울산과학기술원(UNIST) 연구팀이 같은 뇌 신경회로 안에서도 위치에 따라 도파민의 신호 조절 방식이 달라진다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다.

UNIST 생명과학과 김재익 교수팀은 기저핵 간접 경로에서 도파민이 억제성 신호를 조절하는 방식이 기저핵 내부 위치에 따라 다르다는 점을 규명했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Co㎜unications)' 4월 3일 자에 공개됐다.

뇌 깊숙이 있는 기저핵은 자발적 운동을 조절하는 신경회로로, 이 가운데 간접 경로는 불필요한 움직임을 억제하는 역할을 한다. 기저핵의 선조체와 외측 창백핵(GPe)을 잇는 이 경로는 억제성 신경전달물질 가바(GABA)를 통해 작동하며 도파민은 이 신호의 강도를 조절하는 것으로 알려져 있다.

연구팀이 창백핵을 4등분해 분석한 결과 공간 구획별로 도파민의 조절 방식이 달랐다. 배외측·복내측 영역에서는 도파민이 D2 수용체를 통해 가바 방출 자체를 줄였고, 배내측·복외측 영역에서는 D4 수용체가 작용해 같은 신호에 대한 반응을 낮추는 방식으로 억제 신호를 줄였다.

파킨슨병처럼 도파민 분비를 줄인 실험 쥐에서는 이 공간별 조절 패턴이 뒤집히는 변화도 확인됐다. 기존에 영향을 받지 않던 영역에서 신호 조절이 새롭게 나타나고, 강하게 작용하던 영역에서는 효과가 약해졌다.

이영은 연구원은 "도파민 감소가 단순히 전체 신호를 약하게 만드는 것이 아니라 회로의 작동 방식 자체를 재편할 수 있음을 보여주는 실험 결과"라고 설명했다.

김재익 교수는 "뇌 기저핵을 통과하는 다양한 감각·운동 정보가 창백핵 위치에 따라 도파민에 의해 각기 다르게 변조될 수 있음을 밝혀냈다"며 "특정 뇌 영역과 수용체를 표적으로 하는 파킨슨병 치료제 같은 정밀 퇴행성 뇌질환 치료 기술 개발을 위한 신경과학적 기반을 마련했다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구, 바이오의료 기술 개발사업, 뇌기능규명조절기술 개발사업의 지원으로 수행됐다.