KAIST, 기억형성 원리 최초 규명​-치매 치료 기여 기대
KAIST, 기억형성 원리 최초 규명​-치매 치료 기여 기대
  • 조재민 기자
  • 승인 2021.07.14 09:14
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

"뉴런 형성이 뇌에서 기억이 형성되는 원리임을 규명"
좌측부터 생명과학과 한진희 교수, 정이레 박사
좌측부터 생명과학과 한진희 교수, 정이레 박사

KAIST 생명과학과 한진희 교수 연구팀이 기억을 인코딩하는 뉴런이 선택되는 근본 원리를 규명했다고 13일 밝혔다. 해당 원리는 인지장애로 대표되는 치매치료에도 활용 가능성이 기대된다는 평가다.  

과거의 경험은 기억이라는 형태로 뇌에 저장되고 향후 사용하는데 기억은 뇌 전체에 걸쳐 적은 수의 뉴런들에 인코딩되고 저장된다고 알려져 있다. 

연구팀은 이를 규명하기 위해 생쥐 뇌 편도체(amygdala) 부위에서 자연적인 학습 조건에서 LTP(long-term potentiation, 장기 강화)가 발생하지 않는 시냅스를 광유전학 기술을 이용해서 특정 패턴으로 자극함으로써 인위적으로 시냅스 연결을 강하게 만들거나 혹은 약하게 조작해 기억을 인코딩하는 뉴런이 달라지는지를 조사했다. 

생쥐가 공포스러운 경험을 하기 전에 이 시냅스를 미리 자극해서 LTP가 일어나게 했을 때, 원래는 기억과 상관없었던 이 시냅스에 기억이 인코딩되고 LTP가 일어난 뉴런이 주변 다른 뉴런에 비해 매우 높은 확률로 선택적으로 기억 인코딩에 참여함을 발견했다. 

하지만, 학습하고 난 바로 직후에 이 시냅스를 다시 광유전학 기술로 인위적으로 자극해서 이 시냅스 연결을 약하게 했을 때 더는 이 시냅스와 뉴런에 기억이 인코딩되지 않는 결과를 얻었다. 

시냅스 강도 조절 메커니즘에 의한 기억 저장 뉴런 선택

반면 정상적으로 생쥐가 공포스러운 경험을 하고 난 바로 직후에 LTP 자극을 통해 이 시냅스 연결을 인위적으로 강하게 했을 때 LTP를 조작해준 이 시냅스에 공포 기억이 인코딩되고 주변 다른 뉴런들에 비해 LTP를 발생시킨 이 뉴런에 선택적으로 인코딩됨을 확인했다. 

이러한 결과는 시냅스 강도를 인위적으로 조작했을 때 기억 자체는 변하지 않지만, 그 기억을 인코딩하는 뉴런이 변경됨을 증명한 것이다.

한진희 교수는 “LTP에 의해 뉴런들 사이에서 새로운 연결패턴이 만들어지고 이를 통해 경험과 연관된 특이적인 세포 집합체(cell assembly)가 뇌에서 새롭게 만들어진다”며 “서로 연결된 뉴런들의 형성이 뇌에서 기억이 형성되는 원리임을 규명한 것”이라고 말했다. 

<논문>
Jeong, Y., Cho, HY., Kim, M. et al. Synaptic plasticity-dependent competition rule influences memory formation. Nat Commun 12, 3915 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24269-4



댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.