과학자들이 동기 부여를 유지하는 뇌세포를 발견했습니다.

연구진은 보상에 대한 기대감을 지속적인 노력으로 전환하는 데 도움이 될 수 있는 뇌 메커니즘을 발견했습니다. (사진 제공: Shutterstock)

도전이 더욱 어려워질 때에도 사람들이 목표를 향해 계속 노력할 수 있도록 하는 원동력은 무엇일까요? 일본 나고야 대학의 연구진은 동기 부여를 유지하는 데 도움이 될 수 있는 뇌 메커니즘을 밝혀냈습니다. 연구 결과, 오렉신 신경 세포가 동기 부여된 행동을 유지하고 조절하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 드러났습니다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원회보 ( PNAS )에 발표되었습니다.

우울증, 중독, ADHD와 같은 질환에서는 동기 상실이 흔히 나타납니다. 하지만 과학자들은 이러한 동기 부여의 어려움을 야기하는 뇌의 과정에 대해서는 아직 완전히 이해하지 못하고 있습니다.

오렉신 뉴런과 동기 부여

이번 연구는 나고야대학교 의과대학원의 미조구치 히로유키 부교수와 야마다 키요후미 명예교수가 주도했으며, 수면, 식욕, 에너지 소비 등 생명 유지에 필수적인 기능을 조절하는 오렉신 신경세포에 초점을 맞췄습니다.

이전 연구에서는 이러한 뉴런이 동기 부여에도 영향을 미칠 수 있다고 제시했지만, 구체적인 기여도는 여전히 불확실한 상태였습니다.

이를 조사하기 위해 과학자들은 오렉신 신경 세포 활동의 변화가 먹이 보상을 추구하는 쥐에게 어떤 영향을 미치는지 연구했습니다. 이 분야의 이전 연구에서는 일반적으로 쥐를 사용했지만, 쥐는 학습 능력이 뛰어나고 복잡한 행동 과제에 더 적합한 경우가 많습니다. 쥐의 특정 신경 세포 유형을 연구하는 것은 해당 세포를 정확하게 표적화하기가 더 어렵기 때문에 더욱 어려웠습니다.

연구팀은 유전자 변형 "오렉신-Cre" 쥐를 만들어 이 난관을 극복했습니다. 이 새로운 모델을 통해 연구원들은 오렉신을 생성하는 뉴런을 선택적으로 표적화하고 조작할 수 있었습니다.

쥐가 얼마나 열심히 일하는지 측정하기

연구진은 먼저 화학유전학적 방법을 사용하여 오렉신 신경세포를 활성화시켰습니다. 그런 다음 쥐들을 점진적 비율 테스트에 투입했는데, 이 테스트에서 쥐들은 각 먹이 보상을 받기 위해 점점 더 많은 접촉 횟수를 해야 했습니다.

동물이 노력을 멈추는 시점(중단점)을 동기 강도의 척도로 사용했습니다. 오렉신 신경 세포가 활성화된 쥐는 더 높은 중단점에 도달했는데, 이는 보상을 위해 더 많은 노력을 기울일 의향이 있음을 보여줍니다.

오렉신 신경세포가 선택적으로 퇴화된 쥐에서는 정반대의 양상이 나타났다. 이 동물들은 더 낮은 파괴점에 도달했는데, 이는 동기가 약화되었음을 나타낸다.

노력할수록 뇌 활동이 증가했다

연구팀은 다음으로 광섬유 광도계를 사용하여 쥐들이 먹이를 기다리고 받는 동안 오렉신 신경 세포의 활동을 실시간으로 모니터링했습니다.

동물들이 보상을 기대할수록 활동량이 증가했다가 먹이가 제공된 후에는 감소했다. 그러나 예상했던 보상이 나타나지 않았을 때는 오렉신 신경세포의 활동이 높은 수준을 유지했다.

또한, 필요한 작업량이 증가할수록 반응은 더욱 강해졌습니다. 연구진에 따르면, 이러한 패턴은 뇌가 보상에 대한 기대와 그것을 얻기 위해 필요한 노력을 어떻게 연결하는지를 보여주는 것일 수 있습니다.

오렉신 억제는 동기 부여를 감소시켰다

오렉신 신경 세포가 행동에 직접적인 영향을 미치는지 확인하기 위해 과학자들은 쥐가 보상을 기대하는 순간에 광유전학 기술을 사용하여 해당 신경 세포를 제어했습니다.

연구진이 억제 단백질을 사용하여 오렉신 신경 세포의 활동을 억제하자, 동물들은 동기 부여가 덜 된 행동을 보였다. 노력이 필요한 작업을 완료하는 데 더 오랜 시간이 걸렸고, 작업 중단 시점도 줄어들었다.

연구팀은 흥분성 단백질을 사용하여 동시에 오렉신 신경 세포의 활동을 증가시키는 시도도 했습니다. 자극을 통해 세포는 활성화되었지만, 쥐들이 더 열심히 일하거나 동기 부여가 더 높아지는 현상은 나타나지 않았습니다.

이러한 결과는 오렉신 신경세포가 동기 부여 행동을 유지하는 데 필요하지만, 정상 수준 이상으로 활동을 증가시키는 것만으로는 추가적인 동기 부여를 유도하기에 충분하지 않을 수 있음을 시사합니다. 효과가 불균등하게 나타나는 이유와 활동 지속 시간 또는 패턴과 같은 요인이 결과에 영향을 미치는지 여부를 규명하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

미조구치는 "우리의 연구는 예상되는 보상과 필요한 노력에 따라 오렉신 신경 세포 활동에 상당한 변화가 있음을 보여주었으며, 이는 기대감을 지속적인 행동으로 전환하는 잠재적인 메커니즘을 시사한다"고 결론지었다.

동기 상실 이해하기

향후 연구에서는 오렉신 뉴런으로 정보를 전달하고 오렉신 뉴런으로부터 신호를 수신하는 뇌 회로를 조사할 것입니다. 이러한 뉴런의 기능 방식을 더 명확히 이해하게 되면 동기 상실 및 목표 지향적 행동 유지의 어려움과 같은 동기 부여 결핍 문제를 해결하는 새로운 방법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것입니다.

본 연구는 일본 과학연구비 보조금[22K19749; 23K27360; 및 23H02669(2023)], 센신 의학연구재단, 나이토 재단, 다케다 과학재단, SRF, 아사히 유리재단, 미시마 가이운 기념재단, 가오 건강과학재단, 그리고 AMED(JP21wm0425014)의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260804034622.htm