정교한 움직임의 비밀…소뇌 '별세포'에서 찾았다[과학을읽다] 작성일 03-09 26 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">AI·계산모델·신경과학 결합해 운동 협응 발달 원리 밝혀<br>파킨슨 등 운동장애 연구는 물론 로봇·피지컬 AI 활용 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BWyOrohDka"> <p contents-hash="e931d638d67c75b28a49ef4f1913821d1550784bfd9bd9d1d1772c4221382aed" dmcf-pid="bYWImglwAg" dmcf-ptype="general">사람이 걷거나 달릴 때 나타나는 정교한 운동 협응 능력의 핵심 메커니즘이 소뇌의 비신경세포인 '별세포(astrocyte)'에서 비롯된다는 사실이 규명됐다. 뇌 발달 과정이 신경세포 중심으로만 이뤄진다는 기존 관점을 넘어, 신경세포와 교세포의 협력 구조가 운동 기능 성숙을 이끈다는 새로운 뇌 발달 개념을 제시한 연구다.</p> <div contents-hash="b32e5047b63862a750f176ed0ff0032f1dd5d5a6aca603dc2deb1d3b6efd50a3" dmcf-pid="KGYCsaSrco" dmcf-ptype="general"> <p>기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단 인지 및 교세포과학 그룹 이창준 단장과 홍성호 연구위원 연구팀은 소뇌의 별세포가 복잡하고 정교한 움직임을 가능하게 하는 신경회로 조절 메커니즘을 규명했다고 9일 밝혔다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="20522933050d2f2bc5cba99620c6859a2260aa215c9d97fac469cb8f26803daf" dmcf-pid="9HGhONvmAL" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="성장에 따른 소뇌 회로 변화와 운동 협응 차이를 나타낸 개념도. 어린 생쥐 개체에서는 신경세포 중심 회로에서 형성된 억제 신호가 주로 작용해 반복적이고 제한적인 보행 패턴이 나타난다. 반면 성체에서는 별세포가 억제 신호 조절에 함께 참여하면서 다양한 움직임을 유연하게 조합하는 운동 협응이 가능해진다. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/akn/20260309101036234rsnv.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="zEyOrohDcj" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/akn/20260309101036234rsnv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 성장에 따른 소뇌 회로 변화와 운동 협응 차이를 나타낸 개념도. 어린 생쥐 개체에서는 신경세포 중심 회로에서 형성된 억제 신호가 주로 작용해 반복적이고 제한적인 보행 패턴이 나타난다. 반면 성체에서는 별세포가 억제 신호 조절에 함께 참여하면서 다양한 움직임을 유연하게 조합하는 운동 협응이 가능해진다. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="76cc1869e37a748b1ffc4ccc58d974e5bf6097ccb646903dca4ef8f602418da4" dmcf-pid="2XHlIjTsan" dmcf-ptype="general"><strong>소뇌 억제 신호의 변화…별세포가 조절 주도</strong></p> <p contents-hash="3d7d47369f6e6d5deccb24f5f77cc3c83a1917e8aafd4f61f8ab092cf0ad055c" dmcf-pid="VZXSCAyOai" dmcf-ptype="general">소뇌에는 뇌 전체 신경세포의 70% 이상이 모여 있으며 그중 대부분은 과립세포(cerebellar granule cell)다. 이 세포는 신경전달물질 가바(GABA)에 의해 지속적으로 억제되는 '지속적 억제(tonic inhibition)'를 통해 활성이 조절된다. 연구진은 성장 과정에서 이 억제 신호의 조절 방식이 달라질 가능성에 주목했다.</p> <p contents-hash="d9eb5c6ea3fea4d1da90473c6f724020d5c1344699dc95e0f97a8ba016bfef4a" dmcf-pid="f5ZvhcWIjJ" dmcf-ptype="general">실험 결과 어린 생쥐에서는 억제성 신경세포가 방출한 가바가 지속적 억제를 담당했다. 그러나 성체 단계에서는 별세포가 '베스트로핀-1(Bestrophin-1)'이라는 이온 통로를 통해 가바를 직접 공급하며 억제 조절의 중심 역할을 하는 것으로 나타났다. 즉 성장 과정에서 소뇌 회로가 신경세포 중심 체계에서 신경세포와 별세포가 함께 조절하는 체계로 전환되는 것이다.