작성일 : 21-01-21 11:20
KIST 세바스쳔 로열 뇌과학연구소 박사팀, 뇌 속 장소세포 특정 장소 변화상 관측 , '바코드'처럼 저장···위치·공간정보 비밀 풀었다
 글쓴이 : happy
조회 : 36  

'바코드'처럼 저장···위치·공간정보 비밀 풀었다

  •  김지영 기자
  •  
  •  승인 2021.01.19 15:30
 

KIST, 뇌 속 장소세포 특정 장소 변화상 관측
알츠하이머·기억상실 등 뇌질환 치료 기대

KIST 연구팀이 위치와 공간의 장기기억을 형성하고 저장하는 뇌 속 장소세포가 특정 장소에서 어떻게 활성화되는지 밝혔다.[사진=KIST 제공]
KIST 연구팀이 위치와 공간의 장기기억을 형성하고 저장하는 뇌 속 장소세포가 특정 장소에서 어떻게 활성화되는지 밝혔다.[사진=KIST 제공]
위치와 공간의 장기기억을 형성하고 저장하는 뇌 속 장소세포가 특정 장소에서 어떻게 활성화되는지 밝혀졌다. 알츠하이머나 기억상실 등 뇌질환 치료에 도움이 될 것으로 기대된다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 윤석진)는 세바스쳔 로열 뇌과학연구소 박사팀해마의 장소세포가 장소에 대한 정보를 마치 바코드처럼 빈도코드(rate code)와 위상코드(phase code)를 이용해 저장한다는 사실을 발견했다고 19일 밝혔다. 

거리를 따라 위치해 있는 상점과 식당의 순서에 대한 기억은 해마라는 뇌 구조에 달려있다. 해마의 세포는 환경의 특정 위치를 표상하기 때문에 장소세포라고 한다. ‘장소 세포‘는 위치를 표상하기 위해 빈도코드와 위상코드의 두 가지 전략을 사용한다. 빈도코드는 동물이 세포에 의해 암호화된 위치에 접근함에 따라 장소 세포의 활성화 속도가 증가한다는 사실을 나타낸다. 위상코드는 장소 세포 활성화의 정확한 타이밍이 동물 위치에 대한 정보도 제공한다는 사실을 나타낸다. 

하지만 지금까지 환경에 있는 많은 물체가 장소 세포의 활동에 어떤 영향을 미치는지는 알려져있지 않았다.

연구진은 두 가지 유형의 공간 실험을 통해 해마의 장기기억 형성과 활성화 기초원리를 확인했다. 첫 번째로 공간훈련 장치인 트레드밀의 긴 벨트에 빈 구간과 작은 물체들이 산재한 구간을 만들어 쥐가 순차적으로 달리도록 훈련했고, 두 번째는 원형의 통에 물체들을 배치하거나 완전히 비우는 방식으로 진행됐다. 그동안 공간 기억 형성에 중요한 역할을 한다고 추측되지만, 구체적인 기능을 파악하지 못하고 있던 해마의 소영역인 CA1 과 CA3에 실리콘 탐침 전극을 심어 신경세포의 활성도를 분석했다.

두 실험에서 연구진은 물체가 없는 단순한 환경에서는 빈도코드를 사용하는 세포 집단이 활성화됐고, 물체가 많은 복잡한 환경에서는 위상코드가 주로 활용되는 것을 확인했다. 이는 포괄적인 위치와 공간 감각을 제공해야 할 때는 빈도코드가, 물체의 정확한 위치 및 공간과의 관계를 기억하는 데는 위상코드가 더 많이 연관되어 있음을 시사한다. 

세바스쳔 로열 박사"이번 연구를 통해 해마가 어떻게 정보를 처리하는지를 이해할 수 있다. 이것은 기억의 기초 원리를 보다 심층적으로 밝히는 토대가 될 것"이라며 "알츠하이머성 치매, 기억상실, 인지장애 같은 해마 손상 관련 뇌질환을 치료 및 진단하는 기술과 함께 생물학적 데이터 기반의 인공지능 발전에도 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 

연구 결과는 국제학술지 'Neuron'에 게재됐다.