두뇌의 신경세포인 뉴런이 새로운 도전이나 환경에 적응하기 위해 변화한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그런데 살아있는 쥐의 한 개 뉴런을 현미경을 통해 관찰한 듀크대 메디컬 센터의 로렌스 캇츠 박사팀은 뉴런이 변화할 때 뉴런의 가지인 수상돌기는 크게 변하는 것이 아니고 곁가지들만 변화한다는 사실을 밝혀냈다.
캇츠 박사는 “변화하는 환경에 대처하기 위해 뇌는 두 가지 도전에 직면한다”고 지적한다. “하나는 세상을 해석하는 기본적인 틀을 유지하는 것이고, 또 다른 하나는 새로운 환경에 적응하는 숙제”라는 것. 이 두 가지를 모두 만족시키기 위해 뉴런은 급격한 변화는 자제하고, 잔가지만 변화시켜 새로운 환경에 적응한다고 한다.
연구진은 쥐의 후각을 담당하는 뇌의 뉴런을 형광물질로 염색하여 살펴보았다. 듀크대의 구핑 펭 박사팀이 개발한 새로운 방식은 살아있는 쥐의 단 하나의 뉴런을 계속 관찰할 수 있는 혁신적인 방식이다. 그 결과 환경의 변화에 생각만큼 큰 변화를 보이진 않았다.
“뉴런이 봄에 꽃이 피듯 급격히 변하리라는 예상을 뒤엎고, 나무에 가지를 몇 개 친 것 정도의 변화가 관찰되었다”고 캇츠 박사는 설명했다. 심지어 쥐에게 거의 ‘디즈니랜드’ 수준으로 새로운 후각자극과 여러가지 뇌에 풍요로운 환경을 조성했을 때도 뉴런의 수상돌기는 약간의 변화만 일으켰다. 오직 뉴런을 강력하게 자극하는 약을 썼을 때만 큰 변화가 나타났다. 캇츠 박사는 “이는 변화에 적응하는 능력이 있다는 것을 보여준 것”이라며 “뇌의 실험된 부분의 뉴런은 자연스런 환경에서는 급격한 변화를 하지는 않는다는 결론을 내렸다”고 설명했다.
<네이처 뉴로사이언스> 최신 호에 실린 이 연구는 뉴런의 회로에 문제가 생긴 간질병이나 치매 등의 치유에 새로운 통찰을 제시할 전망이다.
글.뇌 편집부