뇌에 존재하는 새로운 ‘수면노드 (sleep node)’ 발견

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-09-25
원시적인 뇌줄기의 깊은 곳에 존재하는 잠을 촉진하는 회로는 우리가 어떻게 잠에 빠지는가를 알 수 있게 한다. 하버드 의대와 버팔로 의학 및 생의학대학 (University at Buffalo School of Medicine and Biomedical Sciences)의 연구자들에 발견된 ‘수면노드’는 포유류에서는 두 번째로 발견된 것이다 이 노드의 활동은 깊은 잠을 자는데 있어서 필수 및 충분조건이다. 학술지 <Nature Neuroscience>지에 발표된 이 논문은 뇌의 수면촉진활동의 절반은 뇌줄기의 얼굴옆 부분 (parafacial zone, PZ)에서 시작된다는 점을 보여주고 있다. 이 뇌줄기는 호흡이나 혈압, 심장박동 그리고 체온과 같은 생존에 필수적인 기능을 조절하는 원시적인 부분이다. 이번 연구의 공동저자인 UB 의대 및 생의학대학의 약학 및 독성학 교수인 캐롤라인 배스 (Caroline E Bass)는 “생명에 매우 중요한 다른 뇌부분이 수면과 중요한 연관성은 가진다는 것은 뇌의 수면에 대한 진화상 중요성을 강조하고 있다”고 말하고 있다. 연구자들은 신경전달물질인 감마 아미노낙산 (gamma-aminobutyric acid, GABA)을 만드는 PZ에서 특정한 형태의 뉴런이 깊은 수면과 연관된다는 것을 발견했다. 연구자들은 이들 뉴런을 원격조정할 수 있는 혁신적인 장비를 이용했다. 이러한 장치를 통해서 뉴런을 사람의 의지에 따라 켜지고 꺼지도록 만들 수 있게 되었다. 하버드 의대의 박사후 연구원인 크리스텔 앤슬레 (Christelle Ancelet)는 “이들 새로운 입자접근법은 세포수준에서 뇌기능에 대한 전례 없는 통제를 한다. 이러한 도구를 발견하기 전에 우리는 ‘전기자극’을 이용해서 한 부분을 활성화시킨다. 하지만 문제는 전기가 닿는 모든 곳에서 자극이 된다는 것이며 그 주변 부분에 자극이 된다는 것이다. 우리가 외과용 메스가 필요할 때 이것은 대형해머였다”고 말했다. 하버드 대학의 교수이면서 이번 논문의 수석저자인 패트릭 풀러 (Patrick Fuller)는 “이러한 실험에 필요한 정확성을 확보하기 위해서 우리는 뇌기능을 변화시키지 않는 한도에서 GABA에 대해서 ‘만들어진’ 수용체를 발현하게 되는 PZ에서 바이러스를 사용했다. PZ에서 GABA 뉴런을 작동시킬 때 실험동물은 수면제나 도움 없이 아주 빠르게 잠에 들었다”고 말했다. 이들 뉴런이 어떻게 뇌에서 다른 수면 및 잠에서 깨는 것을 촉진하는 뇌의 부분과 상호작용을 하는가에 대한 연구가 필요하다고 연구자들은 주장했다. 하지만 궁극적으로 이러한 발견은 불면증을 포함한 수면장애를 치료할 수 있는 새로운 약물개발로 전환될 수 있으며 좀 더 안전한 마취제 개발로도 이어질 수 있다. 배스는 “우리는 신경과학에서 정말로 전환기에 있다. 유전자 조작을 통한 디자이너 유전자의 사용은 전례없이 뇌에 대한 통제능력을 갖게 되었다. 우리는 현재 뇌기능에 대한 근본적인 문제에 대답할 수 있게 되었다. 이것은 전통적인 접근으로는 접근 불가능한 것으로 신경과학의 오랜 미스터리였던 왜 잠을 자는가에 대한 해답을 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 국립보건연구원 (NIH)의 지원을 받아 이루어졌다. 출처: <Science Daily> 2014년 9월 20일 원문참조: Christelle Anaclet, Loris Ferrari, Elda Arrigoni, Caroline E Bass, Clifford B Saper, Jun Lu, Patrick M Fuller. The GABAergic parafacial zone is a medullary slow wave sleep–promoting center. Nature Neuroscience, 2014; 17 (9): 1217 DOI: 10.1038/nn.3789 140918162313-large.jpg http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140918162313.htm