간과된 세포 유형이 뇌 재배선을 조율한다

세인트루이스 워싱턴 대학교 의과대학 연구진은 각성 또는 주의가 고조된 상태에서 뇌세포 간 연결이 어떻게 재배열되는지에 대한 수십 년 된 고정관념을 뒤집었습니다. 연구팀은 각성, 주의, 학습과 관련된 뇌 화학 물질이 빠른 정보 전달로 알려진 뉴런에 직접 작용하는 것이 아니라, 신경과학 분야에서 종종 간과되는 또 다른 느린 작용의 뇌세포인 성상세포를 통해 뇌 연결성과 기능을 변화시킨다는 것을 발견했습니다.

5월 15일 Science 에 발표된 이 발견은 뇌 네트워크의 소통과 활동 결정 요인에 대한 현재의 이해를 근본적으로 변화시킵니다. 또한 주의력, 기억력, 정서 장애 치료에서 성상세포를 치료 표적으로 더욱 집중해야 한다는 주장도 제기됩니다.

"교과서에서는 노르에피네프린과 같은 신경 조절제가 뉴런을 직접 미세 조정한다고 말합니다. 사실, 교과서에서는 뇌의 모든 것이 뉴런과 관련되어 있다고 말합니다."라고 워싱턴대학교 의대 신경과학 조교수이자 이 연구의 수석 저자인 토마스 파푸앵 박사는 말했습니다. "뇌의 많은 배선과 활동이 성상세포에 의해 더 느린 시간 단위로 조율되는 것으로 보입니다. 이는 뇌의 작동 방식에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꾸는 발견입니다."

뇌의 벽화에서 중심 무대로

뇌가 주의가 필요한 작업에 전념하거나 화재 경보와 같은 예상치 못한 자극에 반응하려면 뇌세포의 소통 방식을 변화시켜 스스로를 재구성할 수 있어야 합니다. 이 과정은 뇌에서 노르에피네프린을 포함한 신경 조절 물질로 알려진 화학물질의 분비에 의해 촉진됩니다. 이러한 신경 조절 물질이 뇌의 소통을 어떻게 재조직하는지는 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 지난 80년 동안 신경 조절 물질이 뉴런에 작용한다는 가정이 있었습니다.

한편, 최소 30년 동안 성상세포는 시냅스와 접촉하고 상호작용하는 것으로 알려져 왔습니다. 시냅스는 뉴런이 서로 소통하는 특수한 구조입니다. 연구자들은 오랫동안 성상세포가 뉴런 간의 소통을 재조정하고, 이를 통해 뇌의 정보 흐름을 조절할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 추측해 왔습니다.

이 세포들은 매우 미세하고 넓게 퍼져 있는 형태 덕분에 노르에피네프린과 같은 신경 조절 물질을 모니터링하고 감지하는 데 이상적인 위치에 있습니다. 파푸앵은 "노르에피네프린에 의한 시냅스의 신경 조절이 성상세포의 활동일지도 모른다는 생각을 검증하고 싶었습니다."라고 말했습니다.

이를 위해 파푸앵과 그의 연구팀은 생쥐 뇌세포에서 노르에피네프린 분비를 자극하거나 생쥐 뇌 절편을 노르에피네프린에 노출시켰고, 수십 년 동안 알려진 바와 같이 노르에피네프린이 뉴런 간의 연결을 약화시킨다는 것을 발견했습니다. 그러나 연구진은 노르에피네프린이 주변 성상세포의 활동도 유발한다는 것을 발견했습니다. 노르에피네프린에 의해 자극되면 성상세포는 시냅스로 분비되는 또 다른 화학 물질을 생성하여 시냅스 활동을 약화시켰습니다.

뉴런이 노르에피네프린을 직접 감지하는 능력이 제거되었을 때에도 노르에피네프린은 여전히 ​​뉴런 연결을 재배열할 수 있었습니다. 반면 성상세포가 노르에피네프린을 감지하거나 반응하는 능력이 차단되었을 때, 노르에피네프린은 뉴런의 연결을 재구성할 수 없었습니다.

연구 결과에 따르면 노르에피네프린과 같은 신경 조절 물질은 신경 세포에 직접 신호를 보내는 것이 아니라 성상세포를 통해 신호를 전달하여 뇌의 신경 세포 연결을 재배치하는 것으로 나타났습니다.

이 결과는 성상세포를 표적으로 삼는 것이 뇌 활동을 조절하여 뇌 질환을 치료하는 효과적인 방법이 될 수 있음을 시사합니다. 파푸앵 연구팀은 신경 세포에 작용하는 것으로 알려진 기존 약물들을 분석하여 효과를 보기 위해 성상세포가 필요한지 확인하고 있습니다. 만약 그렇다면, 치료 목적으로 성상세포를 직접 표적으로 삼을 수 있을 것입니다.

"뇌의 노르에피네프린 신호 전달을 방해하는 약물이 너무나 많은데, 특히 ADHD나 우울증 치료에 많이 쓰입니다. 그중에서 뇌 활동을 조절하기 위해 성상세포가 필요한 약물이 얼마나 될지 궁금합니다."라고 파푸앵 박사는 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250516134834.htm