뇌활동 최고로 올리는 ‘리듬’ 찾아냈다

뇌 감마파의 비밀, 스탠퍼드 연구진 밝혀

뇌에서 나오는 파동 중 ‘감마파’란 것이 있다. 감마파는 고도의 종합적 정신작업을

할 때, 그리고 뇌의 상이한 부분이 연결되며 일할 때 많이 나오는 것으로 알려져

있다. 그래서 오랫동안 수련을 한 명상가, 고승 등에서 감마파가 가장 많이 나온다.

‘최고의 정신 활동’을 의미하는 감마파를 인공적으로 조절할 수 있는 기초 연구가

미국 스탠퍼드대학과 매서추세츠공과대학(MIT) 연구진에 의해 밝혀져 화제가 되고

있다.

뇌에 리듬 줘 자폐증-우울증-분열증 고친다?

그 동안 뇌과학자들은 ‘파발부민’이란 단백질을 생산하는 뇌 속 뉴런이 감마파에

영향을 미치는 것으로 추측은 했지만, 이 뉴런의 활동을 줄이거나 늘릴 방법이 없어

연구를 진전시키지 못했다. 그러나 스탠퍼드대학 신경행동과학과의 칼 디서로스 박사

팀은 이 파발부민 뉴런을 조작하는 방법을 개발했다.

새로 개발된 방법은 ‘빛유전조작(optogenetics)’이란 것으로, 유전자 조작을

통해 특정 세포가 외부의 빛 파동에 반응하도록 하는 방법이다. 쥐의 파발부민 뉴런을

빛유전조작으로 바꾼 뒤 연구진은 빛의 세기와 파장을 외부에서 조작함으로써 쥐의

뇌에서 감마파를 늘리거나 줄일 수 있었다.

파발부민 뉴런의 활동에 따라 감마파가 달라진다는, 즉 고도의 뇌 활동이 이뤄지기도

하고 그렇지 않기도 하다는 증명을 해낸 것이다. 이는 또한 뇌세포들이 리드미컬하게

박자에 맞춰 협력하게 만들면 고도의 뇌 활동을 할 수 있지만, 그렇지 않으면 뇌세포들이

혼란에 빠진다는 사실도 보여 준다고 연구진은 밝혔다.

이 연구 결과는 앞으로 뇌 활동을 좋게 하는 방법을 개발하는 데 쓰이는 것은

물론, 정신분열증, 자폐증, 우울증 같은 정신질환의 치료에도 새로운 출구를 열어

줄 것으로 기대된다. 이들 환자에서는 감마파의 양상이 정상인과 다르기 때문이다.

정신분열증 환자의 경우 파발부민 뉴런이 거의 활동하지 않는다. 한편 자폐증

환자의 파발부민 뉴런은 활동은 하지만 그 활동의 강도는 일반인과 다르다. 이에

대해 디서로스 교수는 “외부에서 정보가 들어올 때 뇌 세포들이 일정한 박자에 맞춰

일해야 정보가 처리되는데, 분열증이나 자폐증 환자의 경우는 그렇지 않기 때문에

외부 정보가 아예 처리되지 않거나 또는 정신적 문제를 일으킨다고 볼 수 있다”고

말했다.

디서로스 박사는 MIT 연구진과 함께 쥐 뇌에서 쾌락 전달물질인 도파민을 생산하는

뉴런에 대해 빛유전조작을 가함으로써, 외부에서 빛의 세기를 조절해 도파민 생성량을

늘리거나 줄이는 실험에도 성공했다. 그는 “우울증은 세상 사물을 즐기지 못하는

데서 나타나는데 도파민 생성을 외부 빛 조작으로 조절할 수 있다면 그 치료도 가능할

수 있다”고 말했다.

디서로스 박사가 스탠퍼드, MIT 대학 연구진과 공동으로 작성한 논문 두 편은

각각 국제적인 과학 전문지 ‘네이처(Nature)’와 ‘사이언스 익스프레스(Science

Express)’의

23, 26일자 온라인판에 실렸으며, 미국 과학논문 소개사이트 유레칼러트 등이 26일

보도했다.

김혜민 기자 haemin@kormedi.com

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