학습과 기억을 돕는 '분자 제어 노브'

모든 기계에는 다양한 기능, 특히 스위치 켜기 및 끄기 메커니즘을 제어할 수 있는 제어판이 있습니다.

우리 뇌에도 뇌의 기능을 제어할 수 있는 뇌가 있다면 어떨까 궁금한 적이 있으신가요?

새로운 연구에 따르면 학습, 특히 기억과 관련된 뇌의 전기 신호를 조절하는 "볼륨 분자 손잡이"가 있다고 합니다.

이것은 신경 장애의 판도를 바꿀 수 있는 마스터 스위치 메커니즘이 될 수 있습니다.

마이클 호파와 그의 팀이 발표한 연구는 전기 신호를 조절하는 것이 어떻게 중요한 역할을 할 수 있는지를 시사합니다. 이 연구는 신호를 조절하는 분자의 확인을 중심으로 진행되었습니다.

연구의 배경이 되는 개념

시냅스는 신경 세포 사이에 전기 신호가 전달되는 접합부입니다.

이러한 전기 신호는 뇌에서 시냅스 간극을 통해 이동하는 화학적 신경 전달 물질로 변환됩니다. 연구팀은 전기 신호의 모양이 시냅스의 기능에 어떻게 도움이 되는지 설명했습니다.

신경 전달 중에 활성화되는 뉴런은 서로 다른 패턴을 가지고 있습니다.

이러한 모양과 숫자의 변화는 시냅스의 강화 또는 약화(시냅스 가소성이라고도 함)로 이어집니다.

시냅스 양쪽 끝에 있는 뇌 세포가 화학 신호를 지속적으로 교환하면 장기 강화(LTP)가 일어납니다.

이 LTP는 세포와 시냅스 사이의 신호를 향상시키고 시냅스를 강화합니다. 이 LTP는 해마라는 부위에서 뇌의 학습과 기억의 기초가 됩니다.

연구진은 뇌의 해마 영역에 초점을 맞춰 연구를 진행했습니다. 연구진은 이 영역의 시냅스를 통해 전달되는 신호가 유사하다는 것을 발견했습니다.

연구팀은 전기 신호 또는 '스파이크'가 디지털 신호가 아닌 아날로그 신호의 형태로 전달된다는 사실을 발견했습니다.

이 발견을 통해 연구진은 메커니즘을 더 명확하게 이해할 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 아날로그 신호를 통해 뇌 회로의 강도를 더 쉽게 조절할 수 있게 되었습니다.

이러한 전기 신호를 조절하는 분자도 발견되었습니다. Kvβ1 분자는 시냅스 전 작용을 넓혔습니다.

이 분자는 칼륨 전류를 조절할 뿐만 아니라 전기 신호를 형성하는 데도 도움이 됩니다.

이전에 실험을 수행했을 때 연구진은 생쥐에서 Kvβ1 분자를 제외했습니다. 곧 결과는 정반대의 반응을 보였고 쥐의 수면과 기억 주기에 큰 영향을 미쳤습니다.

이를 통해 시스템에서 분자가 수행하는 긍정적 인 작용을 확인했습니다.

이 외에도 이들의 연구는 단일 전기 임펄스가 어떻게 저주파 신호에서 더 많은 제어를 가능하게 하는 다중 비트 정보를 전송할 수 있는지를 밝혀냈습니다.

이는 우리의 뇌가 상상하는 것보다 훨씬 더 효율적이라는 것을 의미합니다. 기술적으로 우리의 뇌는 낮은 전기 신호로 초연산 작업을 수행합니다.

이들의 연구를 통해 빛을 이용해 전압과 신경전달물질을 측정하고 시냅스 연결 부위의 전기 신호를 측정할 수 있었습니다.

이를 통해 관점이 바뀌고 뇌 활동에 중요한 역할을 하는 분자 조절제 분야의 연구 범위가 넓어졌습니다.

이 발견은 제약업계에 완전히 새로운 길을 열어줍니다. 치매나 알츠하이머의 경우 새로운 약물 전달체를 발견할 수 있습니다.

분자 조절제는 완전한 뇌 능력을 활용하기 위한 열쇠가 될 수 있습니다. 우뇌 대사 경로를 찾으면 많은 신경계 질환을 치료할 수 있습니다.

배움은 결코 지치지 않는다는 말처럼 배움은 세상을 바꿀 수 있는 힘입니다. 이 발견은 의심할 여지없이 완전히 새로운 차원의 배움과 그것을 유지할 수 있는 힘으로 이어집니다.

연구 결과에 대해 자세히 알아보려면 아래 참고 자료를 확인하세요.

참조 :

조인하, 로렌 C. 판제라, 모벤 친, 스콧 A. 알피자, 제나로 E. 올베다, 로버트 A. 힐, 마이클 B. 호파. 칼륨 채널 서브 유닛 Kvβ1은 시냅스 촉진을위한 주요 제어점 역할을합니다. 미국 국립과학원 회보, 2020; 202000790

DOI: 10.1073/pnas.2000790117

학습과 기억을 돕는 뇌의 '분자 조절 손잡이'