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2013년 7월 27일 토요일

쥐위 뇌에 가짜 기억을 이식하는데 성공하다 (Neuroscientists Plant False Memories in Mice)



 많은 분들이 영화 영화 인셉션을 생각할 만한 연구 소식이 나왔습니다. MIT 의 피코워 연구소 (MIT's Picower Institute for Learning and Memory) 소속의 도네가와 스스무 (Susumu Tonegawa, the Picower Professor of Biology and Neuroscience ) 교수 및 다른 동료 연구자들은 7월 25일자 Science 에 게재된 논문에서 쥐의 뇌에 있는 해마 (Hippocampus) 에 가짜 기억을 심는 방법을 설명했습니다.


 연구의 교신 저자인 도네가와 교수는 "이것이 가짜이든 진짜 이든 간에 신경에서 기억을 처리하고 불러내는 메카니즘은 동일하다" 라고 지적했습니다. 사실 연구팀이 하고자 했던 것은 영화 인셉션 처럼 왜곡된 기억을 저장하려는 것이 아니라 기억을 저장하고 불러내는 방법을 연구하기 위한 것입니다. 이런 연구를 통해 아직까지 그 메카니즘이 100% 규명되지 않은 기억의 저장 방법을 이해할 수 있으며 더 나아가 다양한 인지 능력 장애를 일으키는 질환 - 예를 들어 알츠하이머 같은 - 의 치료법 연구에도 도움이 될 지 모릅니다.




(쥐의 해마. 붉은 색으로 강조된 부분이 쥐의 뇌에서 기억을 불러내고 저장하는 장소로 생각됨. MIT neuroscientists identified the cells (highlighted in red) where memory traces are stored in the mouse hippocampus. (Credit: Steve Ramirez and Xu Liu) )


 신경 과학자 (Neuroscientist) 들은 이전부터 episodic memory (사물, 시간, 장소 등과 연관된 경험에 대한 기억) 이 어떻게 저장되는지 궁금해 했습니다. 즉 어딘가를 놀러갔던 기억이라면 시간, 장소, 느낌 등에 대한 기억이 한꺼번에 저장이 되는 것인지 아니면 나뉘어 기록되는 것인지에 대한 부분입니다. 그리고 그것들이 과연 어디에 저장되는 것인지도 궁금한 부분 가운데 하나였습니다.



 1940 년대 캐나다의 신경과학자인 와일더 펜필드 (Widler Penfield) 는 간질로 뇌수술을 받았던 환자에서 측두엽에 전기 자극을 주는 방식으로 특정 기억이 나게 하는 선구적인 연구를 수행했습니다. 당시부터 측두엽, 특히 해마 (hippocampus) 가 기억의 저장 및 재생에 역할을 한다는 추측이 있어왔으나 아직도 그 메커니즘은 100% 해명되지는 않고 있습니다.


 이번 연구에서 MIT 의 연구자들은 기억을 형성하는데 중요한 역할을 하는 c-fos gene 이 본래는 쥐에 정상적으로 존재하는 않는 빛에 반응하는 물질인 Channelrhodopsin 과 함께 작동하도록 실험용 쥐의 유전자를 조작했습니다. (이를 광유전학 optogenetics 라고 함)


 이 쥐를 이용해서 연구팀이 작년에 시행했던 연구는 이 쥐에게 약한 전기 자극을 주어 공포심을 심는 것이었습니다. 그후 이 쥐는 자극이 없는 다른 방으로 옮겨진 후 정상적으로 생활했으나 빛을 해마에 주입한 후 다시 공포감을 보였습니다. 즉 쥐에게 이전의 기억이 다시 되살아났던 것으로 생각할 수 있습니다. 특정 기억을 인위적으로 재생시킨 것입니다.


 이 연구 이후 연구팀은 아예 없던 기억을 이식할 수 있을 것인가를 연구했습니다. 일단 A 라는 상자에 쥐를 넣고 여기서는 아무 쇼크도 주지 않았습니다. 쥐는 방 이곳 저곳을 탐색하며 자유롭게 다녔습니다. 그후 다음날 B 라는 상자에 옮겨진 쥐는 (물론 channelrhodopsin 으로 기억 세포에 라벨이 된 쥐) 여기서 경미한 쇼크를 받음과 동시에 해마에 빛을 쐬는 방식으로 전날의 기억을 저장한 세포에 자극을 주었습니다. 쥐는 공포에 사로잡혀 움직이지 못했습니다.


 다시 3 일째 A 라는 상자로 다시 옮겨진 쥐는 아무 일도 없었던 상자임에도 불구하고 극도의 공포감을 보였습니다. 즉 상자 B 에서 있었던 일을 A 에서 있었던 일로 기억한 것이라고 연구팀은 분석했습니다.


 이와 같은 연구는 기억이 어떻게 저장되는 지에 대한 중요한 단서를 제공할 수 있지만 아직도 구체적인 기억의 메카니즘을 해명하기는 쉽지 않아 보입니다. 아무튼 이 연구는 기억이 저장되는 장소와 세포에 대한 보다 확실한 증거를 제시하므로써 향후 기억에 대한 연구에 있어 많은 도움이 될 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.


 다만 이를 사람에서 응용하는 것은 아직은 먼 미래의 이야기라고 하겠습니다. 진짜 기억이 이식된 것인지도 지금은 100% 신뢰하기 어렵지 않나 하는 게 개인적인 생각이기도 하고 말이죠. 하지만 미래에는 기억의 저장 및 회상 방식에 대한 실마리가 점차 풀리면서 여러가지 질환에 대한 치료에 큰 도움이 되는 날도 오지 않을까 생각해 봅니다.


 참고


       
 Journal Reference:
  1. Steve Ramirez, Xu Liu, Pei-Ann Lin, Junghyup Suh, Michele Pignatelli, Roger L. Redondo, Tomás J. Ryan, and Susumu Tonegawa. Creating a False Memory in the HippocampusScience, 26 July 2013: 387-391 DOI:10.1126/science.1239073


http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130725141711.htm


http://www.technologyreview.com/news/517226/scientists-make-mice-remember-things-that-didnt-happen/
 


 

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