국내 연구팀, 억제성 신경세포가 뇌 혈류 조절 핵심 입증

기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단 김성기 단장(성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 석좌교수) 연구팀이 억제성 신경세포 중 하나인 소마토스타틴(Somatostatin, SST) 신경세포가 뇌 혈류를 정밀하게 조절하는 주요 조절자임을 세계 최초로 입증했다. 이 연구는 고해상도 뇌 영상 기술 해석력을 높이는 데 기여할 뿐만 아니라 치매를 포함한 신경정신질환의 조기 진단 기반의 제공 가능성도 제시해 주목받고 있다.

억제성 신경세포, 뇌 혈류 조절의 주역으로

그동안 뇌의 혈류 조절에 있어 흥분성 신경세포가 주요한 역할을 한다는 점은 비교적 명확했지만, 전체 신경세포의 약 15%를 차지하는 억제성 신경세포, 특히 SST 신경세포의 역할은 제대로 밝혀지지 않았다.

연구진은 SST 신경세포가 뇌혈관 확장을 이끄는 두 단계의 경로를 작동시킨다는 점을 확인했다. 먼저 산화질소(NO) 분비로 빠른 혈관 확장을 유도하고, 이후 뇌의 교세포 중 하나인 성상세포(Astrocyte)가 활성화되며 지연성 확장을 지속하는 이중 메커니즘이 작동한다는 것이다.

자기공명영상 해석력 높여…치매 영상 분석에 적용 가능

이번 연구는 특히 대뇌 피질 층(layer) 단위로 기능적 차이를 분석하는 고해상도 기능적 자기공명영상(layer fMRI)의 신호 생성 메커니즘을 세포 수준에서 규명했다는 데 큰 의미가 있다. 연구진은 SST 신경세포의 기능을 차단하면 layer fMRI의 공간적 특이성이 현저히 저하되는 현상을 관찰했다. 이는 SST 신경세포와 성상세포가 혈관 반응의 정밀한 공간 분포를 형성하는 데 결정적 역할을 한다는 것을 실험적으로 입증한 결과다.

치매·우울증 등 질환과의 연결고리…조기 진단 기술로 확장 기대

SST 신경세포는 치매, 우울증, 자폐스펙트럼장애 등 다양한 신경정신질환에서 기능 이상이 보고되는 세포 유형이다. 이번 연구는 이 신경세포의 활동이 뇌 혈류 변화의 ‘속도’뿐 아니라 ‘공간적 정밀도’에도 직접적으로 영향을 미친다는 점을 밝혀내며, 치매 환자의 뇌 영상 데이터를 더 정밀하게 해석하고 병태 생리를 조기에 포착할 가능성을 열었다.

김성기 단장은 이번 연구는 억제성 신경세포와 성상세포 간의 정교한 상호작용이 뇌 혈류 조절의 핵심 기전임을 입증한 성과”라며, “치매와 우울증 등 다양한 신경정신질환에서 SST 신경세포의 기능 이상이 혈류 반응에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 기초자료가 될 뿐만 아니라, 인간 인지 기능 연구, 뇌 질환 진단 전략, 고정밀 뇌 영상 기술 개발에도 의미 있는 기여를 할 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 <Nature Communications> 7월 18일 온라인 게재됐다.

논문

Vo, T.T., Jung, W.B., Jin, T. et al. Somatostatin-expressing interneurons induce early NO-driven and late specific astrocyte-mediated vasodilation. Nat Commun 16, 6606 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-61771-5