자폐 사회성 저하는 뇌 보상회로 문제 때문

IBS "대뇌 전전두엽 시냅스 단백질 결손이 뇌 보상회로 변화시켜 사회성 떨어뜨려"

(지디넷코리아=한세희 과학전문기자)뇌에서 보상을 담당하는 신경회로의 이상이 자폐의 원인이라는 연구 결과가 나왔다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영)은 김은준 시냅스 뇌질환 연구단장 연구팀이 자폐증 주요 증상인 사회성 저하의 원인이 뇌 신경회로라는 새로운 관점을 제시했다고 26일 밝혔다.

뇌의 여러 영역에 있는 신경세포들은 서로 복잡하게 연결되어 뇌 기능을 조절하는데, 이를 뇌 신경회로라고 한다. 자폐증 발병 원인은 밝혀지지 않았으며, 특히 뇌 신경회로의 연관성에 대해서는 거의 알려진 바가 없었다.

시냅스 뇌질환 연구단은 앞서 대뇌 전전두엽의 시냅스 단백질 'IRSp53'이 결손된 자폐 생쥐 모델은 대뇌 전전두엽 신경세포가 과도하게 활성화되어 있으며, 이는 자폐 환자의 사회성 감소로 이어짐을 보고했다.

이번엔 지나치게 활성화된 대뇌 전전두엽 신경세포가 시상하부 및 중뇌의 보상회로를 손상시켜 자폐 환자의 사회성 감소 증상이 유발됨을 새로 확인했다.

대뇌 전전두엽의 ‘시냅스 단백질 IRSp53’ 결손과 보상회로의 연관성 (자료=IBS)

뇌 신경회로 중 하나인 보상회로는 생존에 필수적인 행동을 반복하게 만든다. 생쥐나 사람과 같은 사회적 동물에게 정서적 교감은 생존에 필수적인데, 이러한 행동을 할 때 보상회로가 긍정적인 감정을 느끼게 함으로써 사회성을 강화시키는 역할을 한다. 보상회로를 구성하는 신경세포에서 신경전달물질인 도파민이 분비되면 긍정적 감정을 느끼게 된다.

자폐 생쥐 모델에선 대뇌 전전두엽 신경세포가 과활성화되며 이와 연결되어 있는 시상하부 및 중뇌 보상회로가 비정상적으로 억제됐다. 사회성을 강화하는 역할을 하던 보상회로가 억제되면서 사회성 부족이 유도된다. 보상회로에서 도파민을 분비하는 신경세포들이 정상 생쥐 모델에 비해 과도하게 억제되었다.

특히 중뇌 복측 피개영역(VTA, Ventral Tegmental Area) 신경세포들이 과도하게 억제되면서 사회성이 줄었다. VTA엔 사회적 교감을 할 때 도파민을 분비해 긍정적인 감정을 느끼게 함으로써 사회성을 강화시키는 신경세포가 분포한다.

또 시상하부 신경세포에 빛 자극을 주어 보상회로를 정상화할 수 있음도 확인했다. 이같은 자극으로 도파민을 생성하는 신경세포가 정상화되고, 자폐 생쥐 모델의 사회성도 회복됐다. 이는 자폐 생쥐 모델에서 대뇌 전전두엽 과활성화가 보상회로를 억제해 사회성이 저하됨을 의미한다.

김은준 단장은 "이번 연구로 자폐 관련 사회성 조절 신경회로를 밝힐 수 있었다"라며 "후속 연구를 통해 자폐 스펙트럼 장애와 연관 가능성이 있는 뇌의 영역 및 신경회로를 추가적으로 밝혀냄으로써 자폐 발병 원인의 이해 및 치료에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구는 학술지 '분자 정신의학(Molecular Psychiatry)'에 최근 게재됐다. 논문 제목은 The PFC-LH-VTA pathway contributes to social deficits in IRSp53/ Molecular Psychiatry 이다.

한세희 과학전문기자(hahn@zdnet.co.kr)