간과되기 쉬운 뇌 기능 세포의 영향 밝혀져

오리건 건강과학대학의 새로운 연구에 따르면, 뇌에서 흔히 무시되던 세포 유형이 정보 처리 능력에 있어서 역동적이고 놀라울 정도로 복잡한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다.

오늘 Science 저널에 발표된 이 연구는 초파리의 살아있는 뇌에서 별 모양의 신경교세포인 성상세포가 실시간으로 활동한다는 직접적인 증거를 제시합니다. 인간 뇌 세포의 약 35%를 차지하는 이 풍부한 세포는 뇌 기능을 관장하는 복잡한 네트워크를 조율하는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 보입니다.

"이번 연구를 통해 성상세포와 신경생리학 및 행동 매개에 있어서 성상세포의 역할에 대한 연구 분야의 인식이 근본적으로 바뀌기를 바랍니다."라고 OHSU 볼럼 연구소 소장이자 수석 저자인 마크 프리먼 박사는 말했습니다. "장기적으로는 주의력, 불안, 기분 조절을 위한 치료법 개발에 대한 사람들의 인식이 바뀔 것입니다."

이 발견은 설치류의 성상세포에서도 재현되었으며, 이는 인간을 포함한 다른 포유류에서도 보존될 수 있는 고대 진화적 특징임을 시사합니다.

프리먼 연구실의 박사후 연구원이자 이번 연구의 주저자인 케빈 구텐플랜 박사는 "생존과 진화적으로 관련이 있다고 생각합니다."라고 말했습니다. "호랑이가 뒤에 있다면 뇌 전체의 사고방식을 빠르게 바꿔야 합니다. 다른 모든 생각을 차단하고 뇌를 탈출에만 온전히 집중해야 할 때입니다. 다른 생각을 할 때가 아닙니다."

발견을 바탕으로

한때, 성상세포는 신경 세포에 음식을 제공하고 노폐물을 제거하는 보조적인 역할만 한다고 여겨졌습니다. 신경 세포는 우리가 생각하고, 행동하고, 감각을 느낄 수 있도록 신호를 전달하여 뇌의 "하드와이어링"을 형성하는 세포입니다.

2016년에 프리먼과 공동 연구자들은 성상세포가 뉴런 간에 신호를 전달한다는 사실을 처음으로 기록했습니다.

이러한 발견을 바탕으로 연구진은 이러한 세포들이 신호를 전달하는 방식 을 밝히는 구체적인 메커니즘을 제시합니다 . 이는 성상세포가 도파민과 글루탐산염과 같은 뇌의 화학적 신경전달물질에 반응하는 능력을 켜고 끌 수 있는 매우 복잡한 상호작용으로 밝혀졌습니다.

"성상세포는 정말 크고, 하나의 세포는 다른 세포로 신호를 보낼 수 있는 10만 개의 시냅스를 가질 수 있습니다."라고 구텐플란은 말했다. "이 메커니즘을 통해 성상세포는 어떤 뉴런의 신호에 귀를 기울일지 선택할 수 있습니다. 이러한 회로 중 일부를 끌 수 있게 되면 성상세포는 뇌에서 매 순간 일어나는 불협화음을 이해할 수 있습니다."

연구자들은 성상세포 내의 이 게이팅 경로를 조작함으로써 초파리의 행동을 방해할 수 있다는 것을 발견했습니다. 이는 이러한 작은 변화가 강력한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 강조한 것입니다.

'별아교세포가 핵심일 수도'

신경과학자들은 이전에 성상세포가 뇌 생리학에서 훨씬 더 수동적인 역할을 한다고 가정해 왔습니다.

"이 연구는 신경 활동과 행동에 있어 성상세포의 중요성을 보여줍니다."라고 이 연구에 자금을 지원한 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소(NIH)의 프로그램 책임자인 미리엄 린더스 박사는 말했습니다. "또한 초파리와 같은 모델 시스템에서의 기초 신경과학 연구가 어떻게 뇌 생리학에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공할 수 있는지 보여줍니다."

새로운 연구는 성상세포가 모든 유형의 뉴런에서 오는 메시지에 직접 반응할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 방식으로 성상세포는 인지를 촉진하고 신체 행동을 제어하는 ​​복잡한 뉴런 신호 전달 네트워크에서 역할을 수행합니다. 또한, 이러한 반응은 뇌 상태에 따라 역동적으로 변하여 성상세포가 복잡한 뉴런 네트워크를 조율하고 뇌가 당면 과제에 집중할 수 있도록 한다는 것을 발견했습니다.

"이 세포들은 정말 강력하게 신경 활동을 적극적으로 제어합니다."라고 구텐플란은 말했습니다.

그러나 과학자들은 이 발견이 뇌 기능에 대한 과학적 이해를 복잡하게 만들 것이라고 경고합니다. 수천 개의 시냅스로 가득 찬 하나의 성상세포를 상상해 보세요. 그 성상세포의 게이팅 메커니즘은 주변을 맴도는 수많은 신호에 의해 번갈아 활성화되거나 비활성화될 수 있습니다. 그리고 인간 뇌 전체에 걸쳐 수백만 개의 성상세포가 그 성상세포를 증식시킨다고 상상해 보세요.

"엄청나게 복잡하죠."라고 구텐플랜은 말했습니다.

동시에 연구자들은 신경교세포가 뇌 손상과 알츠하이머병, 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환에 중요한 역할을 한다는 증거를 점점 더 많이 발견하고 있습니다. 이러한 세포의 기능에 대한 과학적 이해를 높이는 것은 질병을 예방하고 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"이런 질환들 중 일부에서는 집중력이나 주의력 같은 것들이 흐트러집니다."라고 구텐플랜은 말했습니다. "성상세포가 그 원인일 수 있습니다."

프리먼과 구텐플랜 외에 공동 저자로는 OHSU의 이사 맥스웰(BA), 에린 산토스(BA), 루크 A. 보르차르트(BS), 에르네스토 만조(Ph.D.), 레이레 아발데-아트리스타인(Ph.D.)과 뉴욕대학교 그로스만 의대의 레이첼 D. 킴(Ph.D.)이 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250515141544.htm