[표지로 읽는 과학]나이를 먹으며 바뀌는 뇌 시냅스의 복잡성 - 동아사이언스

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사이언스 제공

국제학술지 ‘사이언스’는 나이가 들어가며 변화하는 쥐의 뇌의 시냅스 모습을 17일 표지로 실었다. 시냅스는 신경세포의 신경돌기 끝이 다른 신경세포와 접합하는 부위다. 시냅스를 통해 한 신경세포의 흥분을 다음 신경 세포로 전달한다. 시냅스는 신경세포 간 소통창구의 역할을 한다고 볼 수 있다.

표지 상단에 있는 그림이 생후 하루가 지난 쥐의 뇌다. 다음으로는 2주, 3주, 3달, 12달 순이다. 생후 3달이 지난 후 뇌의 시냅스의 활동성이 최고점을 기록한다. 이후 나이가 들면서 감소하는 모습도 볼 수 있다. 뇌의 시냅스가 어떻게 활성화되고 어떻게 떨어져 가는지를 보여준다. 파란색에서 초록색, 노란색, 빨강색으로 색깔이 변할수록 흥분 전달이 많아졌다는 의미다.

세스 그랜트 영국 에딘버러대 임상뇌과학센터 교수 연구팀은 쥐의 수명에 따라 변화하는 뇌의 시냅스 지도를 그렸다는 연구결과를 이번주 사이언스에 발표했다.

시냅스는 전시냅스와 후시냅스로 구성된다. 전시냅스에서 나온 신경전달물질을 후시냅스의 신경전달물질 수용체가 감지하면 신경전달이 일어난다. 시냅스는 신경회로가 정상 작동하기 위한 뇌의 최소 구조단위이며 위치와 기능 등 다양한 요소에 따라 고유의 특성을 지닌다.

전시냅스와 후시냅스에는 시냅스 접착 단백질이 각각 존재한다. 시냅스 접착 단백질들은 서로 상호작용하며 시냅스를 생성하는데, 이 때 서로 ‘코드’가 맞으면 두 신경세포가 연결돼 소통이 가능해진다. 여러 종류의 시냅스 접착 단백질들이 그동안 확인됐지만 각 단백질의 생체 내 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없다.

연구팀은 시냅스에 대한 비밀을 풀기 위해 ‘시냅톰 매핑’이라는 기술을 이용해 쥐의 뇌 속 시냅스지도를 그렸다. 시냅톰 매핑은 시냅스의 활동성을 보여주는 기술로 지난 2018년 그랜트 연구팀이 개발했다. 연구팀은 쥐가 태어난 이후부터 18개월까지 뇌의 시냅스를 관찰했다.

그 결과 연령에 따라 시냅스 구성이 지속해서 변경되는 것으로 나타났다. 연구팀은 “시냅스의 활동성이 보통 초기에 많이 늘어나고 나이가 들면서 줄어들었다”며 “다만 뇌의 영역마다 그 디테일들은 조금씩 차이가 있었다”고 설명했다.

연구팀은 또 뇌의 시냅스 구성 변화가 크게 유아기 및 청소년기, 초년 성인기, 후기 성인기 세 개의 시기로 나뉜다고 분석했다. 연구팀은 “이런 변화 때문에 뇌의 네트워크와 해마의 생리학적 특성에 변화가 생긴다”며 “나이가 들어가며 인간의 인지능력과 동물들의 행동들이 변화하는 것도 이 때문인 것으로 보인다”고 설명했다.

그랜트 교수는 “이런 뇌의 변화와 관련된 연구를 강화해야 한다”며 “나이가 들어가며 생기는 문제들에 대한 해결의 실마리가 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.