★ (바이오 뉴스) 거울뉴런의 재발견: 생쥐가 싸우는 도중에 발화(firing)
생쥐의 뇌 속에 있는 '거울뉴런'은 싸움을 유발하는 데 중요하지만, 단순히 싸움을 지켜볼 때도 활성화된다.
▶ 한 연구에서, 생쥐의 뇌 세포 그룹 중 하나가 '자신이 싸울 때'와 '다른 쥐가 싸우는 것을 지켜볼 때' 모두 활성화되는 것으로 밝혀졌다. 이번 연구 결과는, (동물이 특정 활동을 관찰하거나 참여할 때 발화하는) 이러한 '거울뉴런(mirror neuron)'이 공격성 등의 복잡한 사회적 행동을 형성할 수 있음을 암시한다.
이번 연구에서 설명된 거울뉴런은, 진화적으로 '고대 뇌 영역'인 시상하부(hypothalamus)에서 처음으로 발견되었다. 이는 거울뉴런의 원래 목적이 '방어력 강화'와 궁극적인 '번식 성공'이었음을 암시한다고 저자는 추론한다. 이 논문은 2월 15일 《Cell》에 게재되었다((https://doi.org/10.1016%2Fj.cell.2023.01.022)).
"우리는 이제, 거울뉴런이 미러링(mirroring)하는 행동에 기능적으로 참여한다는 것을 증명했다"라고 이번 연구의 공동저자인 스탠퍼드 대학교 캘리포니아 캠퍼스의 신경과학자 니라오 샤(Nirao Shah)는 말했다. "이것은 거울뉴런에 대한 우리의 생각을 바꿨다."
원숭이의 비즈니스
1990년대에 원숭이에서 처음 발견된 거울뉴런은, 일반적으로 동물이 특정 행동을 취할 때 발화하지만 다른 동물이 같은 행동을 하는 것을 볼 때도 발화한다. 선행연구에서는 거울뉴런의 활동이 단순한 행동(예: 물체에 손 뻗기)과 관련된다고 기술했을 뿐, 싸움과 같은 복잡한 사회적 행동과의 관련성에 대해서는 언급하지 않았다.
"그러나 '거울뉴런의 활동이 인지 기능에 정확히 어떻게 기여하는지'에 대해서는 논란이 있어 왔다"라고 프랑스 리용 소재 인지과학 연구소의 신경행동학자 피에르 프란체스코 페라리(Pier Francesco Ferrari는) 말한다. 일부 연구자들은 "'동물이 행동을 관찰할 때와 행동 자체를 수행할 때 모두 거울뉴런이 발화한다'는 사실로 미뤄볼 때, 이러한 뉴런이 '다른 사람의 행동에 대한 고차원적 인식'에 관여하며, 어쩌면 공감에 기여한다는 것을 보여준다"라고 주장했다. 그러나 다른 연구자들은 이 이론을 뒷받침할 증거가 거의 없다고 반박했다.
대부분의 거울뉴런은 사회적 행동을 조절하는 뇌 영역인 전전두피질(prefrontal cortex)에서 발견되었다. 그러나 이번 연구의 공동저자인 스탠퍼드 대학교의 신경과학자 양태홍 박사와 동료들은 실험을 하던 중, 일부 연구자들이 공격 중주(attack centre)라고 불러 온 뇌 영역인 복내측 시상하부(VMH: ventromedial hypothalamus)에 거울뉴런이 있을지 모른다는 의문을 품었다. 즉, 2017년에 양 박사와 동료들은 '특정한 사회적 상황에서, 쥐의 VMH 뉴런을 활성화해도 공격성이 유발되지 않는다'는 사실을 발견했다(https://doi.org/10.1016%2Fj.neuron.2017.06.046). 이로 인해, 연구자들은 VMH에 (다른 개체의 행동에 민감한) 거울뉴런이 존재할 수 있다고 생각하게 되었다.
싸움으로 가득 찬 뉴런
양 박사와 동료들은, 수컷 생쥐들이 다른 쥐들이 싸우는 것을 지켜보는 동안 VMH 뉴런을 기록했다. 그 결과, 일부 VMH 뉴런이 '동물 자신이 공격적으로 행동할 때'와 '다른 동물이 그러는 것을 지켜볼 때' 모두 발화하는 것으로 나타났다. 연구자들은 유전적 표지자 시스템(genetic-marker system)을 사용하여, 이러한 뉴런이 '싸움의 방관자' 역할을 할 뿐만 아니라 '싸움을 유발'하는 데 필수적이라는 것을 보여주었다.
페라리는, 이번 연구가 '왜 동물이 거울뉴런을 가지고 있는지'에 대한 답을 제공하지는 못한다고 말한다. 그러나 그에 의하면, 이번 실험은 잘 수행되었으며 '거울뉴런이 공격성과 같은 사회적 행동에 필수적일 수 있음'을 암시한다. 예컨대, 싸움을 지켜보는 쥐의 거울뉴런(또는 VMH 뉴런을 포함하는 총체적 뉴런 시스템)은 어떤 동물이 그 싸움에서 이기는지를 인코딩할 수 있다.
"과학자들은 일찍이 '시상하부의 뉴런이 행동을 제어한다'는 것을 알고 있었지만, 이번 연구 결과는 '이 영역의 뉴런이 실제로 다른 동물의 사회적 경험을 감지하거나 반응할 수 있다'는 증거를 최초로 제시했다"라고 뉴욕시티 소재 NYU 랑곤 헬스(NYU Langone Health)의 사회신경과학자 린 다유(Dayu Lin)는 말했다. "후각에 크게 의존하는 동물 종의 시각적 단서(visual cue)에 이러한 뉴런이 반응한다는 사실이 특히 놀랍다"라고 그녀는 덧붙였다.
출처 https://www.nature.com/articles/d41586-023-00418-1