“조현병, 기억력 저하 원인 찾았다”…뇌 회로 자극하자 인지기능 회복

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 조현병에서 나타나는 단기기억 장애를 유발하는 뇌 신경회로의 이상을 밝혀냈다. 특히 약해진 뇌 회로의 활성을 인위적으로 높이자 손상된 기억력이 정상 수준으로 회복되는 것을 확인했다.

한국뇌연구원은 뇌신경과학연구부 라종철 책임연구원 연구팀이 청소년기 뇌의 시상과 전두엽을 연결하는 시냅스가 선택적으로 약화되면서 단기기억 장애가 발생하는 기전을 규명했다고 19일 밝혔다.

조현병은 환각과 망상뿐 아니라 기억력과 집중력 저하 등 다양한 인지기능 장애를 동반하는 정신질환이다. 특히 단기기억 장애는 일상생활과 사회적 기능을 떨어뜨리는 주요 원인으로 꼽힌다. 하지만 이러한 변화가 실제 기억력 저하를 일으키는 원인인지, 언제부터 발생하는지는 명확하게 밝혀지지 않았다.

연구팀은 조현병의 발병 기전 중 하나로 지목되는 ‘NMDA 수용체 기능 저하’에 주목했다. NMDA 수용체는 신경세포 사이의 정보 전달과 학습·기억에 중요한 역할을 하는 단백질이다.

연구팀은 청소년기 생쥐에게 2주 동안 NMDA 수용체 차단제인 케타민을 반복 투여한 뒤 기억력과 뇌 신경회로의 변화를 분석했다.

그 결과 단기기억을 평가하는 Y자 미로 실험에서 생쥐의 수행능력이 뚜렷하게 떨어졌다. 이러한 기억력 저하는 약물 투여를 중단한 지 28일이 지난 뒤에도 지속됐다.

반면 성체 생쥐에서는 지속적인 기억 장애가 나타나지 않았다. 청소년기 뇌가 NMDA 수용체 기능 저하에 특히 취약하다는 사실을 확인한 것이다.

연구팀이 뇌 신경회로를 정밀 분석한 결과, 시상에서 전두엽으로 정보를 전달하는 시냅스에서 신경전달물질의 분비 효율이 선택적으로 감소했다. 반면 대뇌피질 내부의 신경세포를 연결하는 시냅스에서는 별다른 변화가 관찰되지 않았다.

이는 NMDA 수용체 기능 저하가 뇌 전체에 영향을 미치는 것이 아니라 기억력에 중요한 특정 신경회로를 선택적으로 약화시킨다는 의미다.

실제 살아 있는 생쥐의 전두엽 신경세포 활동을 측정한 결과, 시상과 전두엽 사이의 연결이 약해진 생쥐에서는 방향 정보를 구분하고 처리하는 능력도 저하됐다. 시냅스의 이상이 뇌의 정보처리 기능 저하로 이어진 것이다.

연구팀은 여기서 한발 더 나아가 손상된 뇌 회로의 기능을 회복시키는 실험을 진행했다.

특정 신경세포의 활성을 조절하는 화학유전학 기술을 이용해 시상과 전두엽을 연결하는 회로의 활성을 인위적으로 높였다. 그 결과 저하됐던 전두엽 신경세포의 정보처리 능력과 단기기억 수행능력이 모두 정상 수준으로 회복됐다.

단순히 뇌 회로의 연결 약화와 기억력 저하 사이의 상관관계를 확인하는 데 그치지 않고, 해당 회로의 기능 저하가 기억 장애를 직접 유발한다는 인과관계를 동물실험으로 입증한 것이다.

이번 연구는 조현병의 인지기능 장애가 특정 뇌 회로의 이상에서 비롯될 수 있으며, 해당 회로를 표적으로 삼아 기억력을 개선할 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 다만 생쥐를 이용한 연구인 만큼 실제 환자에게 적용하기 위해서는 추가적인 검증이 필요하다.

라종철 책임연구원은 “그동안 조현병 환자의 뇌영상 연구에서는 시상과 전두엽의 연결 약화와 단기기억 저하 사이의 상관관계만 보고됐다”며 “이번 연구는 청소년기 NMDA 수용체 기능 저하가 특정 시냅스를 약화시키고, 이 회로를 다시 활성화하면 기억력도 회복된다는 인과관계를 동물모델에서 증명한 것”이라고 설명했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 게재됐다.