뇌는 알고 있다..'뺏기보다 지키기가 어렵다'는 것을

IBS 무선 뇌 신호 측정

기초과학연구원(IBS)과 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀이 생쥐 등 소형 동물에도 부착할 수 있는 초경량 무선 뇌신호 측정 시스템을 개발했다. IBS 제공

국내 연구진이 무언가를 빼앗기보다 지키기가 더 어려운 이유를 동물에 부착한 무선 뇌 신호 측정을 통해 알아냈다. 

신희섭 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성 연구단 명예연구위원과 조일주 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 단장 연구팀은 움직이는 동물에 부착할 수 있는 무선 뇌 신호 측정 시스템을 개발하고 먹이를 지킬 때 뇌 활동이 더활발하게 이뤄진다는 사실을 알아냈다고 12일 밝혔다. 

기존 뇌 신호를 측정하는 도구는 유선 시스템으로, 동물이 움직이는 동안 선이 꼬이거나 선으로 인해 행동의 제약이 있었다. 이로 인해 경쟁 등에 관한 신경과학 연구는 닫힌 유리관에서 진행됐다. 최근 개발된 무선 뇌신호 측정 시스템들은 시스템 간 신호 간섭이 발생해 경쟁과 같은 사회성 실험에는 적용하기 어렵거나 무게가 무거워 동물의 자유로운 행동을 방해하는 문제가 있었다.

연구팀은 시스템 간 신호 간섭이 없는 블루투스 무선통신을 적용해, 여러 마리 생쥐에서도 동시에 뇌 신호 측정이 가능한 무선 뇌신호 측정 시스템을 개발했다. 무게도 3.4g에 불과해 생쥐와 같은 소형 동물의 행동에 방해가 되지 않았다.

연구팀은 이 시스템을 이용해 경쟁 시 행동과 뇌 활동의 연결고리를 찾는 먹이 경쟁 실험을 진행했다. 직사각형 상자 내 시작 영역에 공복 상태의 생쥐 두 마리가 동시에 들어가면, 맞은편에 먹이를 제공해 경쟁을 유도했다. 내측 전전두엽 분석 결과, 먹이를 빼앗거나 지킬 때 뇌 활동이 활발해짐을 확인했다. 특히 뇌 활동은 상대의 먹이를 빼앗은 뒤 이를 지키는 행동으로 전환할 때 더욱 격렬해졌다. 경쟁 시 목표물을 쟁취하는 것보다 지키는 행동이 더 힘들고 중요하다는 의미다.

신 명예연구위원은 “자유롭게 행동하는 동물 간 경쟁에서 중요한 행동 유형을 발견하고, 그에 따른 뇌 신호를 관찰한 것은 이번이 최초”라며 “경쟁을 비롯한 다양한 사회성 연구에 확대 적용할 계획”이라고 전했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스’ 5일자에 게재됐다.

기초과학연구원(IBS)과 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀이 개발한 초소형 무선 뇌 신호 측정 시스템으로 생쥐의 먹이 경쟁 실험을 진행한 결과, 경쟁 시 목표물을 쟁취하는 것보다 지키는 행동을 할 때 뇌 활동이 더 격렬해지는 것을 확인했다. 빼앗는 것보다 지키는 것이 더 힘들고 중요하다는 의미다. IBS 제공

[서동준 기자 bios@donga.com]