[메디컬투데이=김우정 기자] 기초과학연구원 인지 및 사회성 연구단 이창준 단장 연구팀은 해마에 있는 ‘별세포’가 주변의 여러 시냅스들을 통해 조절하여 수정 가능한 ‘유연한 기억’을 만들어냄을 규명했다고 21일 밝혔다.

인지적 유연성에는 D-세린이란 물질일 중요한 것으로 열려졌으나 뇌 안 어떤 세포에 의해서 생성·분비되는지 불분명하다.

그러나 기초과학연구원 연구진은 이전 연구에서 별세표가 Best1 이온통로를 통해 글루타메이트를 분비해 시냅스 작동에 중요한 NMDA수용체를 활성시킴을 규명한 바 있다.

이번 연구에서 별세포 D-serine도 분비하며, NMDA수용체 활성을 제어해 주변 시냅스들을 동시 조절함으로써 인지적 유연성을 매개한다는 것을 최초로 밝혔다.

연구진들은 별세포 D-serine 분비 여부를 알아보고자 해마 내 별세포에서 칼슘을 억제하거나 Best1 이온통로의 발현을 억제한 결과 NMDA 수용체를 활성화하는 glutamate, D-serine의 양(NMDAR 톤)이 감소했다.

또한 스니퍼 실험을 통해 별세포가 D-serine와 glutamate 모두를 분비해 Best1 이온통로를 통해 NMDAR톤 조절함을 확인했다.

이어 이종시냅스 장기 약화가 억제되면 시냅스 가소성 및 강화가 제대로 이루어 지지 않는 연구결과와 이종 시냅스 장기약화와 기억 수정의 연결고리를 찾고자 ‘모리스 수중미로 실험’을 진행했으나 NMDA 수용체 활성저하로 이종 시냅스 장기 약화가 억제된 생쥐의 뇌에서 기억의 수정이 제대로 일어나지 못한 결과를 밝혔다.

이에 대해 연구진들은 이종 시냅스 장기 약화가 기억 수정에 중요하다는 의미라고 설명했다.

연구진들은 각성 및 집중 관련 신경전달물질인 노르에피네프린이 주변 별세포를 활성화해 NMDA 톤을 증가시킴을 발견했다. 이는 시냅스의 장기 약화를 이끌어 시냅스 가소성을 유도함으로써 수정할 수 있는 기억을 형성했다.

기존연구에서 기억은 이전 학습에서 자극됐던 동종시냅스를 변화시켜 필요시 수정된다고 알려졌다. 그러나 연구진은 기억 형성 시점부터 수정 가능한 기억이 만들어지며 이에 학습 동안 자극되지 않았던 이종 시냅스 변화가 결정적임을 밝혔다.

고우현 차세대연구리더(YSF)는 “이번 연구는 조현병이나 자폐증, 초기 치매에서 인지적 유연성이 감소하는 원인을 이해하는 첫걸음”이라 밝혔다.

이창준 연구단장은 “기억이 단순히 한 시냅스에서 형성될 것이란 기존 시야에서 벗어나, 별세포를 통해 여러 시냅스들이 통합적으로 동시 조절됨으로써 만들어지고 고쳐질 수 있음을 보여줬다”며 “기억 형성 기전에 대한 새로운 시각을 제공했다”고 하였다.

이번 연구성과는 국제학술지이자 정신의학 분야 권위지인 생물정신의학지 온라인판에 12월 21일 게재됐다.