혈청토닌 신경세포 5개 그룹으로 나뉜다…'통합 조절' 학설 뒤집어

혈청토닌 신경세포가 뇌 전체를 균일하게 조절한다는 기존 학설을 뒤집는 연구 결과가 나왔다. 이들 신경세포는 기능에 따라 5개 그룹으로 나뉘어 각기 다른 뇌 영역을 담당하는 것으로 나타났다.

미국 스탠퍼드대 뤄리췬(骆利群) 교수팀은 10일(현지시간) 국제학술지 '셀(Cell)'에 발표한 논문에서 이같이 밝혔다고 바이오온이 15일 전했다.

연구진은 바이러스 기반 유전자 추적과 전뇌 영상, 공간 전사체 분석, 특정 투사 대상 혈청토닌 기능 제거 실험을 통해 쥐의 혈청토닌 투사 네트워크를 체계적으로 그렸다.

그 결과 혈청토닌 신경세포는 표적 영역 간 물리적 거리가 아니라 기능적 연관성에 따라 5개 투사 그룹으로 조직됐다. 각 그룹은 해마, 기저핵, 피질, 내측 간뇌, 뇌간·외측 시상을 우선적으로 지배했다.

각 투사 그룹 내부에는 분리된 하위 집단과 연속적으로 변하는 구배가 함께 존재했다. 공간 전사체 분석에서는 그룹마다 고유한 전사체 군집 조합이 대응했다.

연구진은 개별 신경세포의 전사체 특성과 세포체 위치를 합치면 투사 정체성을 예측할 수 있다고 설명했다. 분자 정체성과 해부학적 투사가 단순 일대일 대응이 아니라 복잡하지만 예측 가능한 관계를 이룬다는 의미다.

기능 실험에서는 특정 투사의 혈청토닌만 선택적으로 제거하자 서로 분리된 행동 표현형이 나타났다. 연구진은 이를 근거로 각 투사 그룹이 서로 다른 행동 기능을 담당한다고 분석했다.

연구진은 이번 결과가 혈청토닌 시스템을 '광범위한 신경조절 네트워크'에서 '병렬적이고 구분 가능한 기능 특이적 투사 회로'로 재정의한다고 평가했다. 우울증과 불안장애, 강박장애에서 나타나는 혈청토닌 조절 이상의 이질성을 이해하는 새 틀을 제공한다는 것이다.

다만 이번 데이터는 쥐를 대상으로 한 것으로, 바이러스 추적과 공간 전사체의 해상도가 모든 시냅스 연결을 포괄하지는 못한다. 인간 혈청토닌 시스템도 같은 5개 구조를 갖는지, 특정 투사를 겨냥한 정밀 조절이 가능한지는 추가 검증이 필요하다.