[표지로 읽는 과학] 생명유지의 핵심, 뇌의 작은 방 '시상하부'

사이언스 제공

국제학술지 사이언스는 이번주 표지로 인간의 뇌를 그린 그림을 실었다. 뇌의 정중앙에는 밝은 금색으로 색칠된 부분이 있다. 뇌 깊숙한 부분에 있는 시상하부를 표현한 것이다. 그림에선 시상하부에서 뻗어나온 가지들이 뇌의 구석구석을 지나 뇌 바깥까지 이어지고 있다.

중간뇌의 앞, 뇌줄기의 위, 시상의 밑에 위치한 시상하부는 뇌에 존재하는 작은 구조물이다. 작은 부분이지만 우리 몸에서 수행하는 기능의 중요도는 크다.

시상의 10분의 1 크기에 불과한 시상하부는 복잡한 구조로 이뤄져 있다. 좌우에 한 쌍으로 존재하는 시상하부는 11개의 핵을 갖고 있다. 대뇌와 뇌줄기 사이를 연결하는 부분은 많은 신경섬유로 구성됐다.

시상하부의 가장 중요한 역할은 뇌하수체를 통해 신경계를 내분비계와 연결하는 것이다. 이를 통해 우리 몸에서 일어나는 대사과정과 자율신경계 활동을 운영한다. 체온조절, 배고픔, 갈증, 수면, 일주기 리듬과 같이 유기체의 생존을 유지하기 위한 기능을 통제한다.

신체 항상성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하는 시상하부에 대해선 아직 풀리지 않은 비밀이 많다. 이번주 사이언스는 특별호를 통해 시상하부와 관련된 최근의 연구 화두들을 검토했다.

젠스 브뤼닝 독일 막스플랑크연구소 연구원은 신진대사와 음식섭취 과정과 관련한 시상하부의 역할에 주목해야 한다고 말했다. 음식 섭취를 통해 얻어진 에너지가 어떻게 배출되고 체중 유지에 어떠한 영향을 미치는지 알기 위해선 대사조절에 관여하는 시상하부의 메커니즘을 알아야 한다는 것이다.

개릿 스투버 미국 뉴욕대 교수 연구팀은 시상하부가 어떠한 행동에 동기를 부여하는 데 중요한 역할을 수행한다고 강조했다. 즐거움과 연관된 화학물질인 도파민을 생성하는 과정에서 시상하부가 어떻게 신경세포의 활동을 조절하는지 설명하는 연구가 활발히 이뤄지고 있다고 전했다.

다유 린 미국 뉴욕대 교수 연구팀은 시상하부의 기능이 손상된다면 사회적 상호작용에 문제가 발생할 수 있다는 점을 짚었다. 공격적 행동을 비롯한 반사회적인 행동의 치료법의 단서가 시상하부에 담겨있다는 것이다.

안투안 아다만티디스 스위스 베른대 교수 연구팀은 시상하부가 수면리듬을 조절하는 방식이 아직까지 완전하게 규명되지 않았다고 말했다. 포유류가 깨어있을 때와 잠들어 있을 때를 구분하고 신체 항상성 유지에 필요한 다양한 작용을 계산하는 시상하부의 능력에 대해 향후 다양한 연구가 필요하다고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]