IBS, 뇌 혈류 조절 메커니즘 새로운 시각 제시 성과

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = 기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단 김성기 단장 연구팀이 한국뇌연구원 정원범 선임연구원과 공동으로 억제성 신경세포가 뇌 혈류를 조절하는 핵심적인 역할을 수행한다는 사실을 21일 밝혔다. 이는 기존 흥분성 신경세포 중심의 뇌 혈류 조절 연구에 새로운 방향을 제시하는 중요한 성과로 평가된다.

뇌의 신경 활동과 혈류 반응은 우리의 사고, 감각, 운동 기능 등 모든 뇌 기능의 근간을 이룬다. 현재 널리 사용되는 기능적 자기공명영상 기술(fMRI) 역시 이 상호작용에 기반하지만, 뇌 신경세포의 약 15%를 차지하는 억제성 신경세포의 역할은 불분명했다. 특히 억제성 신경세포의 약 30%를 구성하는 소마토스타틴(SST) 신경세포의 기능은 미지의 영역이었다.

연구팀은 SST 신경세포가 산화질소 분비를 통한 빠른 혈관 확장과 성상세포(astrocyte) 활성화를 통한 지속적인 혈관 확장을 포함하는 두 단계의 메커니즘을 통해 뇌 혈류를 조절함을 확인했다. 연구진은 마우스 모델에 광유전학, 화학유전학 등 다양한 첨단 기법을 적용하여, SST 신경세포 자극 시 '신경-교세포-혈관 연계경로'가 작동하여 혈류 조절이 이루어짐을 규명했다.

더 나아가, 연구진은 SST 신경세포 기능을 차단했을 때 초고해상도 레이어 fMRI(layer fMRI) 신호의 특이성(specificity)이 감소하는 현상을 관찰했다. 이는 SST 신경세포-성상세포-혈관 연계가 뇌혈관 반응의 공간적 정밀도를 형성하는 데 결정적인 역할을 한다는 점을 뒷받침한다. 이번 발견으로 연구팀은 SST 신경세포가 뇌 혈류 조절에 직접 관여하며, 성상세포 매개 지연성 혈관 확장이 레이어 fMRI 신호 특이성을 형성하는 주요 세포 기전임을 세계 최초로 제시했다.

김성기 단장은 "이번 연구는 억제성 신경세포와 성상세포 간의 정교한 상호작용이 뇌 혈류 조절의 핵심 기전임을 입증한 것"이라며, "치매 및 우울증 등 다양한 신경정신질환에서 SST 신경세포 기능 이상이 혈류 반응에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 기초자료가 될 뿐만 아니라, 고정밀 뇌 영상 기술 개발에도 기여할 것"이라고 기대를 표했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 15.7)'에 지난 18일 온라인 게재됐다.

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