국내 연구진, ‘타인 공감하는 뇌 신경회로 원리’ 밝혀내

IBS, 동물실험으로 ‘우뇌 뇌파 동기화’의 공포 공감 기능 유도 확인
“자폐·사이코패스·조현병 등 ‘공감 능력 장애’ 질환 치료 연구 기대”

우측 대뇌피질 부위 5~7㎐ 뇌파를 억제하면 생쥐의 관찰 공포 행동이 억제되고, 대뇌피질-편도체 영역의 뇌파 동기화가 감소됐다. 이는 우측 대뇌피질 부위의 5~7㎐ 진동수의 뇌파가 공감 기능을 위해 반드시 필요하다는 의미다. 기초과학연구원(IBS) 제공

타인을 공감하는 뇌신경회로 원리를 국내 연구진이 동물실험을 통해 밝혀내 화제가 되고 있다. 

이는 공감 능력 장애를 보이는 자폐, 사이코패스, 조현병 같은 정신 질환 치료 연구에 기여할 것으로 연구팀은 기대했다. 

기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 명예연구위원 연구팀이 생쥐 실험을 통해 우뇌의 뇌파 동기화가 공감 기능을 유도한다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다. 

연구진은 생쥐의 ‘관찰 공포(observational fear) 행동 모델을 기반으로 광유전학적 기법 및 뇌파 측정 실험을 진행해 공감 기능에 관여하는 우뇌 신경회로를 발견했다. 또 5~7hz(헤르츠) 진동수의 뇌파에 의해 우뇌의 세부 영역들이 기능적으로 연결돼 공감 기능이 유도되는 것을 확인했다. 

생쥐실험을 통해 공포에 대한 공감능력을 측정하는 관찰 공포 행동 모델. 기초과학연구원(IBS) 제공

연구진은 이번 실험을 통해 생쥐 우뇌의 대뇌피질-편도체 간 연결된 신경회로를 억제하면 생쥐의 관찰 공포 행동이 감소하고, 반대로 신경회로를 강화하는 경우에는 관찰 공포 행동이 증가한다는 사실을 밝혀냈다. 

이를 통해 우뇌의 대뇌피질-편도체 상호 간에 연결된 뇌신경회로가 공감 기능에 관여하는 게 확인됐다고 연구팀은 설명했다. 

연구진은 “생쥐의 관찰 공포 행동 중에 우뇌의 대뇌피질-편도체에서 5~7 hz의 뇌파 동기화가 관찰됐는데, 우측 대뇌피질에서 발생되는 5~7hz 뇌파를 특이적으로 억제하자 우뇌의 뇌파 동기화와 관찰 공포 행동이 모두 억제되는 것이 확인됐다”라고 설명했다.

또한 대뇌피질-편도체 뇌파의 근원이 해마 세타파라는 것도 확인됐다. 뇌의 해마 영역에서 관찰되는 세타파는 인지, 정서, 선천적 공포 불안장애 등 다양한 뇌 기능과 관련되어 있다. 

연구진이 광유전학 기법으로 해마 세타파를 억제하자 우뇌의 대뇌피질-편도체 부위의 뇌파 동기화가 감소하고 관찰 공포 행동이 억제됐다. 반대로 세타파를 강화하자 뇌파 동기화 및 관찰 공포 행동이 증가했다. 

이는 대뇌피질-편도체 뇌파 동기화 조절에 의해 관찰 공포 행동 기능이 양방향으로 조절된다는 의미라고 연구팀은 설명했다.

신희섭 명예연구위원은 “공감 능력 조절 메커니즘을 뇌신경 회로 및 뇌파 수준에서 규명한 것은 이번이 처음”이라며 “앞으로도 공감 기능에 관여하는 유전자 및 새로운 신경회로에 대한 연구를 진행하고, 궁극적으로 자폐 및 조현병 같은 뇌 기능 장애 동물모델에 적용하여 정신 질환 치료에 기여하고자 한다”고 전했다.

이번 연구 결과는 미국의 과학전문지 ‘세포’(Cell) 자매지 ‘뉴런(Neuron)’ 온라인판에 지난 2일 게재됐다.

이승구 온라인 뉴스 기자 [e-mail]