[KOSEN 동향] 기억 형성에 필수적인 중첩 시퀀스 메커니즘에 대한 연구

기억 형성에 필수적인 중첩 시퀀스 메커니즘에 대한 연구

'Nested sequences': An indispensable mechanism for forming memories


반복훈련은 기억력, 즉 뉴런 자체를 활성화시키는 가장 좋은 방법이다. 이는 신경생물학자들이 흔히 시퀀스 재활성화(sequence reactivations)라고 부르는 원리에 기반한다. 시퀀스 재활성화란, 수면 중에 해마 부위의 뉴런이 정확한 순서대로 매우 빠르게 활성화되어 관련 기억이 통합되는 것을 의미한다. 시퀀스 재활성화는 장기기억에 관한 기본적인 역할을 담당하며, 해마와 기타 두뇌 부위 간의 교류를 수행한다. 이러한 작용은 휴식을 취하는 동안에만 일어나기 때문에 초기 뉴런의 활성화 이후에 발생하는데, 이는 시퀀스 재활성화가 뉴런의 활성화 순서와 연관되어 있음을 의미한다.


프랑스국립과학연구센터(CNRS), 프랑스국립보건의학연구원(Inserm) 및 프랑스대학(College of France) 간 공동연구팀은 시퀀스 재활성화 메커니즘에 대한 이해를 높이기 위해 생쥐의 위치세포(place cell) 활성화 시퀀스에 대한 연구를 수행했다. 연구 결과, 해마 내 뉴런은 생쥐의 움직임에 따라 활성화되었는데, 생쥐가 움직이는 동안에는 매우 천천히 활성화되다가 생쥐가 수면을 취하자 매우 빠른 속도로 시퀀스 재활성화가 일어났다.


신경생물학자들은 세타 시퀀스(theta sequence)라고 하는 또 다른 유형의 작용에 대해서도 연구를 수행했는데, 세타 시퀀스란 생명체가 움직이는 동안 동일한 위치 세포가 신속하게 활성화를 반복하는 것을 의미하며 이는 속도가 느린 시퀀스와 병행하여 발생한다. 따라서 이러한 세타 시퀀스를 ‘중첩(nested) 시퀀스’라고 부른다.


그렇다면 속도가 느린 저속 시퀀스와 중첩 시퀀스 중 시퀀스 재활성화에 핵심적인 역할을 담당하며 수면 중 발생하는 기억 통합에 영향을 미치는 시퀀스는 어느 것일까? 연구팀은 이에 대한 답을 찾기 위해 독특한 시스템을 활용하여 저속 시퀀스에는 영향을 미치지 않으면서 중첩 시퀀스를 비활성화시키는 방법을 발견했다.


이 독특한 실험은 생쥐를 쳇바퀴가 있는 전철에 태워 철로를 따라 움직이도록 설계되어 있는데, 쳇바퀴가 멈추면 중첩 시퀀스가 사라지고 쳇바퀴가 다시 움직이면 중첩 시퀀스도 다시 발생한다. 연구팀은 쳇바퀴가 정지된 열차의 회로가 멈춘 후, 생쥐 해마 부위의 위치 세포가 생쥐가 깨어있을 때의 활성화 순서와 달리 수면 중에는 활성화되지 않음을 발견했다. 이와 달리, 쳇바퀴가 움직이는 열차에서는 시퀀스 재활성화가 발생했다.


연구팀은 이와 같은 실험을 통해 수면 중 발생하는 기억 통합에 필수적인 작용은 중첩 시퀀스인 세타 시퀀스임을 밝혀냈다. 연구팀은 현재 중첩 시퀀스에서 발생하는 물체나 텍스처와 같은 비 공간적인 정보 통합에 관한 후속 연구를 수행하고 있다.


관련연구자: Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CNRS/Inserm/College de France)

관련기관: CNRS, Inserm, College de France

본문키워드(한글): 해마, 장기기억, 세타 시퀀스, 중첩 시퀀스, 시퀀스 재활성화, 위치세포

본문키워드(영문): hippocampus, long-term memory, theta sequence, nested sequence, sequence reactivations, place cell

국가: 프랑스

원문출판일: 2018-11-09

출처: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/c-sa110718.php