뇌연구원, 단기기억 오류 원리 규명…“ADHD 조기 진단 기반 마련”

신경활동 표류-행동 오류 직접 연결 관계 입증
"첨단 신경신호 해석 기술 발전에 단서 제공"

왼쪽부터 최준호 선임연구원(제1저자, 교신저자), 배성원 연수연구원(제1저자), 라종철 책임연구원(교신저자)./한국뇌연구원

국내 연구진이 단기기억 오류의 신경 메커니즘을 찾아 신경정신질환의 조기 진단의 기반을 마련했다.

한국뇌연구원은 감각·운동시스템 연구그룹 라종철 박사 연구팀이 단기기억 오류의 뇌 회로 메커니즘을 규명했다고 16일 밝혔다. 생쥐에서 기억이 유지되는 동안 뇌 신경세포의 신호 표류 현상을 발견, 신경 신호의 표류가 곧 행동 오류와 직결됨을 확인한 것이다.

라종철 뇌연구원 박사 연구팀은 "기억은 처음부터 잘못 입력되는 것일까, 아니면 시간이 지나면서 변질되는 걸까? 그리고 잘못 입력되거나 변질되는 정보를 시간에 따른 신경활성 기반으로 디코딩할 수 있을까?"라는 질문에서 연구를 시작했다고 전했다.

연구팀은 연구를 통해 공간 정보나 움직임을 배제한 상태에서 시각정보를 잠시 기억했다가 올바른 방향으로 반응해야 하는 '지연일치 행동과제'를 설계해 생쥐가 수행하게 했다. 그 과정에서 이광자 칼슘 영상법 등을 활용해 살아있는 생쥐의 후두정피질(PPC)의 신경세포 활동을 분석했다.

분석 결과, 기억이 유지되는 동안 뇌의 후두정피질의 신경신호가 점차 '다른 선택지'로 표류하는 현상이 관찰됐다. 이러한 표류는 결국 잘못된 행동의 선택, 즉 기억 오류로 이어졌다. 생쥐가 기억한 시각정보와는 다른 '오답'을 선택한 것이다.

연구팀은 이러한 신경활동의 표류가 행동 오류와 직접적으로 연결됨을 다양한 신경군집분석 방법을 통해 입증했다.

이를 토대로, 연구팀은 "기억이 제대로 입력되더라도 시간이 지나면 뇌 속 신호가 흐트러질 수 있다"는 과학적 근거를 제시하며, "왜 자꾸 깜빡할까?"라는 질문에 대한 하나의 해답을 제시했다는 설명이다.

교신저자인 라종철 책임연구원은 "이번 성과가 조현병, ADHD 등 단기기억 손상이 주요 증상으로 나타나는 신경정신질환의 기초 메커니즘을 밝히고, 조기 진단기반 마련에 중요한 밑거름이 될 것"이라며 "이번 연구는 단순히 기억오류 탐지 기술을 넘어, 뇌-기계 인터페이스(BCI) 등 첨단 신경신호 해석 기술의 발전에 중요한 단서를 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 한국뇌연구원 감각·운동시스템 연구그룹 최준호 선임연구원(제1저자·교신저자), 배성원 연수연구원(제1저자)이 참여했으며, 연구 결과는 권위있는 생물학 분야 국제학술지인 PLoS 바이올로지 최신호에 출판됐다.