰서배너광고 안내  배너1 배너2 배너3 배너4
LABox-과학으로 본 코로나19 (COVID-19)
전체보기 Bio통신원 Bio통계 BRIC View BRIC이만난사람들 웹진(BioWave)
목록
조회 8346  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
바이오통신원   
[바이오토픽] 의식(意識)을 찾아서: 마우스의 뇌 전체를 둘러싼 거대뉴런 발견
생명과학 양병찬 (2017-02-27)
3D 재구성 결과, 의식과 관련된 영역에서 뻗어져 나온 뉴런이 가시면류관(crown of thorns) 모양을 형성하고 있는 것으로 나타났다.

The hidden key
© Newscientist(참고 1)

달라붙을 곳을 찾기 위해 가지를 뻗는 담쟁이덩굴처럼, 뇌신경은 다른 뉴런들과 연결되기 위해 뇌 전체에서 가지를 뻗는다. 한 새로운 디지털 재구성 방법(digital reconstruction method)은 3개의 뉴런들이 뇌 전체에 광범위하게 가지를 뻗은 장면을 보여줬는데, 그중에는 바깥층 전체를 둘러싼 것도 포함되어 있다. 이번 발견은 뇌가 의식을 창조하는 과정을 설명하는 데 도움이 될 것으로 보인다.

앨런 뇌과학연구소(워싱턴 주 시애틀 소재)의 크리스토프 코흐 소장은 2월 15일 메릴랜드 주 베데스다에서 개최된 「진보된 혁신적 신경기술을 통한 뇌연구 계획」(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies initiative) 회의에서(참고 2), 자신이 이끄는 연구팀의 새로운 기술을 선보였다. 그가 이끄는 연구진은 전장(claustrum)이라는 작고 얇은 세포 시트에서 나온 3개의 뉴런을 추적했는데, 전장은 코흐가 '마우스와 인간의 의식이 자리잡은 곳'으로 믿고 있는 곳이다(참고 3).

전통적 방법을 이용하여 한 뉴런의 가지들을 모두 추적하는 것은 너무나 방대한 작업이다. 연구자들은 개별 뉴런에 염료를 주입하고, 뇌를 얇은 섹션으로 썬 다음, 염색된 뉴런의 경로를 일일이 수작업으로 추적해야 하기 때문이다. 그래서 그런지, 하나의 뉴런을 뇌 전체에서 추적한 연구자는 지금껏 극소수였다. 그러나 이번에 소개된 방법은 덜 침습적인 데다 규모가 커서, 시간과 노력을 크게 줄일 수 있다고 한다.

이번 연구에서, 코흐 박사가 이끄는 연구진은 유전자조작을 통해, 마우스의 전장에서 뻗어져나온 뉴런의 특정 유전자들이 특정 약물에 의해 활성화되도록 만들었다. 그 다음 이 마우스에 소량의 약물을 먹이자, 한줌의 뉴런들만이 약물을 충분히 흡수하여 해당 유전자들의 스위치를 켰다. 그 결과, 뉴런 전체에 걸쳐 녹색형광단백질(참고 4)이 생성되었다. 마지막으로 연구자들이 한 일은, 마우스의 뇌에서 10,000개의 횡단면영상(cross-sectional image)을 촬영하여, 컴퓨터를 이용하여 반짝이는 뉴런 3개를 3D로 재구성하는 것이었다.

대단한 연결

"전장에서 나온 3개의 뉴런들은 뇌의 양쪽 반구를 모두 통과했는데, 그중 하나는 뇌를 빙 둘러가며 마치 가시면류관 같은 모양을 형성했다. 나는 뇌 전체에 그만큼 멀리 퍼져나간 뉴런을 지금껏 한 번도 본 적이 없다"라고 코흐는 말했다. 마우스의 몸에는 기다란 뉴런이 또 있는데, ① 다리에서 투사된 뉴런과 ② 뇌줄기(brainstem)에서 투사되어 뇌를 헤집고 다니며 신호전달분자를 방출하는 뉴런이 그것이다. 그러나 전장에서 나온 뉴런들은 그런 뉴런들과 차원이 다르다. 그것들은 뇌의 바깥층 전체(또는 대부분)에 연결되어, 감각정보를 받아들이고 행동을 지휘하는 것으로 보인다.

