상당수의 운전자가 차에 현재의 위치가 어디인지 그리고 목표 장소까지 어떻게 가야 하는지 알려주는 내비게이션을 두고 있다. 사람의 머릿속에도 이런 내비게이션과 비슷한 역할을 하는 세포가 있다. 지도나 GPS 같은 기능을 하는 장소세포 일명 ‘GPS 세포’는 자신의 몸이 현재 어느 위치에 있는지 인지하도록 한다.한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 세바스티앵 로이어 박사와 고려대 심리학과 최준식 교수 공동연구팀은 공간과 사건을 인식하고 기억하는 장소세포가 어떻게 작동하는가를 처음으로 밝혀냈다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 20일자에 실렸다.

●해마 속 세포, 내 몸 어딨는지 알려줘

장소세포는 기억과 관련한 해마 부위에 있는 신경세포로 행동인지신경과학 분야의 가장 주목받는 연구 주제로 알려져 있다. 1971년 장소세포의 존재가 처음 밝혀졌고 2014년에는 장소세포를 발견한 과학자들에게 노벨생리의학상이 돌아가기도 했다. 하지만 장소세포의 존재 이외에 공간 속에서 위치를 어떻게 인지하는지에 대한 구체적 기능과 메커니즘이 지금까지 밝혀지지 않았다.

연구팀은 해마에 미세전극을 삽입한 생쥐가 거칠거나 부드러운 혹은 울퉁불퉁한 바닥 등 다양한 재질로 만든 러닝머신을 걷도록 하면서 뇌 신경활동을 기록했다. 그 결과 장소세포는 공간적 정보와 비공간적 감각정보를 기록하는 두 종류로 이뤄져 해마의 상하층으로 질서정연하게 배열된 것을 밝혀냈다.

지금까지 장소세포는 단일한 형태와 메커니즘으로 작동하면서 수평적 위치에 따라 다른 기능을 수행하는 것으로 추정됐다. 이번 연구에서 깊이에 따른 수직적 분포에 따라 기능을 달리한다는 것을 새롭게 찾아냈다.

●기억 관련 질병 치료·AI 개발 활용

로이어 박사는 “이번 연구는 동물과 인간에게서 기억이라는 기능을 담당하는 해마가 장소와 관련된 추상적 정보를 어떻게 처리하는지 이해하는 데 한발 더 다가섰다”며 “치매나 기억상실증 같은 기억 관련 질환들의 치료법을 개발하거나 새로운 인공지능(AI) 알고리즘을 연구하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr