우리 애는 왜 공부 욕심이 없을까…‘이것’이 경쟁심 자극한다는데

전전두엽에 있는 세포가 승부욕 불러
유전자에 따라 사회적 서열 바뀌기도

[사진 출처=픽사베이]

전전두엽에 있는 특정 신경세포가 이기려는 행동을 할 때 활성화되며 경쟁심을 자극하는 것으로 나타났다. 이와 함께 특정 유전자의 발현이 사회적 서열 형성에 관여한다는 사실도 밝혀졌다.

한국뇌연구원은 정서·인지질환 연구그룹 구자욱 박사 연구팀이 전전두엽에 있는 특정 신경세포가 승자와 패자의 뇌를 구분하고, 특정 유전자가 사회적 서열 형성에 관여한다는 사실을 규명했다고 12일 밝혔다. 전전두엽 내 특정 신경세포들이 사회적 경쟁의 승패에 선택적으로 활성화된다는 기존 연구결과들은 있지만, 아직 분자 및 해부학적 정체는 알려지지 않았다.

구자욱 박사 연구팀은 실험동물 모델들이 사회적 경쟁할 때 활성화되는 전전두엽 신경세포의 연결을 전뇌 수준에서 추적해 승자와 패자 특이적 뇌지도를 규명했다.

연구팀은 경쟁 상황일 때 전전두엽에서 활성화되는 신경세포를 알아보기 위해 실험동물을 대상으로 실험동물 두 마리를 투명하고 좁은 튜브에 넣어 경쟁상황을 만들고 자극에 따른 행동패턴을 확인하는 튜브 테스트를 진행했다. 그 결과 승자에서는 전전두엽에서 중격의지핵(NAc)으로 출력 신호를 보내는 신경세포들이 선택적으로 활성화되는 반면, 패자에서는 복측피개영역(VTA)으로 출력신호를 보내는 신경세포들이 선택적으로 활성화됐다.

왼쪽부터 구자욱 책임연구원, 최태용 연구원. [사진 출처=한국뇌연구원]

전전두엽-중격의지핵(mPFC-NAc) 회로와 전전두엽-복측피개영역(mPFC-VTA) 회로의 활성 조절에 따라 사회적 경쟁과 서열 행동에서도 상반된 변화를 보였다. 상대방을 밀어내거나 상대방의 힘을 버티는 등 이기려는 행동을 할 때에는 중격의지핵 신경회로망의 활성이 증가했지만, 뒷걸음질 치거나 도망가는 것과 같이 지는 행동을 할 때에는 복측피개영역 신경회로망이 활성화됐다.

유전자 전달 기법을 활용해 전전두엽-중격의지핵 신경회로의 활성을 억제하면 사회적 경쟁에서 더 많이 지는 반면, 전전두엽-복측피개영역 신경회로의 활성을 억제하면 사회적 경쟁에서 더 많이 이겼다. 연구팀은 전전두엽에서 갈라진 두 신경회로망이 사회적 서열 형성에 반대로 작용한다고 해석했다.

유전자도 사회적 서열이 높고 낮음에 따라 다르게 나타났다. 서열이 높은 개체와 낮은 개체의 전전두엽 뇌조직을 단일세포 전사체 분석을 한 결과, 사회적 서열도 전전두엽-복측피개영역 신경세포에서 Pou3f1 유전자가 차별적으로 발현되면 변하였다. 사회적 서열이 낮은 개체의 전전두엽-복측피개영역 신경세포에서 Pou3f1 발현을 낮추면 서열이 올라갔고, 발현을 증가시키면 서열이 낮아졌다.

구자욱 박사는 “이번 연구는 사회적 경쟁 행동에 대한 뇌지도 및 회로망 특이적 분자 기전 규명을 통해 사회적 상호작용에 대한 신경생물학적 이해를 높이는데 기여했다”며 “향후 사회적 불안, 우울증 및 갑질과 같은 사회적 경쟁과 서열에 따른 병리적 현상의 신경생물학적 원인을 이해하는데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.