후두정피질과 다른 부위 상호 신경회로 체계 발견
현대인의 감각장애ㆍ정신질환 극복 단서 제공
한국뇌연구원 라종철 대뇌피질융합연구사업단장과 손숙진 연구원. 한국뇌연구원 제공
기능상 문제가 생기면 감각장애나 조현병 등 각종 정신질환을 일으킬 수 있는 대뇌 후두정피질. 고도의 지적기능을 수행하는 대뇌피질 안에 있으면서 시각 촉각 등의 감각정보를 융합해 감각을 해석하고 판단하는 중요한 기능을 수행하는 부위다. 그 동안 학계는 후두정피질에서 뇌 다른 부위로 대뇌정신피질 안 후두정피질에서 다른 뇌 부위로 일방통행식 신호유출만 확인했는데, 한국뇌연구원이 국제적 연구를 통해 후두정피질과 다른 뇌 영역 사이에 서로 신호를 주고 받는 상호신경회로 체계를 발견했다. 연구결과는 국제 저명학술지 ‘대뇌피질(Cerebral Cortex)’에 게재됐다.
한국뇌연구원은 대뇌피질융합연구사업단 라종철 박사와 손숙진 연구원, 미국 그레이스의학연구소 오승욱 박사 연구팀이 ‘후두정피질과 다른 뇌 영역 사이 상호 신경회로 체계’를 발견했다고 28일 밝혔다.
후두정피질은 뇌 뒤쪽 정수리에 있다. 대뇌피질의 일부분으로, 시각 및 공간적 추론이나 의사결정 등 고도의 인지기능에 관여한다.
사업단에 따르면 대뇌피질은 지각 정보, 계획, 감정, 기억, 언어 등을 포함한 인간 뇌의 최고위 기능을 담당하고 있다. 대뇌피질 내 후두정피질은 시각, 촉각 등의 감각 정보가 융합되어 감각을 해석하고 판단하는 기능을 담당한다.
이런 후두정피질에서 이상이 생기면 감각 장애뿐 아니라 사회문제로 대두한 조형병 등 다양한 정신질환을 일으킬 수 있다.
사업단은 이 같은 후두정피질의 기능을 연구하기 위해 미국 앨런 뇌과학연구소에서 공개한 쥐의 생물정보 공개 데이터(connectivity.brain-map.org)를 바탕으로 쥐의 후두정피질에 대한 신경해부 및 생체정보를 분석한 결과 후두정피질에서 다른 영역으로 유출신호만 있는 게 아니라 역으로 유입된 신호를 확인했다. 신경추적자(neurotracer)를 이용하여 다른 영역의 유출 신호를 통해 후두정피질로의 역으로 유입된 신호 약 200여개를 추가로 분석하였다. 또 후두정피질 내 하부영역별 다른 뇌 영역간 연결강도를 계량ㆍ분석했다.
앨런 연구소 공개 정보와 뇌연구원에서 추가로 확보한 정보를 통합해 분석한 결과, 지각기반의 의사결정시 후두정피질 내 하부영역별 상호 신호 강도가 상이하다는 점을 발견하였다.
이는 시각, 촉각 등 감각정보 기반의 의사결정시, 감각종류마다 후두정피질 내 영역 중요도가 다르다는 점을 해부학적으로 입증한 것이다. 추후 후두정피질의 주요 기능과 구조를 연구하는 초석을 마련하는 계기가 되었다.
이번 논문의 교신저자인 라종철 책임연구원은 “후두정피질 연구는 대뇌피질의 주요 기능의 하나인 감각정보의 통합 처리 및 판단과 운동 계획 등의 고등 인지 기능 이해를 위한 필수 연구”라며 “후두정피질 회로의 이해는 나아가 단기기억 손상 등의 증상을 가진 조현병 등의 뇌기능이상 질환, 시각 등 감각장애의 근본적 대책을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한국뇌연구원 대뇌피질융합사업연구단은 라 박가를 단장으로 2016년 발족했다. 후두정 피질을 통한 의사결정 비밀과 단기기억을 풀어내기 위해서다. 2026년까지 기능성 정밀 뇌지도 확립을 목표로 후두정 피질을 회로 수준으로 분류하고, 이들간 연결체 특성을 분석할 수 있는 기반을 마련하는 것을 목표로 하고 있다.
이번 연구는 한국뇌연구원 기관고유사업과 한국연구재단 뇌과학원천기술개발사업 지원을 통해 수행되었다.
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