과학자들이 성인 인간 뇌의 가장 상세한 지도를 공개했는데, 이 지도에는 3,300가지 종류의 뇌세포 배열과 기능이 나타나 있다.
소뇌에 있는 큰 신경 세포인 푸르킨예 세포는 뇌의 뒤쪽 아래 부분에 위치해 있습니다. 사진: Steve Gschmeissner/Science Photo Library
인간 뇌세포 지도를 작성한 새로운 연구 결과가 10월 12일 Science, Science Advances , Science Translational Medicine 등 세 저널에 21편의 논문으로 발표되었습니다. 앨런 뇌과학 연구소의 신경과학자이자 이번 연구 논문 중 5편의 주저자인 에드 레인은 "단순한 뇌 지도가 아니라, 이전에는 불가능했던 극도로 높은 세포 해상도로 동물의 뇌를 관찰할 수 있는 완전히 새로운 분야를 열어주는 연구"라고 말했습니다.
이번 새로운 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 주요 프로젝트의 일환으로 수행되었습니다. 2017년에 시작된 이 프로젝트는 쥐, 인간, 그리고 영장류가 아닌 동물의 뇌에 있는 세포들을 분류하는 것을 목표로 했습니다.
지도화된 세포에는 전기적, 화학적 신호를 통해 소통하는 뇌세포인 뉴런과 그 외 세포들이 거의 같은 수로 포함됩니다. 성인 인간의 뇌에는 약 860억 개의 뉴런(오차 범위 ±80억 개)과 약 840억 개의 기타 세포가 있습니다.
연구팀은 전사 기법을 사용하여 각 세포에 있는 모든 RNA를 목록화했습니다. RNA는 단백질을 만들고 여러 중요한 기능을 수행하는 데 필요한 정보를 담고 있는 유전 분자입니다. 또한, 후성유전학 기법을 사용하여 DNA 표면에 있는 화학적 신호를 분석하고 유전자 사용 방식을 조절했습니다. 이 프로젝트에 포함된 개별 연구에는 수십만에서 수백만 개의 뇌세포에서 얻은 데이터가 포함되었습니다.
연구팀은 이러한 기술들을 결합하여 발달 중인 인간 뇌와 성인 뇌, 그리고 다람쥐원숭이( Callithrix )와 마카크( Macaca )를 비롯한 여러 영장류의 뇌에 대한 세포 지도를 만들었습니다. 이를 통해 인간과 영장류의 뇌를 직접 비교하고, 인간 뇌의 많은 세포 유형이 침팬지와 고릴라에서도 발견된다는 것을 보여주었습니다. 하지만 같은 세포 유형을 공유함에도 불구하고, 인간과 영장류에서 이러한 세포의 유전자 활동은 매우 다르며, 이는 세포 간 협력 방식의 차이로 이어집니다.
전례 없는 수준의 세밀함을 자랑하는 인간 두뇌 지도는 연구팀의 첫 번째 구상에 불과합니다. 다음 단계로 연구팀은 뇌간 등 뇌 깊숙한 곳에 위치한 수많은 새로운 뇌세포들의 기능을 밝혀내고, 다양한 세포의 유전자 활동이 신경 질환 발병에 어떻게 영향을 미치는지 규명하고자 합니다.
( 라이브 사이언스 에 따르면) 투 타오
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