뇌신경세포의 가지돌기 가시 중 일부 모양을 조작하면 신경세포의 흥분성이 줄어들고 도박중독 행동을 조절할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

김정훈‧김화영 연세대 의대 생리학교실 교수‧곽명지 연구원과 최세영 서울대 치의학대학원 생리학교실 교수‧최수정 연구원팀은 대뇌 측좌핵에서 발현하는 단백질을 인위적으로 조작해 가지돌기 가시(dendritic spine)의 모양을 바꾸면 위험 선택 행동의 변화를 유도할 수 있다고 28일 밝혔다.

측좌핵(側坐核, nucleus accumbens, NAc 또는 NAcc)은 대뇌기저핵에서 꼬리핵(미상핵) 머리와 조가비핵이 융합된 부위 측면에 기대어 있는 신경핵이다.

   위험회피군 측좌핵 내 라딕신 과발현 후 버섯 가시의 모양 변화

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘프로그레스 인 뉴로바이올로지’(Progress in Neurobiology, IF=6.7) 최신호에 ‘Manipulation of radixin phosphorylation in the nucleus accumbens core modulates risky choice behavior’라는 제목의 논문으로 게재됐다.

중독 환자 대부분은 부정적인 결과가 예상돼도 중독원인 물질에 의한 희열 또는 중독 대상 그 자체를 얻기 위해 위험을 감수하는 경향이 있다. 이러한 특징은 약물중독뿐 아니라 도박중독과 같은 행위중독 환자에서도 나타난다. 

그동안 도박중독 연구는 사람을 대상으로 제한적으로 이뤄졌지만, 동물모델을 통해 뇌 단백질을 조작하고 위험 선택 행동의 뇌 기전을 심도 있게 분석한 연구는 이번이 처음이다.

연구팀은 실험용 쥐를 도박성 게임 훈련을 통해 한 번에 얻는 보상의 크기는 작지만 최종적으로 더 많은 보상을 얻게 되는 선택지를 선택하는 위험회피군과, 반대로 한 번에 얻는 보상의 크기는 크지만 최종적으로 더 적은 보상을 얻게 되는 선택지를 선택하는 위험추구군으로 분리했다.

이들 쥐에서 대뇌 측좌핵의 전기생리적 성질을 측정한 결과 위험회피군에 비해 위험추구군의 세포흥분성이 떨어져 있었다. 

연구팀은 신경세포 내 가지돌기 가시의 성숙도를 조절하는 라딕신(radixin)과 유사한 활성을 띠는 Rdx T564D이란 인산화 모방 단백질(phosphomimetic pseudo-active mutant form of radixin)을 바이러스에 실어 위험회피군 측좌핵에서 과발현시켰다.

그 결과 위험회피군의 측좌핵 내 가지돌기 가시 중 버섯 모양의 가시 상당수의 머리가 작아졌으며 세포흥분성도 감소했다. 이러한 모양 변화는 위험추구군의 가지돌기 가시 상태와 비슷했다. 실제로 위험회피군 쥐는 라딕신을 제공받은 후 위험추구 성향이 증가했다.

김정훈 교수는 “이번 연구는 위험 선택 행동의 유형에 따라 측좌핵의 가지돌기 형태 및 전기생리적 특성에 차이가 나타나며 가지돌기 형태를 인위적으로 조작하면 위험 선택 행동을 조절할 수 있다는 것을 규명했다는 것에 의의가 있다”며 “도박중독질환에 취약한 의사결정 장애의 뇌과학적 기전을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 주관하는 기초연구실지원사업과 중견연구자지원사업의 지원을 받았다.