뇌 속에서 얽히고 설킨 뉴런들. ‘어떤 방식으로 뉴런은 서로 얽혀 있는가’ 하는 것은 과학자들의 오래된 의문이었다. 그런데 이 의문을 풀 수 있는 날이 곧 올 것 같다. 이스라엘 텔아비브 대학의 연구진들은 실험실에서 처음으로 뉴런이 스스로 전기적 활동 무리(클러스터)로 자기조직화(self-organize) 할 수 있다는 것을 보여주었기 때문이다. 즉, 뉴런이 자발적으로 서로 얽히는 모습을 보여준 것.
연구진은 실리콘 물질로 된 표면 위에 쥐 뇌의 뉴런이 얽힌 무리(뉴런 클러스터)를 성장시키고, 신경망 발달을 시간의 흐름에 따라 녹화하였다. 그들은 초기에 균일하던 신경망이, ‘영역들(basins)’이 분리되어 깨지면 경계가 생겨 분리되는 것을 발견하였다. 각 영역은 3~4주 후 떨어질 때까지 본래 남아 있는 클러스터로 붕괴된다. 과학자들은 신경망에서 세포 밀도가 제곱 밀리미터 당 1만 개보다 커질 때 클러스터로 진화한다는 것을 발견하였다.
이스라엘 연구팀은 또한, 정렬된 전극 위에 성장한 세포가 발생하는 전기 신호를 측정하였다. 이는 신경망이 전기적 활력을 유지하기 위해 상호 연결선의 강도와 모양을 스스로 제어 할 수 있다는 뜻이다. 이 연구 결과는 중추 신경계와 뇌 자체에서 일어나는 자기 조직화를 이해하기 위한 중요한 열쇠가 될 것으로 보인다. 앞으로 이스라엘 연구진은 그들이 성장시킨 신경망과 자생적으로 성장한 신경망의 차이를 비교 연구할 계획이다.
<글. 뇌 편집부>