동면하는 다람쥐에게서 뇌졸중 치료 힌트 얻는다 [달콤한 사이언스]

동면은 일부 포유류가 겨울철 자원 부족과 추위를 견디기 위해 택한 가장 극단적인 생리적 전략이다. 흔히 동면을 추운 겨울을 나기 위한 ‘겨울잠’으로 생각하지만 신체의 거의 모든 시스템이 정상 상태와는 완전히 다른 모드로 전환되는 상태이기 때문에 잠과는 다르다.

미국 국립안(眼)연구소 연구팀은 다람쥐를 관찰한 결과 동면이 눈으로부터 들어온 시각 정보를 처리하는 뇌 영역인 시각피질의 신경세포 구조를 바꾼다는 사실을 확인했다. 이번 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 5월 19일 자에 실렸다.


동면이 신경세포에 어떤 영향을 미치는지를 이해하는 것은 신경세포가 변화하는 상태에 어떻게 적응하는지를 밝혀줄 뿐 아니라 신경세포가 손상되거나 기능이 떨어진 환자들의 치료 전략에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 지금까지 동면 연구에서는 촉각을 처리하는 체성감각피질이라는 뇌 영역에서 신경세포의 구조가 크게 변한다는 사실이 확인됐다. 이에 연구팀은 시각을 처리하는 뇌 영역에서도 비슷한 변화가 일어날 것이라고 추정했다.

연구팀은 다람쥐를 이용해 시각피질에 있는 두 종류의 신경세포 집단이 깊은 동면 상태인 휴면 단계와 동면 도중 주기적으로 짧게 일어나는 ‘일시 각성’이라는 서로 다른 상태에서 어떻게 영향을 받는지 살펴봤다.

그 결과, 한 종류의 신경세포 집단은 깊은 동면 상태에서 구조가 변했지만 다른 신경세포 집단은 동면하지 않는 다람쥐와 차이가 없었다. 시각피질 전체가 일률적으로 변하는 것이 아니라 특정 신경세포 집단만 선택적으로 구조 변화를 겪는다고 연구팀은 설명했다.

또 깊은 동면에서 다람쥐가 깨어난 뒤 불과 1시간 30분 만에 구조 변화는 원래대로 돌아왔다. 연구팀은 동면이 끝나고 6개월 뒤 다람쥐 시각피질을 다시 살펴봤는데 동면을 거친 다람쥐와 거치지 않은 다람쥐 사이에 신경세포 구조의 차이가 없었다. 동면이 남기는 흔적은 일시적이었음을 확인한 것이다.

연구를 이끈 헨드리예 니엔보르크 박사는 “이번 연구는 동면하는 동물의 뇌 안에서 빠르게 변화를 일으키는 메커니즘이 존재한다는 사실을 확인했다는 데 의미가 크다”며 “이 메커니즘을 이해하고 활용할 수 있다면 성인 인간의 뇌도 더 유연하게 변화에 적응할 수 있도록 해 신경 신호전달, 학습, 뇌졸중 같은 질환을 겪은 뒤 회복 과정에서 도움을 받을 수 있을 가능성이 크다”고 설명했다. 이어 연구팀은 동면 기간과 그 이후 신경세포의 기능이 어떻게 달라지는지를 후속 연구로 살펴볼 계획이다.

유용하 과학전문기자