기억의 비밀을 밝히다: 뇌가 아닌 세포도 배우고 기억할 수 있다

전통적으로 기억은 뇌, 특히 정보를 저장하고 처리하는 뇌 세포의 기능으로 이해되어 왔다. 그러나 최근의 획기적인 연구는 뇌 외부의 세포도 기억에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀 기억이 작동하는 방식에 대한 이해를 넓히고 잠재적으로 학습을 향상시키고 기억 관련 장애를 치료하기 위한 새로운 문을 열 수 있다.

뉴욕대학교(NYU)의 생명과학 임상 부교수이자 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표된 연구의 주저자인 니콜라이 V. 쿠쿠쉬킨(Nikolay V. Kukushkin)은 "학습과 기억은 일반적으로 뇌와 뇌세포와만 연관되어 있지만, 우리의 연구는 신체의 다른 세포들도 학습하고 기억을 형성할 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 이 발견은 기억에 대한 오랜 믿음에 도전하고 이 분야의 연구를 위한 새로운 길을 제시한다.

이 연구는 신경 과학에서 잘 확립된 현상인 질량 간격 효과(massed-spaced effect)의 개념을 기반으로 하며, 간격을 둔 학습 세션이 벼락치기에 비해 기억 유지를 향상시키는 방법을 보여준다. 비뇌 세포도 기억 과정에 참여할 수 있는지 알아보기 위해 연구진은 신경 조직 세포와 신장 조직 세포라는 두 가지 유형의 인간 세포에 초점을 맞추고 뇌 세포가 학습할 때 신경 전달 물질에 반응하는 방식을 모방하여 다양한 패턴의 화학 신호에 노출시켰다.

놀랍게도, 뇌세포가 아닌 세포들은 "기억 유전자"를 활성화시켰는데, 이 유전자는 뇌세포가 정보에서 패턴을 감지할 때 그들의 연결을 재구성할 수 있게 함으로써 기억 형성에 결정적인 역할을 한다. 이 활성화는 비뇌 세포가 뇌 세포와 유사한 기억을 "학습"하고 형성할 수 있음을 보여주었으며, 이는 뇌의 한계를 넘어 기억을 이해할 수 있는 새로운 가능성을 열어주는 놀라운 발견이다.

기억 유전자의 활성화를 추적하기 위해 연구팀은 비뇌 세포가 빛나는 단백질을 생성하도록 조작하여 기억 유전자가 언제 켜지고 꺼졌는지를 명확하게 알 수 있도록 했다. 그 결과는 놀라웠다: 세포가 연속적인 흐름이 아니라 간격을 두고 화학적 펄스에 노출되었을 때, 기억 유전자는 더 강하게 그리고 더 오랜 기간 동안 활성화되었다. 이것은 뇌 세포에서 볼 수 있는 질량 공간 효과를 모방한 것으로, 한 번에 모든 것을 벼락치기하는 대신 학습 세션 사이의 휴식 시간에 더 효과적으로 학습한다.

"이것은 실제로 질량 공간 효과를 반영합니다"라고 Kukushkin은 말한다. "이는 간격을 두고 반복함으로써 학습하는 능력이 뇌 세포에만 있는 것이 아니라 실제로 모든 세포의 기본 속성일 수 있음을 보여줍니다." 이 연구는 학습과 기억 과정이 이전에 생각했던 것보다 더 많은 신체 세포에 내재되어 있을 수 있으며, 이는 기억과 인지 기능을 이해하는 데 심오한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

비뇌 세포가 기억 형성 능력이 있다는 발견은 의학 연구의 흥미롭고 새로운 방향을 제시한다. 쿠쿠쉬킨은 이것이 학습을 향상시키고 기억 장애를 치료하는 더 나은 방법으로 이어질 수 있다고 지적한다. "동시에, 그것은 우리가 미래에 우리 몸을 더 뇌처럼 대해야 할 필요가 있음을 시사한다"고 그는 덧붙였다. 예를 들어, 췌장과 같은 다른 기관이 혈당 수치를 조절하기 위해 과거 식사 패턴을 어떻게 "기억"하는지 또는 암세포가 화학 요법 치료 패턴을 어떻게 "기억"하는지 이해하는 것이 중요해질 수 있다.

이 돌파구는 뇌를 넘어 메모리 연구의 범위를 넓혀 인지 기능 개선에서 복잡한 건강 문제 해결에 이르기까지 다양한 응용 분야에 대한 새로운 도구와 통찰력을 제공한다. 과학자들은 몸 전체가 기억력을 가진 것으로 보냄으로써 알츠하이머병, 당뇨병, 심지어 암과 같은 질환에 대한 새로운 치료법을 개발할 수 있다. (Impact Lab)