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내 머리 속 ‘GPS’...이렇게 작동한다

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내 머리 속 ‘GPS’...이렇게 작동한다

2017.02.20 19:00

공간적 위치를 파악할 때 사람의 뇌(위)와 쥐의 뇌(아래)가 활성화되는 양상. - KIST 제공
공간적 위치를 파악할 때 사람의 뇌(위)와 쥐의 뇌(아래)가 활성화되는 양상. - KIST 제공

 

출퇴근길 같은 익숙한 길은 네비게이션이나 지도의 도움 없이도 쉽게 찾아갈 수 있다. 주변 지형지물을 통해 길 자체를 익히기도 하고, 때로는 냄새와 같은 감각적 정보를 이용해 길을 찾기도 한다. 이 모든 것은 우리 뇌에서 GPS 역할을 하는 ‘장소세포’가 찾아가는 길을 기억 속에 입력해뒀기에 가능한 일이다.

 

세바스쳔 로열 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원 팀은 최준식 고려대 심리학과 교수팀과 공동 연구를 통해 공간을 인지하는 장소세포와 감각을 인지하는 장소세포가 서로 다른 경로로 활성화된다는 사실을 규명했다고 20일 밝혔다.

 

장소세포는 장소를 인지하고 자기좌표를 파악해 길 찾기에 도움을 주는 신경세포다. 장소세포는 공간적 정보와 감각적 정보를 집적하는 두 종류의 세포로 구분된다. 지금까진 두 장소세포가 같은 방식으로 공간정보를 기록한다고 알려져 있었지만, 연구진이 내린 결론은 달랐다.

 

연구진은 실험용 쥐가 서로 다른 표면의 트레드밀 (런닝머신) 위에서 걷도록 하며 장소세포의 활성화 양상을 살폈다. 쥐는 트레드밀을 걸으면서 서로 다른 물체를 순차적으로 인식한다. 부드러운 표면 위를 걷는 경우 쥐의 장소세포 중 공간적 위치를 좌표로 인식하는 ‘CM세포’가 활성화되었다. 반면 돌기가 솟은 오돌토돌한 표면 위를 걷는 경우엔 주요 지형지물을 감각적으로 인식하는 ‘LV세포’가 활성화됨을 확인했다.

 

LV세포가 활성화된 쥐들은 특히 돌기를 밟았을 때 장소세포가 발화했는데, 연구진이 돌기를 제거하자 즉시 그 양상이 사라졌다. 반대로 트레드밀의 다른 위치에 똑같은 돌기를 부착하면 서로 다른 위치에 있더라도 유사한 발화 양상이 나타났다.

 

연구진은 쥐의 뇌를 확인한 결과 두 종류의 장소세포가 해마의 같은 영역에서 서로 다른 층을 따라 상하로 배열돼 있음을 세계 최초로 발견했다.

 

로열 박사는 “기억의 핵심을 담당하는 해마가 장소와 관련된 추상적 정보를 어떻게 부호화하는지 이해하는 데 도움이 될 것”이라며 “기억상실이나 치매와 같은 기억 관련 질환을 치료하고, 향후 새로운 인공지능 알고리즘을 제공하는 등 다양한 영역에 응용할 수 있다”고 말했다.

 

연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 20일자 온라인 판에 실렸다.

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