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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-03-10

2010년 3월 3일자 사이언스데일리(ScienceDaily)에 따르면, 학습이 두뇌를 발달시킨다는 것에 대한 시각적 근거를 캘리포니아 주립 대학교- 어바인(UC, the University of California, Irvine) 캠퍼스의 신경생물학자들이 처음으로 제시하였다고 한다. 정신적 자극(mental stimulation)은 기억력의 노화와 심신을 약화시키는 것을 제한할 수 있다는 것이다. 룰루 첸(Lulu Chen)과 크리스틴 콜(Christine Gall)이 이끄는 연구팀은 기억을 연구하기 위해 고안한 새로운 시각화 기술을 이용하여, 매일 매일 이루어지는 학습에 의해 신경 수용체들(neuron receptors)이 활발히 활동한다는 것을 알게되었다. 이 신경 수용체들은 최적수준(optimum levels)에서 뇌 세포의 기능 유지를 도와주는 작용을 한다. 뇌 유래 신경 성장 유발 치료유전자(BDNF, brain-derived neurotrophic factor)라 불리는 단백질에 의해 이러한 수용체들은 활성화되며, 뉴런(neuron)들 간의 정보전달을 책임지며, 연결부분인 신경접합부(synapse, 시냅스의 성장 및 분화를 가능하게 한다. 뇌 유래 신경 성장 유발 치료유전자(BDNF)는 기억의 형성에 있어 핵심 요소라 할 수 있다.“본 발견은 학습과 뇌 성장 사이의 중요한 관련이 있음을 보여주며, 이러한 연관 관계를 증폭시킴으로써 뇌 발달 장애에 대한 미래의 획기적인 치료법 개발을 가능하게 할 수 있음을 시사한다.”라고 캘리포니아 대학의 해부학 및 신경생물학 대학원생(graduate researcher)인 첸(Chen)은 말했다. 본 연구 결과는 3월 1일자 미국 국립 과학 아카데미 논문집(the Proceedings of the National Academy of Sciences) 온라인 버전으로 출판되었다. 연구진은 뉴런이 시냅스를 성장시키는 장소에서 뇌 유래 신경 성장 유발 치료유전자(BDNF) 신호를 유발하는 뇌의 활동을 발견한 것에 추가적으로, 이 과정이 새로운 기억력을 부호화하는데 아주 중요한 세타 리듬(thera rhythms)이라 불리는 학습과 관련된 뇌 리듬과 연결되어 있다고 확신하였다. 해마(hippocampus)에서 생성되는 세타 리듬(theta rhythms)은 초당 3에서 8회의 주기로 엄청난 수의 뉴런을 동시 다발적으로 생성시킨다. 이러한 세타 리듬(theta rhythms)은 근본적인 학습 및 기억을 관장하는 세포 메커니즘의 장기상승작용(potentitation)과 연관되어 있다. 설치류(rodent, 楔齒類)를 이용한 연구에서, 자율학습(unsupervised learning)과 인위적으로 생성된 세타 리듬(theta rhythms) 모두 시냅스가 생성되는 장소에서 뇌 유래 신경 성장 유발 치료유전자(BDNF) 신호를 작동시킨다는 것을 발견하였다. “이들 관계는 건강한 뇌를 유지하는데 중요한 의미를 가진다. 나이가 들면 세타 리듬(theta rhythms)이 약화된다는 증거가 있고, 이 현상은 기억 장애를 초래할 수 있다는 것을 우리의 연구를 통해 말할 수 있다. 반면에, 뇌를 자극하여 정신적으로 활동성을 유지한다면 우리가 나이를 먹더라도 뉴런의 뇌 유래 신경 성장 유발 치료유전자(BDNF) 신호를 일정한 속도로 유지할 수 있을 것이고 이는 기억력과 인지력 감퇴를 제한하는 효과를 나타낼 것이다.”라고 캘리포니아 대학의 해부학 및 신경생물학과 교수인 골(Gall)은 설명했다. 연구진은 현재, 노화에 따른 학습 유도 성장 신호(learning-induced growth signals)의 감소 여부에 대해 연구 중이다. 만약 그렇다면, 새로운 약물 개발로 이 신호 감소를 막을 수 있는지에 대해서도 연구하고 있다. 캘리포니아 대학의 정신 의학 및 인간 행동학과 교수인 그레이 린치(Gray Lynch), 박사 후 과정 크리스토퍼 렉스(Christopher Rex), 학부 연구원인 야스 사나이하(Yas Sanaiha)와 다니엘 팜(Danielle Pham)이 본 연구에 참여했으며, 본 연구는 미국국립보건원(NIH, National Institutes of Health)과 미국국립정신건강원(NIMH, National Institute of Mental Health)의 지원으로 이루어졌다. 그림: New findings suggest that learning promotes brain health -- and, therefore, that mental stimulation could limit the debilitating effects of aging on memory and the mind. (Credit: iStockphoto) 참고1: BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor)는 뇌와 말초에서 발견되는 신경 친화성 인자이다. 중추신경계와 말초 신경계의 일부 신경세포에 작용하는 단백질로, 기존의 신경 세포의 생존을 지지해주고, 새로운 신경세포 및 시냅스의 분화 및 성장을 촉진한다고 보고되고 있다. 뇌에서 학습, 기억, 사고 기능을 하는 해마, 피질, 전뇌 기저부에서 활동적이다. 포유류 뇌 신경의 대부분은 태아 시절에 이미 형성되지만, 성인이 된 후에도 신경생성과정을 통해 새로운 신경의 성장 능력이 존재한다고 한다. http://blog.daum.net/hopeforgod/16148794를 참고하여 정리하였음. 참고2: 미국 애모리대학은 수면 주기를 조절하는 세로토닌에 대한 연구가 한창이다. 이 물질은 멜라토닌의 전구물질인 N-acetylserotonin이 뇌 속 성장인자 회로를 자극하는 것으로 밝혀졌다. N-acetylserotonin은 이전에는 세로토닌 혹은 멜라토닌과 분리된 인체 작용이 있다는 사실이 밝혀지지 않았지만, 본 연구 결과로 BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor)라는 성장인자에 의해 활성화되는 뇌 속 회로를 자극할 수 있는 것으로 밝혀졌다. BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor)는 뇌 세포의 성장에 관여하고 스트레스에 저항하게 하기 때문에 우울증과 일부 신경퇴행성질환과 연관이 있다고 알려져 왔다. http://www.mdtoday.co.kr/health/news/index.html?cate=12&no=116368를 참고하였음. 이렇듯 BDNF (Brain-derived Neurotrophic Factor)는 현재 다방면에서 연구자들의 관심을 모으고 있는 물질로 핵심 연구의 대상이 되고 있다. 향후, 항우울제, 노화에 따른 기억력/인지력 유지 및 향상에 있어 지대한 영향을 미칠 것으로 예상된다.

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