뇌 내부 '나침반' 작동 방식 찾았다

과학자들이 환경이 바뀌는 상황에서 뇌가 어떻게 방향을 잡는지 알아냈다. 방향 감각에 문제가 생기는 치매 등 퇴행성 질환 치료에 도움이 될 전망이다.

마크 브랜든 캐나다 맥길대 정신과 부교수 연구팀은 최신 뇌영상 기술을 활용해 뇌가 방향을 잡아내는 원리를 파악하고 연구 결과를 국제학술지 '네이처'에 22일(현지시간) 게재했다. 

대부분의 포유류는 공간, 거리, 경계, 방향을 인지하는 세포들이 통합적으로 관여하는 변연계 내에 정교한 3차원 인지 신경계를 통해 복잡한 주변 환경에서도 방향을 인지할 수 있다. 이러한 신경 세포들을 통칭해 머리 방향 세포(head direction cells)라고 한다. 시선의 방향에 반응하는 머리 방향 세포는 내비게이션 역할을 한다. 이같은 '천연 나침반'이 어떻게 작동하는지에 대해서는 그동안 정확히 알려지지 않았다. 

연구팀은 시각 정보가 뇌 내부 나침반에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 쥐를 방향 감각을 잃게 하는 가상 세계에 둔 뒤 최신 뇌 영상 기술로 신경 활동을 기록했다. 

연구 결과 쥐가 방향 감각을 잃은 후 뇌 내부 나침반이 다시 빠르게 방향을 바꾸도록 하는 '네트워크 개선(network gain)'이라는 현상이 확인됐다. 연구팀은 "뇌가 혼란스러운 상황에서 유연하게 적응해 내부 나침반의 방향을 빠르게 재조정하는 것을 확인했다"며 "이는 마치 '리셋'되는 과정과 같았다"고 설명했다. 

연구팀은 이번 발견이 알츠하이머 등 치료에도 도움이 될 것으로 내다봤다. 브랜든 교수는 "알츠하이머의 첫 번째 증상은 익숙한 환경에서도 방향 감각을 상실해 길을 잃는 것"이라며 "뇌 내부 나침반 시스템이 어떻게 작동하는지를 더 잘 이해하면 알츠하이머를 조기에 발견하고 치료에도 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

[윤영혜 기자 yyh@donga.com]