<해외과학화제>뇌의 정보저장 메커니즘

미국 프린스턴대 신경과학과 조(Joe) 박사는 뇌(brain)가 일시적 기억을 영구적인 기억으로 전환시키는 핵심적인 메커니즘을 발견했다.

연구결과에 따르면 뇌는 처음 기억이 형성될 때 각 세포에서 일어났던 일들을 계속 반복하고 강화하는 시스템이 있는데 이를 통해 세포와 세포 사이의 연결을 형성한다.

즉, 이 시스템이 장기적인 기억을 구성하는 기본 메커니즘이라는 것이다.

뇌가 처음 학습한 것을 기억하기 위해 그 사건을 반복한다는 사실은 생물체의 분자들이 계속 분해되고 새롭게 합성되는 가운데 어떻게 안정된 기억을 유지할 수 있는지를 이해할 수 있게 해준다.

조 박사는 이번 연구에서 뇌의 특정부위에 유전자 형질 발현을 조절하는 유전공학적 기술을 사용했다.

기억형성에 결정적인 역할을 하는 NMDA유전자를 조작해 독시사이클린이라는 물질에 의해 발현이 억제되도록 하고 이 유전자를 생쥐에 넣었다.

조작된 유전자를 가진 생쥐는 독시사이클린이 포함된 물을 마시면 형질발현이 멈추도록 돼있다.

NMDA유전자는 이웃 세포에서 신호를 받아들이는 단백질이지만 두 개의 신호가 때를 맞춰 주어질 때만 반응하도록 돼있다.

NMDA유전자의 이런 특성으로 인해 시각과 청각 등의 서로 다른 감각신호를 관련지어 전달할 수 있다.

조 박사는 과거 연구에서 NMDA유전자를 제거하면 학습과 기억능력이 상실되고 반대로 NMDA유전자의 발현을 증가시키면 똑똑한 생쥐가 된다는 사실을 기초로 이번 연구에서 정상적인 생쥐와 조작된 NMDA유전자를 가진 생쥐를 비교했다.

두 그룹의 생쥐에게 미로를 빠져나오는 학습을 수차례 반복시켰을 때 모두 동일한 학습속도를 보여줬지만 곧이어 그들에게 독시사이클린이 포함된 물을 일주일간 먹도록 했을 때 조작된 NMDA유전자를 가진 생쥐들이 빠져나오는 길을 찾는 시간이 길어졌다.

즉 NMDA유전자가 기억의 저장에 중요한 역할을 하고 있으며 특히 학습 직후에 세포 사이의 연결을 강화하는 것이 기억에 매우 중요함을 보여준 것이다.

<김원배기자 adolfkim@etnews.co.kr>