日本 理化學硏究所 腦科學센터
脊髓에 있는 神經細胞들이 運動 學習 및 記憶에 重要한 役割을 한다. TopVectors/게티이미지뱅크 提供.
腦가 關與하지 않아도 척수의 神經細胞를 통해 運動 學習과 記憶이 召喚되는 메커니즘이 確認됐다. 脊髓 損傷 患者의 運動 回復 方法을 찾는 데 도움이 될 것으로 展望된다.
타케오카 아야 日本 理化學硏究所 腦科學센터 責任硏究員 硏究팀은 腦와 獨立的으로 運動 學習을 하고 記憶하는 脊髓의 神經 回路를 發見하고 硏究結果를 11일(현지시간) 國際學術誌 ‘사이언스’에 發表했다.
腦가 없어도 脊髓에서 傳達된 運動 出力을 調節할 수 있다는 事實을 이미 알려져 있다. 머리가 없는 昆蟲들이 外部 信號를 避하는 訓鍊을 할 수 있다는 點을 確認했기 때문이다. 單 腦 없이 어떻게 運動 學習이 可能한지는 不分明했다.
硏究팀은 腦 없이 運動을 學習하고 記憶하는 메커니즘을 밝히기 위해 動物實驗을 進行했다. 쥐의 脊髓를 切斷해 腦에서 다리 쪽으로 運動信號가 傳達되지 못하도록 만든 다음 쥐의 뒷다리가 어떻게 運動을 學習하고 記憶하는지 살폈다.
硏究팀은 쥐를 실험군과 對照群으로 나눴다. 실험군은 뒷다리가 처질 때마다 뒷다리에 電氣 刺戟을 加했고 對照群은 無作爲로 刺戟을 加했다. 10分間의 訓鍊 後 實驗群은 電氣刺戟이라는 不快한 느낌을 避하기 위한 運動 調節 能力을 보였다.
24時間이 지난 뒤 實驗群은 對照群, 對照群은 實驗群 位置에서 同一한 實驗을 다시 進行했다. 그러자 元來 實驗群에 屬했던 쥐들은 如前히 앞서 學習한 內容을 記憶하고 電氣刺戟을 避하려는 行動을 보였다.
硏究팀은 形質轉換 쥐들을 對象으로 運動 學習과 記憶力에 關與하는 神經回路度 分析했다. 그 結果 脊髓에서 運動 學習에 關與하는 神經細胞 그룹과 學習한 內容을 回想하는 데 關與하는 神經細胞 그룹이 確認됐다.
Ptf1a 遺傳子를 發現하는 脊髓 神經細胞 그룹을 非活性化瑕疵 뒷다리는 電氣 衝擊을 避하는 學習을 하지 못했다. En1 遺傳子를 發現하는 神經細胞 그룹을 비활성화했을 때는 學習한 運動 內容을 記憶하지 못하는 行動을 보였다. 反對로 En1 遺傳子를 發現하는 神經細胞를 活性化하면 學習한 內容을 記憶하는 速度가 向上됐다.
硏究팀은 “運動 學習과 記憶은 腦 回路에 局限돼 일어나는 게 아니다”며 “脊髓 損傷을 입은 患者의 運動 能力을 向上시키는 方法을 찾는 데 이番 硏究를 活用할 수 있을 것”이라고 말했다.
