70여 년 전 제안된 헵의 기억 학설, 증명되다

국내 연구팀, 뇌에서 기억이 저장되는 장소 규명



[caption id="attachment_395353" align="aligncenter" width="1024"] 해마의 여러 시냅스들을 형광으로 표지한 모식도 및 예시 이미지[/caption]



[한의신문=김대영 기자] 국내 연구팀이 시냅스를 종류별로 구분하는 기술을 개발해 뇌에서 기억이 저장되는 ‘기억저장 시냅스’를 찾아내 주목된다.

이는 기억이 신경세포의 시냅스에 저장될 것이라는 70년 전 도널드 헵이 제안했던 학설을 최초로 실험적으로 증명해낸 것이다.



기억이 뇌의 어디에 저장되는지, 뇌 속에 있는 기억의 물리적 실체는 무엇인지를 알아내기 위해 신경과학자들은 백여 년 전부터 여러 학설을 제시하며 그 정체를 밝히고자 했다.

70여 년 전 캐나다 심리학자인 도널드 헵은 두 신경세포 사이의 시냅스에 기억이 저장된다는 가설을 제시했고 이는 학계에 유력하게 받아들여지고 있었지만 여러 정황증거들만 있었을 뿐 기술적인 한계로 아직까지 직접적‧실험적으로 확인된 바는 없었다.



이러한 가운데 강봉균 서울대학교 교수 연구팀이 한 신경세포에 있는 수천 개의 시냅스들을 종류별로 구분할 수 있는 기술(dual-eGRASP)을 개발, 이를 활용해 기억의 중추적인 역할을 한다고 알려진 뇌 부위인 해마를 연구한 결과 수많은 시냅스 중에서도 학습에 의해 구조적‧기능적으로 변화가 있는 ‘기억저장 시냅스’를 명확히 찾아냈다.



dual-eGRASP 기술은 하나의 신경세포에 있는 수많은 시냅스들을 구분이 가능한 서로 다른 두 가지 색의 형광(예 : 청록색과 노란색)으로 각각 표지해 시냅스를 두 종류로 구분이 가능하도록 했다.

연구팀은 dual-eGRASP 기술을 생쥐의 해마에 적용한 후 공포기억을 학습시켜 시냅스들을 분석했는데 그 결과 기억형성에 의해서 기억저장 세포들 사이 시냅스의 수상돌기 가시의 밀도와 크기가 증가한 것을 관찰함으로써 기억저장 시냅스를 찾아냈으며 이러한 변화들은 공포기억이 강할수록 커지는 것을 확인했다.

또 추가적으로 전기생리학 실험을 통해 이러한 시냅스들이 구조적변화 뿐만 아니라 기능적으로도 다름을 확인함으로서 이를 뒷받침했다.



강봉균 교수는 “한 신경세포의 시냅스를 구분할 수 있는 dual-eGRASP라는 신기술을 개발하고, 이를 통해 기억이 어디에 저장되는지 그 위치를 규명한 것”이라며 “향후 기억을 연구하는 새로운 패러다임으로 자리매김해 치매, 외상후스트레스 장애 등 기억과 관련된 질병 치료에 새로운 이정표를 제시할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.



이번 연구성과(논문명 : Interregional synaptic maps among engram cells underlie memory formation)는 세계 최고 수준의 국제학술지 사이언스(Science) 4월 27일 자에 게재됐다.



<용어설명>

* 시냅스(synapse) : 두 신경세포 사이의 신호를 전달하는 연결지점이며, 신경계의 기능적 최소단위로 한 신경세포에는 수천 개의 시냅스가 있음

* 해마(hippocampus) : 뇌의 양쪽 측두엽에 존재하며, 서술기억의 형성에 중요하다고 알려져 있는 뇌 하부구조