“기억은 누구에게나 소중한 것입니다. 알츠하미머 병 같은 뇌질환으로 인해 잃어버린 기억을 되살리는데 도움을 줄 수 있게 되어 매우 기쁩니다.”
미국 보스턴대학 뇌과학센터의 한국인 과학자 이인아 박사는 최근 뇌에서 학습과 기억을 담당하는 해마가 세부분으로 나뉘어져 있으며, 이 가운데 CA3 라는 부위가 처음 기억을 시키는 핵심역할을 담당하고 있다는 사실을 규명해 냈다.
이 박사는 최근 「국정브리핑」과의 이메일 인터뷰를 통해 “그동안 기억 상실의 치료를 위한 여러 약물적인 시도가 이뤄져왔으나 뇌의 하부구조들에서 기억이 어떻게 이뤄지는 지에 관한 정확한 지식이 없이 진행되어 온 만큼 성공확률이 그다지 높지 않았던 것이 사실”이라며 “해마의 하부구조인 CA1과 CA3가 학습과 기억에 어떤 역할을 하는지 실마리를 제공한 점이 큰 의미를 지닌다”고 설명했다.
이 박사는 “신약개발 등 고부가가치 BT산업도 튼튼한 기초연구에서 출발하게 되는 것”이라며 “미국 등 선진국들은 뇌에 관한 임상연구뿐 아니라 순수기능을 밝히는 연구가 빠르게 진행되고 있는 만큼 국가적 차원에서의 지원이 절실히 요청된다”고 말했다. 이 박사의 연구는 올 7월 세계적 과학 학술지인 네이처지에 게재됐다.
이인아 박사는 서울대 심리학과와 동 대학원을 졸업하고 도미, 2002년 미국 유타대에서 신경과학분야로 박사학위를 취득했다. 미국 텍사스대 의대에 있는 신경생물학과에서 연구를 진행했으며 현재는 보스턴대의 뇌-기억센터에 소속되어 있다.
다음은 이박사와의 이메일 인터뷰.
-이번 연구의 의의와 성과를 말해달라.
▲뇌는 학습과 기억을 처리하기 위해서 다양하고 복잡한 구조를 발달시켜 왔는데 그 중 한 구조가 해마(Hippocampus)라고 불리우는 구조이다. 해마는 모든 포유동물이 공유하는 구조로서 진화상 매우 오래된 뇌의 구조 중 하나이다. 해마에 손상을 입은 환자의 경우 새롭게 일어나는 주변의 일들을 기억하는데 어려움을 겪는다. 그러나 현재까지는 해마의 기능이 학습과 기억에 매우 중요하나 구체적으로 해마 내에서 어떠한 과정을 거쳐서 실제로 학습과 기억이 이뤄지는지에 대해서 잘 알려져 있지 않다.
이번 연구는 해마의 하부구조인 CA1과 CA3가 학습과 기억에 있어서 어떠한 역할을 하는지에 대한 실마리를 제공했다는 점에서 의의를 갖는다. 구체적으로 쥐의 해마에 수십 개의 전극을 설치해 쥐가 새로운 환경을 학습하는 과정에 해마의 세포들이 동시다발적으로 어떠한 반응을 보이는지를 측정한 결과, CA1과 CA3의 세포들은 서로 다른 특성을 지닌 것으로 확인됐다.
CA3의 세포들은 주변환경에 일어난 작은 변화에 그리 민감하게 반응하지 않으며 오히려 이를 익숙한 환경으로 해석하려고 하는 경향을 보이는 반면에, CA1의 세포들은 주변환경에 일어난 작은 변화에도 민감하게 반응하는 것으로 확인됐다. 따라서 이번 실험을 통해 지금까지 이론적으로만 논의되어 오던 학습과 기억의 세부 과정이 뇌의 세부 구조들에 실제로 구현돼 있다는 것이 밝혀졌다.
학습과 기억의 이론을 특정 뇌의 구조와 관련시켜 보다 세부적으로 기술하는데 도움을 주게 될 것이다.
-연구하면서 특별히 어려웠던 점이 있다면.
▲ 살아 움직이는 동물의 뇌에 수십 개의 전극을 설치해 뇌세포의 전기활동을 기록하는 것은 기술적으로 상당한 어려움이 따른다. 특히 해마의 CA3 구조에 전극을 설치하는 것은 그 구조상의 특성으로 인해 매우 어렵다. 대부분의 연구들이 CA1이라는 해마의 구조에 대해 이뤄진 것도 상대적으로 측정이 쉬운 구조였기 때문이다. 이러한 기술적인 어려움은 수개월간 이뤄진 노력을 한순간에 물거품으로 만들어 버리기도 했다.
-연구가 앞으로 미칠 영향은.
▲ 주변에서 일어나는 크고 작은 일화들에 대한 기억의 손상은 여러 가지 원인에 의해서 유발된다. 예를 들어 일산화탄소 중독으로 인한 일시적인 뇌의 손상이나 물리적인 원인에 의한 뇌 손상, 그 밖에 노화와 관련된 뇌 질환 (알츠하이머 병이나 치매)은 그 대표적인 예이다. 이러한 뇌 질환에 수반되는 전형적인 증상 중의 하나는 이러한 일화 기억을 상실하는 것이다.
환자들에게는 신체적인 장애보다도 자신의 자아의식과 관련된 이러한 심리적인 장애가 더욱 큰 충격을 입히게 된다. 기억 상실의 치료를 위한 여러 약물적인 시도가 이뤄져 왔으나 이는 뇌의 하부 구조들에서 기억이 어떻게 이뤄지는 지에 관한 정확한 지식이 없이 진행되어 왔으며 그만큼 성공 확률도 높지 않다.
뇌의 구조와 그 기능에 대한 세부 지식 없이 약물을 개발하는 것은 위험한 일이다. 해마의 하부구조에 대한 이해가 더욱 진행되어 갈수록 해마와 관련된 기억의 기전이 보다 상세하게 밝혀질 것이며 이는 기억의 특정 과정을 세부적으로 치료할 수 있는 약물의 개발에도 도움을 줄 것이다.
임상적인 의미를 떠나서, 심리학적으로 인간을 인간답게 만드는 것 중의 하나가 바로 이러한 개개인의 소중한 기억이므로 기억의 세부 기전을 밝혀내는 것은 순수학문적인 입장에서 볼 때도 매우 의미 있는 일이다.
-해외에서 활동하고 있는 학자로서 조언하고 싶은 것이 있다면.
▲현재 미국과 일본을 비롯한 선진국들에서는 뇌에 관한 임상적인 연구뿐만 아니라 순수 기능을 밝히는 연구가 매우 빠른 속도로 진행되고 있다. 이러한 흐름은 국제적인 학술지에 실리는 논문들의 경향을 볼 때도 명확하게 드러난다.
안타깝게도 한국에서는 이러한 연구가 매우 드문 것이 사실이다. 모든 순수학문이 마찬가지이지만 특히 뇌 과학 연구의 경우 국가적인 차원에서의 재정적인 뒷받침이 없이는 양질의 연구가 이뤄지기 힘들다. 더욱 중요한 것은 이러한 재정적인 지원을 양질의 연구로 답할 수 있는 국제적인 학자들의 한국 학술기관 영입이 뼈저리게 요구된다.
[성인병뉴스] 기사입력 2004-08-17, 10:44
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