</p> <p contents-hash="b45c856159b8a94290294d4e08f0d8f987f38b9466c7c76e626cdc0ebca6e0d8" dmcf-pid="415TlkYCkd" dmcf-ptype="general"><strong>소뇌 운동 협응의 열쇠…AI 행동 분석으로 확인</strong></p> <div contents-hash="c8111bf50dba5c021c7cbaa4c23c0460be325f9183795896053f739b86bc5225" dmcf-pid="8BqF5lpXce" dmcf-ptype="general"> <p>연구진은 이러한 변화가 신경회로 기능에 미치는 영향을 분석하기 위해 약 100만 개 신경세포를 포함하는 대규모 소뇌 신경회로 계산 모델을 구축했다. 시뮬레이션 결과 억제 조절의 중심이 별세포로 이동할수록 과립세포 간 간섭이 줄어들어 서로 다른 움직임 정보를 보다 독립적으로 처리할 수 있는 것으로 나타났다.</p> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fee1a8bd498c66e8eedeb4d41bbf78f203a3b03e67d689e7e00fd21f63bfc6d7" dmcf-pid="6bB31SUZcR" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="AI 기반 3차원 행동 분석을 통한 별세포 유래 가바의 운동 협응 기능 검증. (a) 다각도에서 촬영한 5대의 카메라 영상을 AI 기반 분석 시스템(AVATAR)으로 처리해 생쥐의 신체 주요 지점 좌표를 추출하고, 이를 바탕으로 3차원 골격 움직임을 재구성했다. (b) 재구성된 3차원 골격 데이터를 분석한 결과, 성체에서 별세포 유래 가바가 결손될 경우 사지 움직임의 독립성이 감소해 운동 협응 능력이 저하되는 것으로 나타났다. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/akn/20260309101037541yymq.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="q4jJR9LxNN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/09/akn/20260309101037541yymq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> AI 기반 3차원 행동 분석을 통한 별세포 유래 가바의 운동 협응 기능 검증. (a) 다각도에서 촬영한 5대의 카메라 영상을 AI 기반 분석 시스템(AVATAR)으로 처리해 생쥐의 신체 주요 지점 좌표를 추출하고, 이를 바탕으로 3차원 골격 움직임을 재구성했다. (b) 재구성된 3차원 골격 데이터를 분석한 결과, 성체에서 별세포 유래 가바가 결손될 경우 사지 움직임의 독립성이 감소해 운동 협응 능력이 저하되는 것으로 나타났다. 연구팀 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="576708c0129167b8d115f9d170a2791b42221e2a89bd3b8294e9122e67492438" dmcf-pid="PKb0tvu5oM" dmcf-ptype="general">또한 딥러닝 기반 3차원 행동 분석 시스템 'AVATAR 3D'를 활용해 생쥐의 움직임을 정밀 분석한 결과, 정상 성체 생쥐에서는 사지 움직임이 서로 독립적으로 조합되는 다양한 운동 패턴이 관찰됐다. 반면 어린 생쥐나 베스트로핀-1 유전자가 결손된 성체 생쥐에서는 움직임의 다양성이 크게 감소했다.</p> <p contents-hash="2a47c394bceaf8524cb6a5f5dcedcec0113a75581de6396ec59e6ac25ac1be71" dmcf-pid="Q9KpFT71kx" dmcf-ptype="general">연구진은 이를 통해 소뇌 별세포가 운동 협응 능력 성숙의 핵심 조절자임을 세포 수준뿐 아니라 실제 행동 변화에서도 확인했다고 설명했다.</p> <p contents-hash="9dbfbc45f7806b2053dfde4bf3afb2fcc304ba27df72144bf6e4eb6cb691a58b" dmcf-pid="x29U3yztNQ" dmcf-ptype="general">이창준 IBS 기억 및 교세포 연구단 단장은 "이번 연구는 뇌 발달 과정에서 신경세포뿐 아니라 별세포와의 상호작용이 중요한 역할을 한다는 점을 보여준 성과"라며 "발달성·퇴행성 운동장애 연구뿐 아니라 뇌 원리를 기반으로 한 로봇과 피지컬 AI의 운동 제어 기술 개발에도 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.</p> <p contents-hash="f1691152e7361bbed2d56259d2011c41cb66d48b7eed8b96c99103e6b513a936" dmcf-pid="yOsAaxEogP" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 국제학술지 '실험분자의학(Experimental & Molecular Medicine)'에 지난달 18일 온라인 게재됐다.</p> <p contents-hash="d493a79108291f628cdd642da5af1a98ffa7f03a56da1e30d6c1ea67fe377f09" dmcf-pid="WIOcNMDgA6" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 달 토양 모방해 병아리콩 재배 성공…'달 농사' 가능성 확인 03-09 다음 박지우, 올라운드 세계선수권 여자 1500ｍ 19위 …은퇴 선언 다카기 미호는 3위 03-09 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
