신생아의 뇌(위)에서는 새로운 뉴런(녹색)이 보이지만, 35세 남성(아래)의 뇌조직에서는 그렇지 않다. / ＠ Science(참고 1)

학습과 기억에 관여하는 인간의 해마(hippocampus)는 새로운 신경세포를 매일 수백 개씩 만들어낼 거라고(참고 2) 과학자들은 생각했었다. 하지만 새로운 연구가 20년 된 통념을 뒤집었다. 한 연구팀에 따르면, "그건 어릴 때 이야기고, 어른이 되면 해당사항이 없는 것 같다"고 한다.

몇 년 전, 그 연구팀은 잘 보관된 어른의 뇌 샘플을 관찰하여 여러 영역에서 '젊은 뉴런'을 몇 개 발견했지만, 해마에서는 하나도 발견하지 못했다. 그래서 그들은 태아에서부터 60대, 70대까지 다양한 연령대의 사람들로부터 수십 개의 해마 샘플을 기증받아 분석해 보기로 결정했다. 분석 결과, 그들은 "새로운 해마 뉴런의 수는 출생 이후 줄어들기 시작하여, 어른이 되면 거의 0(zero)으로 떨어진다"는 결론을 얻었다. 하지만 3월 7일 《Nature》에 실린 논문(참고 3)은 벌써부터 거센 논란을 불러일으키고 있다.

"만약 사실이라면, 이번 연구결과는 뇌과학/신경과학 분야의 과학자들은 물론 특정 뇌장애 환자들에게도 큰 충격을 던질 것으로 보인다"라고 오스트리아 잘츠부르크 소재 파라셀수스 의과대학의 루트비히 아이크너 박사(신경과학)는 말했다. "왜냐하면 연구자들은 '뇌의 뉴런 신생능력'을 이용하여 알츠하이머병과 파킨슨병을 치료할 수 있을 거라고 기대했었기 때문이다"라고 그는 덧붙였다.

보관상 문제?

연구진은 이번 논문에서 '해마는 평생 동안 지속적으로 뉴런을 만들어낸다'는 주장을 조목조목 반박했지만, 아이크너 박사를 비롯한 신경학자들은 이번 연구결과를 완전히 납득하지 않고 있다. "나는 그 주제에 대한 연구를 중단하지 않을 것이다"라고 미국 국립보건원(NIH)의 헤더 캐머런 박사(신경과학)는 말했다.

과학자들은 지난 20년 동안 "사람과 설치류 등의 동물 해마에서는 나이가 들어감에 따라 뉴런 생성이 감소하지만, 아무리 늙은 개체에도 몇 개의 새로운 신경세포가 존재한다"고 생각해 왔다(참고 4).

그러나 UCSF의 아르투로 알바레스-부일라 박사(신경과학)가 이끄는 연구진이 다양한 방식으로 사망한 상이한 연령대의 기증자 37명에게서 채취한 해마 박편(薄片)을 관찰해 보니, 태아와 어린이들에서만 신생뉴런이 발견되었다. "미성숙 신경세포 몇 개가 관찰된 사람들 중에서 최고령자는 열세 살이었다. 열여덟 살짜리 기증자의 해마 샘플에서는 단 하나의 신생뉴런도 발견하지 못했다"라고 알바레스-부일라 박사는 말했다.

그러나 독일 드레스덴 과학기술대학교의 게르트 켐페르만 박사(신경과학)는 이번 연구결과가 불분명하다고 경고한다. "그 연구팀이 신생뉴런을 발견하지 못했다고 해서, 어른의 해마에 신생뉴런이 없다고 단정할 수는 없다"라고 그는 말했다. "알바레스-부일라와 동료들은 표지분자(marker molecule)를 이용하여 뇌 샘플 안의 미성숙 뉴런에 태그를 붙였는데, 그 샘플들은 기증자가 사망한 지 48시간 내에 채취되어 분석용으로 보관되었다. 하지만 '그 표지들이 신생뉴런에 신뢰할 만한 태그를 붙일 수 있는지'는 조직의 품질에 크게 의존하며, 조직의 품질은 '사망 직후 얼마나 신속하게 부패방지 처리를 했는가'에 따라 결정된다"라고 켐페르만 박사는 부연설명했다.

"조직의 품질을 좌우하는 요인은 시간뿐만이 아니다. 조직 샘플을 보존하고 안정화하는 데 사용되는 화합물은, 표지가 표적세포에 결합하는 것까지도 방해할 수 있다. 그런 상황에서는 표지가 제대로 작동하기가 어렵다"라고 네덜란드 암스테르담 대학교의 파울 뤼카선 박사(신경과학)는 거들었다.

평지풍파

알바레스는 이번 연구의 한계를 인정하면서도 결론을 고수하고 있다. "우리는 예습을 철저히 했을 뿐 아니라, 상이한 연령대의 샘플들을 많이 포함시켰다. 게다가 우리는 간질 치료를 받는 환자 22명의 해마도 분석했다. (그 환자들의 경우에는 뇌의 일부가 절제되어, 즉석 분석을 위해 대기 중이었다.) 그들의 경우, 열한 살 이상의 환자에게서는 새로운 해마 뉴런이 발견되지 않았다"라고 그는 설명했다.

한편 일부 신경과학자들은 "분석을 위해 뇌를 기증한 사람들의 심신상태가 중요하다"고 경고한다.  "그들은 얼마나 많이 운동했을까? 얼마나 오랫동안 병석에 누워있었을까? 질병 때문에 우울증을 앓지는 않았을까?"라고 미국 소크 생물학연구소의 프레드 게이지 박사(신경과학)는 말했다. "이 점은 연구와 밀접한 관련이 있다. 왜냐하면 운동, 스트레스, 질병과 같은 요인들이 신생 해마뉴런의 수에 영향을 미칠 수 있기 때문이다"라고 그는 설명했다(참고 5).

"몇 가지 우려에도 불구하고, 이번 연구는 신경과학 분야에 즉각적인 영향을 미칠 것이다. 다른 연구자들은 이번 연구를 계기로 하여 어른의 해마에서 신생뉴런을 찾으려 할 것이며, 살아있는 생물의 뉴런이 형성되는 과정을 좀 더 잘 추적하는 표지를 개발하려고 노력할 것이다"라고 킹스칼리지 런던(KCL)의 산드린 투레 박사(신경과학)는 말했다. "단, 지금 당장은 평지풍파를 일으킬 게 불을 보듯 뻔하다"라고 그녀는 덧붙였다.

※ 참고문헌
1. http://www.sciencemag.org/news/2018/03/study-questions-whether-adults-can-really-make-new-neurons
2. https://www.nature.com/news/new-brain-cells-erase-old-memories-1.15186
3. Sorrells, S. F. et al. Nature (2018); http://dx.doi.org/10.1038/nature25975
4. Kempermann, G. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 7, a018929 (2015); http://dx.doi.org/10.1101%2Fcshperspect.a018929
5. Toda, T. & Gage, F. H. Cell Tissue Res. (2017); http://dx.doi.org/10.1007/s00441-017-2735-4

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-018-02812-6