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미국의 케이스 웨스턴 리저브 대학 의대 (Case Western Reserve University School of Medicine)의 신경과학 및 생리학/생명물리학 교수인 벤 스트로우브리지 (Ben W Strowbridge) 박사와 박사과정 연구원인 필립 라리머 (Phillip Larimer) 박사는 처음으로 실험실에서 뇌의 신경회로에서 자극과 연관된 특정한 활동패턴을 유지할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구는 <Nature Neuroscience>지에 발표되었다 < Larimer et al, Nature Neuroscience, 2009; DOI: 10.1038/nn.2458>.

신경과학자들은 가끔 인간의 기억을 세 가지 형태로 분류한다: 사실을 저장하거나 특정한 사건을 기억하는 서술적 기억 (declarative memory); 전화번호를 기억하는 것과 같이 단기저장의 형태인 작업기억 (working memory); 그리고 피아노를 치는 방법을 학습하거나 농구공을 가지고 운동하는 학습과 같은 절차기억 (procedural memory)이다. 이번 연구에서 스트로우브리지와 라리머는 작업기억과 연관될 수 있는 특정한 회로를 찾아내는 것이다. 실험쥐의 뇌조직의 일부분을 분리하여 라리머는 실험관에서 작업기억 형태를 재현하는 방법을 발견했다. 이들은 간질환자들에게 손상을 일으키는 해마상융기 (hippocampus)의 일부분인 이끼세포 (mossy cells)라 불리는 뇌 뉴런의 특정한 형태를 연구했다.

라리머는 “많은 간질환자들이 겪고 있는 기억손실을 보면서 우리는 혹시 해마상융기 이끼세포와 기억회로 사이의 근본적인 연결이 존재하지 않을까라는 문제를 제기했다”고 말했다. 이끼세포는 뇌를 얇게 썰어놓은 상태에서도 살아남아 정상적인 활동을 유지하는 이상한 특징을 가지고 있다. 라리머와 스트라우브리지가 이끼세포에서 이 자발적인 전기활동은 이 뇌부분에서 기억의 흔적을 발견할 수 있는 중요한 단서가 된다는 사실을 발견했다. 자극이 가능한 전극을 해마상융기 뇌의 얇은 조각에 연결하면 이끼세포는 이 전극이 활성화된 것을 기억한다. 실험관에서의 기억은 약 10초 정도 유지되었으며 이것은 사람에게서 작업기억의 형태로 유지되는 기억과 같다. 스트라우브리지는 “이것은 처음으로 포유류 뇌조직의 자발적인 활동성 조각에서 정보가 저장되는 것을 발견한 것이다. 이것은 이 해마상융기에서 기억효과를 보여줄 수 있는 것은 우연의 일치가 아닐 것이다. 이 뇌부분은 인간의 기억과 연관된다”고 말했다.

과학자들은 해마상융기가 기억을 유지하는지 여부를 결정하기 위해 이끼세포에 대한 시냅스 입력 파장을 측정했다. 스트로우브리지는 “기억은 한 세포에서는 분명하지 않지만 세포군에서는 분명하다”고 말했다. 지난 11월 <Journal of Neuroscience>지에 스트라우브리지와 함께 발표한 논문에서 라리머는 네 가지 뇌세포 안에서 동시에 전기적인 신호를 기록하는 실험에 대한 결과를 발표했으며 <Larimer P and Strowbridge B.W. Journal of Neuroscience, 28 (47): 12212-12223)> 다중세포/뉴런에서 기록하는 방법을 잘 알고 있다. 스트라우브리지는 “우리의 기억처럼 기억은 고립된 뇌의 얇은 조각에서 창조되는 기억은 많은 다른 뉴런과 세포에서 저장되며 그로 인해 우리는 몇 가지 다른 세포가 정보를 저장하는 것을 볼 수 있었다”고 말했다.

라리머와 스트라우브리지는 또한 해마상융기가 기억할 수 있도록 하는 뇌 회로가 어떤 투입경로가 활성화되는가를 발견했다. 기억효과는 반월과립모양세포 (semilunar granule cells)라고 불리는 뇌의 희귀한 형태로 인해 일어난다는 사실은 신경과학자의 아버지라고 하는 라몬 이 카할 (Ramon y Cajal)이 1893년에 밝혀낸 바 있다. 이 반월과립형세포는 활동을 유지하는 특이한 형태로 기억을 유지하고 이끼세포와 연결시킨다. 이것은 이번 논문의 기본 요지이다. 반월과립형세포는 지난 100년 동안 모호한 형태로 남아있었지만 2007년 스트라우브리지의 연구팀이 이를 재발견함으로써 밝혀졌다. 반월과립형세포는 뇌세포의 세 번째 형태로 스트라우브리지의 연구팀이 발견했다. 2006년에 스트라우브리지의 여구팀은 <Neuron>지에 발표한 논문에서 블란스 세포 (Blanes Cells)에 대해서 연구했다. 이 연구는 알츠하이머 질환과 같이 후각인지의 변화를 일으키는 질병에서의 기억손실을 이해하는데 새로운 접근법을 열게 되었다. 스트라우브라지의 연구팀은 현재 얼마나 많은 정보가 해마상융기에 저장되는가를 알아보고 있다. 라리머는 “지난 4년 동안 우리는 약 10초 정도 두 조각 정도의 정보를 저장할 수 있게 하였다. 우리의 발견은 실제로 기억을 유지하는 뇌 회로를 발견하는 발전에 기여할 것으로 생각한다”고 말했다. 이번 연구는 국립보건연구원의 지원을 받아 이루어졌다.

그림설명: 기억이 저장되는 뇌의 해마상융기
출처: <Science Daily> 2009년 12월 28일
참고자료:
Larimer et al. Representing information in cell assemblies: persistent activity mediated by semilunar granule cells. Nature Neuroscience, 2009; DOI: 10.1038/nn.2458
Larimer P and Strowbridge B.W. Nonrandom local circuits in the dentate gyrus, Journal of Neuroscience, 28 (47): 12212-12223
Pressler, R.T. and Strowbridge, B.W. Blane cells mediate persistent feedforward inhibition onto granule cells in the olfactory bulb, Neuron 49 (6): 889-904


출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091227212312.htm
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그간 컴퓨터와의 얄팍한 관계 속에서 느낀바 있어 이제 진짜 블로거로써도 한번 살아보고 싶은 네오 하지만 딱히 글쓰는 재주는 없고 그렇다고 박학다식하지도 않으며, 또 주관이 뚜렷한 것도 아니라서 줄 곧 불펌 나르기만 해왔기에.. 할 줄 아는 거라곤 그나마 전공이지 않을까 전공으로 뭐 하나 해 볼 순 없을까 결국 얄팍한 지식의 깊이도 들어나겠지만.. 한번 건들여 봐?

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