코흐는 이번 연구결과를 '전장이 뇌 전체에 걸쳐 투입과 산출을 조정하여 의식을 만든다'는 설을 입증하는 증거로 간주한다. 지금까지 발표된 뇌영상을 이용한 연구결과에서, 인간의 전장은 뇌에서 가장 조밀하게 연결된 영역 중 하나인 것으로 밝혀졌다(참고 5). 그러나 그러한 뇌영상들은 개별 뉴런의 경로를 보여주지 못했다는 한계가 있었다.

"전장은 새로운 기법을 테스트하기에 안성맞춤인 뇌영역이다. 왜냐하면 마우스를 이용하여 광범위하게 연구되었으며, 단지 몇 가지 세포들로만 구성되어 있기 때문이다"라고 펜실베이니아 대학교의 제임스 에버와인 박사(약학)는 논평했다.

정밀조사

"이번 연구결과는 참으로 경탄할 만하지만, 뇌를 한 바퀴 도는 뉴런이 존재한다고 해서 전장이 의식에 관여한다고 볼 수는 없다고 생각한다. 그러나 이번에 사용된 기법은 (많은 이들이 뇌의 작용을 이해하는 데 필수적이라고 생각하는) 다양한 뇌세포들을 조사하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 그건 마치 우리가 잘 모르는 언어를 해독하는 것이나 마찬가지다"라고 콜럼비아 대학교의 라파엘 유스테 박사(신경생물학)는 말했다.

유스테 박사와 에버와인 박사는 '개별 뉴런의 3D 재구성 결과'를 '그 뉴런들에서 발현된 유전자분석 결과'와 비교해보고 싶어한다. 그렇게 하면 개별 뉴런의 유형과 기능에 대한 단서를 얻을 수 있을 것이기 때문이다.

이번에 사용된 기법은 비용이 너무 많이 들어, 전장에서 나온 3개의 뉴런 전부를 대규모로 재구성하기는 어렵다. 그러나 코흐 소장은 이 뉴런들에 대한 매핑 작업을 계속할 계획이다(참고 6). 그가 알고 싶은 내용은 이것이다. "전장에서 나온 뉴런 3개가 모두 뇌 전체로 확산되는가, 아니면 각각의 뉴런이 독특하며 약간 다른 영역으로 투사되는가?"

※ 참고문헌
1. https://www.newscientist.com/article/mg22329762-700-consciousness-on-off-switch-discovered-deep-in-brain/
2. http://www.nature.com/news/neurotechnology-brain-storm-1.14105
3. Crick, F. C. & Koch, C. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 360, 1271–1279 (2005); http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/360/1458/1271
4. http://www.nature.com/news/roger-tsien-s-legacy-the-creations-that-lit-up-biology-1.20532
5. Torgerson, C. M. et al. Hum. Brain Mapp. 36, 827–838 (2015); http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hbm.22667/abstract
6. http://www.nature.com/news/2011/110329/full/news.2011.190.html

※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/a-giant-neuron-found-wrapped-around-entire-mouse-brain-1.21539

  추천 1
  
인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
다른 연재기사 보기 전체보기 >
[바이오토픽] 카모스타트메실산염, COVID-19 임상시험 시작
팬데믹 시대에 '눈부신 속도로 움직이는 과학'의 사례가 또 하나 있다. 《Cell》에 실린 논문(참고 1)에서 저자들이 "카모스타트메실산염(camostat mesylate)이 신종...
[바이오토픽] 불가사의한 인류 조상의 계보, 치아의 고(古)단백질 연구로 밝혀져
인류의 족보를 해독하는 데 있어서, 화석에서 추출된 DNA는 새로운 황금률로 자리 잡았다. 그러나 지금으로부터 50만 년 전 이후, 심지어 가장 잘 보존된 DNA 조차도 판독이 불...
[바이오토픽] 애완동물도 코로나바이러스 검사 받아야 하나?
지난주 목요일, '신종 코로나바이러스 검사에서 양성 반응이 나온 고양이'가 최초로 보고되었다(참고 1). 벨기에 보건 당국자에 따르면(참고 2), 그 고양이는 설사·구토·호흡곤란...
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다. [기사 오류 신고하기]
 
  댓글 0
등록
위로가기
동향 홈  |  동향FAQ  |  동향 문의 및 제안
 |  BRIC소개  |  이용안내  |  이용약관  |  개인정보처리방침  |  이메일무단수집거부
Copyright © BRIC. All rights reserved.  |  문의 member@ibric.org
트위터 트위터    페이스북 페이스북   유튜브 유튜브    RSS서비스 RSS
머크