KIST, 뇌 속 후각 정보처리의 비밀을 밝히다
한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스센터(미래부 WCI-세계수준연구센터) 올리버 브라우바흐(Oliver Braubach)박사는 물고기의 뇌에서 후각의 발달과정과 정보처리원리를 규명하였고, 관련 내용이 신경과학계 권위있는 학술지인 Journal of Neuroscience지 표지논문으로 선정되었다.
인간이 냄새를 맡고 인지하기 위해서는 냄새를 지닌 화학물질이 후각세포를 자극하고 이러한 자극으로 유입된 정보가 뇌로 전달되는 과정이 필요하다. 인간은 태어나면서 어떤 종류의 후각은 인지하지만, 대부분의 후각은 자라면서 각기 새로운 냄새를 학습하고 인지해나간다. 이처럼 후각의 발달과정은 뇌에서 정보를 형성하고, 습득하여 기억하는 원리와 관련이 있다고 할 수 있다.
본 연구는 뇌가 위험, 성과 같은 선천적 후각자극과, 음식과 같은 후천적 후각자극을 개별적으로 구분한다는 점을 밝히고, 후각자극의 인지가 뇌의 특정영역과 관련이 있음을 발견하였다. 또한 이는 후각이외의 감각기능 전체에 확대 활용할 수 있다는 점에서 의의를 주고 있다.
※ 후각 관련 뇌기능은 뇌 발달 초기에 이루워 짐. 후각은 알츠하이머와 같은 뇌질환을 조기에 발견할 수 있는 감각 기관으로 후각 연구를 통한 뇌 질환 조기진단도 가능
캐나다 Dalhousie University, 일본 RIKEN Brain Science Institute 연구진과의 공동연구를 통해 진행된 본 연구는, 투명관상어 제브라피쉬(Zebra fish)를 이용, 수술이나 절개 없이 살아있는 상태의 뇌가 후각 정보를 형성하고 습득하는 원리와 여기에 관련된 다양한 신경세포의 메커니즘을 규명하였다. 물고기는 뇌의 구조가 인간과 비슷하며, 크기가 작아 뇌를 쉽게 촬영할 수 있다는 장점이 있다.
연구진은 제브라 피쉬를 수정란 상태부터 성체가 되는 시기까지 지속적으로 관찰하였고 외부냄새를 100%로 차단한 상태에서 서로 다른 냄새로 자극을 가하여 후각처리 및 반응과정을 기록하였다. 이를 통해 후각이 뇌 속 특정영역의 발달에 영향을 미친다는 사실을 발견 하였고, 기존 물고기가 배아상태부터 유전적으로 보유하고 있는 선천적 후각정보 영역이 전체 후각정보 영역의 15%(주로 위험, 성 관련 후각 정보), 자라면서 발달 및 학습과정으로 얻게 되는 후천적 후각정보 처리 영역이 85%(음식 관련 후각 정보)로 구분된다는 사실을 증명 하였다.
※ 비슷한 종류(위험관련그룹/성관련그룹/음식관련그룹)의 냄새들을 인지하는 뇌의 후각 정보 처리영역은 그룹별로 뇌의 비슷한 곳에 위치
KIST 뇌과학연구소 브라우바흐 박사는 “물고기의 후각에 대한 정보는 양식업 등 수산 산업에 활용될 수 있을 수 있으며, 궁극적으로 인간의 뇌 속 감각기능 메커니즘 규명을 통해 기억습득 원리를 밝힐 수 있을 것이며, 이를 통하여 감각기능 손실 및 발달과정에 있어 기억의 손상으로 오는 알츠하이머 등 다양한 뇌질환을 진단, 치료하는 데에도 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
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