무서우면 몸을 굳게 하는 뇌 회로 발견

국내 연구진이 선천적인 공포 반응을 일으키는 뇌 신경회로를 발견했다.
한진희 KAIST 생명과학과 교수와 같은학과 장진호 연구원, 박형주 한국뇌연구원 박사 등 공동 연구진은 쥐 실험을 통해 뇌에 있는 전대상 피질과 배외측 편도체 핵 하위 연결망이 공포 반응을 조절하는 신경회로임을 찾아냈다고 7일 밝혔다.
연구진은 공포 반응을 조절하는 신경회로를 찾기 위해 '전측대상회 피질(ACC·anterior cingulate cortex)'이라는 전두엽의 기능에 주목했다. 신체적인 고통에 반응하고 통증 정보를 처리하는 뇌 영역으로 알려진 전측대상회 피질은 복잡한 두뇌 중에서도 가장 고도의 연산 기능을 수행할 수 있는 '전전두엽 피질(PFC·prefrontal cortex)'의 일부를 차지하고 있다. 그 동안 전두엽 뇌 영역이 학습을 통해 획득하는 후천적인 공포 조절 기능을 담당한다는 사실이 동물 실험 등으로 규명됐지만 선천적 공포조절 기능은 알려진 바가 없었다.
연구팀은 빛을 이용해 실시간으로 뉴런의 활성을 조절하는 광유전학 기술을 생쥐의 전측대상회 피질에 적용했다. 생쥐들을 포식자인 여우의 냄새에 노출시킨 상태에서 전측대상회 피질 영역을 억제, 자극해 반응 변화를 살폈다. 전측대상회 피질 영역의 뉴런을 억제하자 여우 냄새에 대한 동결 공포 반응이 크게 증폭됐고, 반대로 전측대상회 피질 영역을 자극했을 때는 공포 반응이 감소했다. 또한 전측대상회 피질 자극은 트라우마 기억에 대한 학습된 공포 반응도 강하게 억제하는 효과를 보였다. 또한 코요테, 들쥐(들쥐는 생쥐를 잡아먹는 포식자이다)를 사용한 보강 실험을 통해 전측대상회 피질-배외측 편도체핵 회로의 선천적 공포 행동 조절 기능을 명확히 규명했다.
골목의 모퉁이를 돌아설 때 갑자기 튀어나온 자동차 때문에 깜짝 놀라면서 얼어붙는 듯이 몸이 저절로 멈춘다. 이는 '동결(freezing)'이라 불리는 대표적 공포 반응이다. 만약 자동차 앞에서 몸이 멈추지 않았다면 큰 사고로 이어질 수 있다. 이처럼 포식자나 위험한 물체와 맞닥뜨렸을 때 적절한 공포 반응을 나타내는 것은 사람과 동물이 위협으로부터 살아남을 가능성을 높여주는 역할을 한다. 이처럼 정상적인 공포, 불안 반응은 인간과 동물의 생존을 위해 필수적인 기능이다. 그러나 뇌신경학자들은 공포 반응을 조절하는 신경회로의 이면에 주목한다. 극도의 스트레스나 지속적인 생존의 위협에 노출된 사람들에게서 공포 반응을 조절하던 두뇌 회로가 고장난 듯 기능 이상을 보이는 현상이 존재하기 때문이다. 한진희 교수는 "선천적 위협 자극에 대한 공포 행동반응을 코딩하고 있는 뇌 속 핵심 신경회로를 발견했다는 점에서 매우 중요한 학술적 의미가 있다"며 "향후 전측대상회 피질 신경회로를 표적으로 하는 외상 후 스트레스 장애 치료기술 개발의 근거가 될 것"으로 기대했다. 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 지난달 16일자에 게재됐다.
[원호섭 기자]