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언어능력 결정짓는 유전적 요인, 뇌신경세포 밖에도 있다

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2017년 06월 28일 07:00 프린트하기

말하기 능력에 관여하는 중심판개피질(왼쪽 빨간색)과 단어 철자 암기, 복잡한 단어의 자소 구분 등에 중요한 역할을 하는 왼쪽 하후측 측두피질(오른쪽 노란색). 성상세포에서 특이적으로 발현되는 유전자인 아쿠아포린4가 많이 발현된 사람일수록 이 부위가 발달하는 것으로 나타났다. - 미래창조과학부 제공
말하기 능력에 관여하는 중심판개피질(왼쪽 빨간색)과 단어 철자 암기, 복잡한 단어의 자소 구분 등에 중요한 역할을 하는 왼쪽 하후측 측두피질(오른쪽 노란색). 성상세포에서 특이적으로 발현되는 유전자인 아쿠아포린4가 많이 발현된 사람일수록 이 부위가 발달하는 것으로 나타났다. - 미래창조과학부 제공

어능력을 결정짓는 유전적 요인이 뇌신경세포(뉴런)가 아닌, 뇌를 구성하는 다른 세포에도 있는 것으로 나타났다.
 
미래창조과학부는 이창준 한국과학기술연구원(KIST) 신경과학연구센터 박사(영년직연구원)팀과 이화여대 뇌인지과학연구소의 류인균, 김지은 교수팀이 공동으로 뇌의 성상세포(별세포)에서 특이적으로 발현되는 ‘아쿠아포린4’ 유전자가 언어능력에 관여한다는 사실을 최초로 규명했다고 27일 밝혔다.
아쿠아포린4 유전자가 많이 발현된 사람일수록 언어능력과 관련된 뇌 부위가 발달해 있고 말하기 능력(언어 유창성)과 기억력, 학습능력 등이 다른 사람들보다 우수하다는 사실을 새롭게 발견한 것이다.
 
성상세포는 인간 뇌의 60%를 구성하는 비신경세포다. 그동안 성상세포는 사고능력 같은 뇌 기능이 아니라 뉴런의 이온농도 조절, 노폐물 제거 등 주로 뇌를 작동시키는 데 필요한 보조 역할을 하는 것으로 알려져 있었다. 김 교수는 “아인슈타인의 뇌는 일반인보다 성상세포가 30%가량 많았고, 일반적으로 성상세포의 비중이 높은 동물일수록 지능이 높다”며 “이번 연구 성과는 성상세포와 지능의 관계를 설명해 주는 하나의 근거가 되는 셈”이라고 설명했다.
 
연구진은 성인 650명을 대상으로 아쿠아포린4 유전자의 발현 정도와 뇌 기능 발달 간의 상관관계를 분석했다. 그 결과, 아쿠아포린4 유전자가 적게 발현된 사람은 말하기 능력과 관련된 뇌 부위인 중심판개피질의 크기가 작고 언어능력, 학습능력 등이 다른 사람에 비해 떨어졌다. 반면 아쿠아포린4 유전자가 많이 발현된 사람은 중심판개피질의 부피가 크고, 해당 부위 성상세포의 가지 수도 많았다. 그만큼 기능이 발달했다는 의미다.

 

연구진은 피험자 중 45명의 대학생에게는 영어권 국가의 대학원입학시험(GRE) 관련 내용을 한 달간 학습시키고 뇌에 나타나는 변화를 뇌영상을 통해 관측했다. 그 결과, 아쿠아포린4 유전자가 많이 발현된 사람은 학습에 따라 왼쪽 하후측 측두피질의 부피가 약 6% 커졌다. 왼쪽 하후측 측두피질은 단어 철자를 암기하고 복잡한 단어의 자소를 구분하는 능력 등에서 중요한 역할을 하는 부위다.

 

또 아쿠아포린4 유전자는 사람마다 C변이, T변이로 일부 구조가 다른데, C변이 아쿠아포린4 유전자가 활성화된 사람이 학습 후 GRE 점수가 높았다. 아쿠아포린4 유전자의 C변이는 유전된다. 전체 인구에서 아쿠아포린4 유전자의 C변이와 T변이 비율은 8:2 정도다.

 
이번 연구 결과는 언어능력이나 학습능력, 기억력과 관련된 여러 장애나 질환 등을 치료하는 데 활용될 전망이다. 류 교수는 “공포기억과 관련 있는 ‘외상후스트레스장애(PTSD)’ 등 질환에 아쿠아포린4 유전자가 미치는 영향 등을 추가적으로 연구할 계획”이라고 밝혔다. 

 

이 박사는 “그동안 성상세포는 비신경세포이기 때문에 뇌의 고등인지기능과의 연관성에 관해서는 중요하게 다뤄지지 않았다며 학계의 새로운 지평을 열었다는 점에서도 큰 의의가 있다”고 말했다.

 
연구 결과는 국제학술지 ‘분자정신의학’ 27일자 온라인판에 게재됐다.

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