외상 후 스트레스 장애 극복을 공포 기억 소거 원리, ‘시냅스’에서 찾다

-서울대학교 강봉균 교수 연구팀, 뇌의 기억 저장소인 ‘기억저장 시냅스’세계 최초 발견 

-발견 후 그 역할까지 증명 , 뉴런(Neuron)지 게재

과학기술정보통신부(장관 임혜숙)는 강봉균 교수(서울대학교) 연구팀이 뇌에서 기억이 사라지는 원리를 신경세포 간의 연결점인 ‘시냅스’ 수준에서 규명하였음을 밝혔다. 현재까지는 기억 형성에 중요한 역할을 하는 시냅스 수준에서의 연구에 한계가 있었는데, 연구진이 개발한 시냅스를 종류별로 구분할 수 있는 기술을 활용하여 새롭게 공포학습과 공포 기억소거에 따른 시냅스의 크기 변화를 밝혀내는데 성공한 것이다.

새로운 경험이나 학습을 할 때 시냅스가 강화되고, 이 강화과정의 반복으로 기억이 형성된다.
dual-eGRASP : 연구진이 개발한 시냅스를 종류별로 표시할 수 있는 기술로, 서로 다른 신경 세포로부터 온 연결 시냅스를 청록색과 노란색으로 구분하여 표지 가능. 연구진은 2018년 이 기술을 개발하여 한 신경세포의 시냅스 구분을 통해 기억이 저장되는 ‘기억저장 시냅스’를 발견.

과학기술정보통신부 개인기초연구(리더연구(’12~’22)) 사업의 지원으로 수행된 본 연구의 성과는 신경 과학 분야 최상위 학술지인 국제학술지 뉴런(Neuron)에 8월 7일 0시(한국시간) 발표되었다.
‣논문명 : Synaptic correlates of associative fear memory in the lateral amygdala
‣저 자 : 제 1 저자 최동일 박사, 제 1 저자 김주영 석박사통합과정생, 제 1 저자 이훈원 석박사통합과정생, 제 1 저자 김지일 박사, 교신저자 강봉균 교수 순

연구팀은 2018년 동 사업 지원을 통해 뇌의 ‘해마’에서 ‘기억저장 시냅스’를 발견함으로써 기억이 신경세포의 시냅스에 저장될 것이라는 도널드 헵의 가설을 세계 최초로 실험으로 증명한 바 있는데,

(‘기억저장 시냅스’ - 기억이 형성될 때 활성화 되는 기억저장세포(Engram cell) 사이의 연결점) 

본 연구에서는 더 나아가 공포를 관장하는 뇌의 ‘편도체’에서 공포기억의 생성/소거에 따라 기억저장 시냅스의 구조적 변화를 관찰해 ‘기억저장 시냅스’가 뇌에서 기억을 저장하는 중요한 단위이자 기억의 상태를 반영하는 ‘물리적 실체’임을 명확하게 증명하였다.

특히, 기억을 사라지게하는 과정에 문제가 생기면 외상 후 스트레스 장애(트라우마) 같은 정신질환으로 이어질 수 있는데, 적절한 기억 소거로 공포반응이 사라진다는 이번 연구 결과를 통해 외상 후 스트레스 장애 치료에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

▲< (그림 1) 공포기억의 상태에 따른 기억저장 시냅스의 구조변화>

▶ 공포학습에 의해 기억저장 시냅스(Synapitc engram, E-E)의 크기가 증가하였으며, 공포기억의
소멸로 크기가 감소하였다. 그리고 동일한 공포기억을 학습시키면 작아졌던 기억저장 시냅스의 크기가 회복되었다. 이는 기억저장 시냅스가 기억의 상태를 반영함을 보여준다. (출처: 강봉균 교수 연구팀)

연구책임자 강봉균 교수는 “기존에 시도했던 곳과 완전히 다른 뇌의 영역에서 시냅스를 분석하는 과정이 쉽지 않았지만, 연구원들의 협동과 노력으로 좋은 결과를 얻을 수 있었다” 며, “기억저장 시냅스가 뇌에서 기억을 저장하는 중요한 단위라는 것을 확인함을 통해 기억에 대한 연구뿐만 아니라 공포기억 소거를 통한 외상 후 스트레스 장애 치료 등 질병 치료에도 기여할 것으로 기대된다.” 고 밝혔다.