물리적인 기억의 실체를 밝혀내어,사람들의 삶의 질 향상으로 연결하고 싶다.(3/5)

물리적인 기억의 실체를 밝혀내어,

사람들의 삶의 질 향상으로 연결하고 싶다.(3/5)

「‘기억’ 연구를 사회에 응용하기 위한 기술 개발」.

 

 

7, 빛 조사에 의한 기억 소거 실험 예

이 기억 과제에서는 밝은 방과 어두운 방이 문으로 나뉘어 있으며, 먼저 마우스를 밝은 방 쪽에 넣습니다. 그 후 어두운 방으로 통하는 문을 열면, 마우스는 밝은 곳을 싫어하기 때문에 30초 이내에 어두운 방으로 이동합니다. 그러나 어두운 방에서 전기 충격을 받으면 위험을 학습하게 되고, 이틀째 같은 테스트를 하면 어두운 방으로 이동하는 데 걸리는 시간이 점점 길어집니다. 이 이동 시간의 길이로 기억의 유무나 강도를 판단합니다. 학습 전후의 여러 시점에서 해마라는 뇌 영역에 광섬유로 빛을 조사했습니다. 그러자 전기 충격 후 2~10분 사이에 빛을 조사하면 기억이 소거되는 것으로부터, 해마에서는 학습 직후에 기억이 형성되고 있다는 것을 알 수 있었습니다.

 

8, 그 처치에 사용하는 것이 바로 빛을 이용해 기억을 지우는 기술인데, 대체 어떤 기술일까요?

“먼저, 뇌 속에서 기억이 어떻게 저장되는지부터 설명드리겠습니다.

뇌에서는 신경세포들끼리 시냅스라고 불리는 구조를 통해 정보를 전달합니다. 정보를 받는 쪽 시냅스의 끝에는 약 1마이크론 크기의 가시(spine)라는 구조가 있고, 이 가시가 커짐으로써 정보 전달 효율이 높아집니다. 특정 뇌 영역의 정보 전달 효율이 좋아진다는 것은 즉 기억이 형성되었다는 것을 의미하므로, 실질적으로 이 가시가 장기적으로 커져 있는 상태가 ‘기억이 저장된 상태’와 동일하다고 볼 수 있습니다. 즉, 해마의 신경세포에 있는 가시가 커짐으로써 해마에 기억이 만들어진다고 생각되는 것입니다.

전문적으로는 이 가시의 증대를 ‘시냅스 장기강화 (Long term potentiation, LTP)’라고 부릅니다. LTP에는 다양한 물질이 관여하는데, 특히 중요한 것이 ‘코피린’이라는 단백질입니다. 코피린은 뇌가 학습으로 인한 자극을 받으면 가시에 모여 가시가 커지도록 돕는 역할을 합니다. 그래서 저는 유전자 변형 기술을 이용해, 빛을 쬐었을 때만 파괴되도록 조작된 코피린이 마우스의 해마와 전대상피질에 생성되도록 했습니다. 이를 통해 빛을 조사한 시점과 그 뇌 영역에서만 코피린을 파괴해 LTP를 해제하는 데 성공했습니다. 이 기술을 이용함으로써 기억이 형성되는 시점과 장소를 정확히 파악할 수 있게 된 것입니다.”

 

광감작 단백질과 코피린을 융합한 단백질을 사용. 빛을 조사하면 광감작 단백질에서 활성산소가 발생해 코피린을 특이적으로 불활성화할 수 있다.

오른쪽: 빛에 의해 LTP가 해제된 것을 보여주는 실험 예. 이광자 현미경으로 가시와 코피린을 관찰했다. 빨간색은 가시 형태를, 초록색은 코피린의 양을 나타낸다. LTP를 유도하면 코피린이 집적되어 가시가 확대된다. 그 후 빛을 쬐어 코피린을 불활성화하면 가시 내의 코피린이 감소하고 가시가 축소된 것으로부터 LTP가 해제되었음을 알 수 있다 (17분 시점의 이미지 오른쪽 위에 있는 바는 1마이크론 길이를 나타냄).

* 일본어원문=記憶の物理的な実体をつきとめ、人々の生活の質の向上につなげたい。「『記憶』研 究を社会応用するための技術開発」

* 출처=note