생각하면 기분이 좋아지는 행복한 기억이 있는가 하면, 떠오를 때마다 안 좋은 감정만 일어나는 나쁜 기억도 있다. 우리의 뇌는 기억과 감정을 어떻게 연결시킬까?
뇌가 특정 사건이나 경험을 긍정적 또는 부정적으로 기억하는 과정이 밝혀졌다.
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미국 솔크연구소 연구진은 뇌에서 기억과 이에 대한 감정을 연결하는 역할을 하는 물질을 발견, 학술지 '네이처'에 20일(현지시간) 공개했다. 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 부정적 감정에 얽힌 문제를 해결하는데 도움이 되리란 기대다.
케이 타이 솔크연구소 교수는 "이 연구는 어떤 경험을 좋은 혹은 나쁜 기억으로 간직하게 하는 생물학적 과정에 손을 댄 것"이라며 "삶의 경험에 본질적인 이같은 과정을 분자 수준에서 설명할 수 있다는 점에서 의미 있다"라고 말했다.
경험에 대한 평가와 기억은 생존에 필수
사람이나 동물이 어떤 일이나 상황을 회피해야 할지 추구해야 할지 결정함에 있어 과거에 겪은 비슷한 경험은 중요한 역할을 한다. 이 결정을 제대로 하려면 뇌가 좋았던 일에는 긍정적 느낌을, 안 좋았던 일에는 부정적 느낌을 배당해야 한다. 자극에 대해 좋고 나쁜 특정한 느낌 또는 값을 할당하는 것이다.
연구진은 앞서 2016년 쥐가 무언가를 학습할 때 뇌의 기저측편도(BLA)에 있는 뉴런 군집이 이같은 느낌 값을 할당하는 역할을 함을 발견한 바 있다. 쥐에게 어떤 음조를 들려주며 달콤한 먹이를 주자, BLA 내 한 뉴런 군집이 활성화됐다. 긍정적 느낌에 반응한 것이다. 반면, 다른 음조를 들려주며 쓴 먹이를 주었을 때엔 부정적 느낌에 의해 BLA 내 다른 뉴런군이 활성화됐다.
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이는 마치 뇌 안에 긍정적 혹은 부정적 신호 할당으로 이어지는 두 갈래 철로가 있는 것과 같다고 연구진은 설명했다. 하지만 당시엔 무엇이 두 갈래 길 중 어느 쪽으로 기차가 가게 할지 결정하는 선로전환기 역할을 하는지는 알지 못 했다.
이를 밝히기 위해 연구진은 신경전달물질의 일종인 뉴로텐신에 주목했다. 뉴로텐신은 느낌 값 할당에 관여하는 세포에서 생성되기 때문에 기억과 감정의 연계 과정에 역할을 할 것으로 예상됐지만, 다른 신경물질들 역시 같은 세포에서 만들어지기 때문에 뉴로텐신의 역할을 특정할 수 없었다.
좋은 기억, 나쁜 기억 결정하는 물질 발견
연구진은 CRISPR 유전자 가위 기술을 활용, 세포에서 뉴로텐신 생성에 관여하는 유전자를 제거했다.
뇌 속 BLA에 뉴로텐신 신호가 중단되자 쥐는 첫번째 음조와 달콤한 맛을 연결짓지 못 했다. 긍정적 느낌을 기억에 할당하지 못하게 된 것이다.
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반면, 뉴로텐신이 없어도 안 좋은 경험에 부정적 느낌을 할당하는 기능은 사라지지 않았다. 쥐는 두번째 음조와 부정적 느낌을 더 강하게 연결시켰다. 안 좋은 경험에 부정적 느낌 값을 더 많이 주게 된 것이다.
또 뉴로텐신 수치를 높이자 보상을 학습하는 기능은 좋아지고 부정적 느낌 값은 적게 할당하는 모습을 보였다. 뉴로텐신이 기억과 느낌의 연결에 핵심 역할을 함을 확인한 것이다.
새 PTSD 치료법 열쇠 되나?
이 연구는 뇌가 기본적으로 공포와 같은 부정적 자극에 더 민감하게 반응하는 편향성을 갖고 있음을 보여준다. 안 좋은 자극에 부정적 반응을 할당하는 것이 뇌의 기본 기능이고, 뉴로텐신이 배출되어야만 긍정적 느낌 값을 할당할 수 있게 된다. 이같은 특성은 동물이 위험을 회피할 수 있게 해 진화 과정에서 생존에 도움을 주었을 것으로 보인다.
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논문 제1저자인 하오 리 박사후연구원은 "긍정적 혹은 부정적 학습이 일어나도록 스위치를 켜고 끄는 것도 가능하다"라며 "궁극적으로는 이 신경 경로를 활용한 새 치료법 표적을 발견하고자 한다"라고 말했다.
연구진은 향후 사람 뇌의 뉴로텐신 수치를 조정해 우울증이나 PTSD를 치료할 수 있을지 연구할 계획이다. 또 뉴로텐신과 관련된 다른 신호 전달 경로나 물질도 계속 찾는다.