이번 연구결과는 기억관련 질환으로 망가진 신경회로를 대체할 수 있는 단서를 제공하고 새로운 인공지능 알고리즘을 제공하는 등 다양한 영역에서 응용이 가능하다.

한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 세바스천 로열(Sebastien Royer) 박사는 KU-KIST 학연프로그램을 통해 고려대학교 심리학과 최준식 교수팀과 공동으로 공간과 사건/상황을 인지하고 기억하는 장소 세포의 기작(매커니즘)을 규명했다고 20일 밝혔다.

한국과학기술원에(KIST) 따르면 뇌의 해마(hippocampus)는 우리가 경험하는 사건을 기억하는데 필수적인 뇌 영역이다. 해마에 있는 각 세포가 우리가 있는 특정위치를 암호화하기 때문에, `장소 세포`(place cell)라고 일컫는다. 장소 세포는 장소를 인지하고 자기좌표를 파악해 길 찾기에 도움을 주는 신경세포로 동물과 인간이 어떤 특정한 위치에 있는 경우만 발화하기 때문에 공간 좌표를 부호화한다고 알려진 신경세포이다.

연구진은 지금까지의 연구들이 모든 장소 세포가 같은 방식으로 공간정보를 기록하고 저장한다는 학설에 반해, 장소 세포는 공간적 정보와 비공간적(감각적) 정보를 집적하는 두 종류로 분명히 구분되며 이들이 해마상의 해부학적 구조를 따라 상·하층으로 질서정연하게 배열되어 있음을 발견했다.

연구에서는 실험용 쥐가 거칠거나 부드러운 바닥 혹은 튀어나온 돌기 등 다양한 촉각 단서가 부착된 트레드밀을 걷게 하면서 뇌의 신경활동을 기록했다. 또 실험용 쥐의 해마에 정교한 반도체 기판으로 이루어진 미세전극(실리콘 프로브)을 삽입해 수십에서 수백 개에 이르는 장소 세포의 활동을 동시에 기록했다.

기록된 장소 세포들은 트레드밀상에서의 위치를 부호화하는 방식에 따라 두 가지 유형으로 나뉘는데, 첫 번째 그룹은 기존의 장소 세포 이론에서 알려진 바와 같이 트레드밀상의 특정 위치에서 발화하는 양상을 보였다. 두 번째 그룹은 트레드밀상의 위치와는 상관없이 어느 특정 촉각 단서에 의존적으로 발화하는 양상을 보였다.

KIST 세바스천 로열 박사는 "동물과 인간에서 기억의 핵심을 담당하는 해마가 장소와 관련된 추상적 정보를 어떻게 부호화하는지를 이해하는데 한발 다가섰다"고 말했다.

이번 연구결과는 저명한 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, (IF : 11.329))에 20일자 온라인 판에 게재됐다.

김달호 기자

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