18년 만에 수컷 초파리 뇌 지도 ‘커넥톰’ 완성

뉴런 16만 개 연결한 신경 회로도 척추동물로 확대하는 연구 진행 수컷 초파리의 중추신경계를 구성하는 뉴런 일부의 신경 연결지도(커넥톰). HHMI 자넬리아 연구캠퍼스 제공 수컷 초파리의 중추신경계를 구성하는 16만6000개 이상의 뉴런을 연결한 전체 신경 연결지도인 ‘커넥톰’이 완성됐다. 감각정보를 받아 행동으로 이어지는 신경회로를 추적하고 성별에 따른 행동 차이를 분석하는 데 활용될 것으로 기대된다. 미국 하워드휴스의학연구소(HHMI) 자넬리아 연구캠퍼스 연구팀과 구글리서치, 영국 분자생물학연구소, 케임브리지대 공동연구팀은 성체 수컷 초파리의 뇌와 복부신경삭 커넥톰을 구축한 연구 결과를 국제 학술지 ‘셀’에 3일(현지 시간) 공개했다. 커넥톰은 뇌의 신경세포 연결을 종합적으로 표현한 뇌 회로도다. 중추신경계는 뇌와 복부신경삭으로 구성된다. 복부신경삭은 뇌와 몸을 연결해 감각정보를 뇌로 전달하고 뇌의 운동 명령을 몸으로 보내는 신경조직이다. 초파리 전체 중추신경계의 신경 연결망을 완성하려는 시도는 2008년 시작됐다. 연구팀은 2020년 초파리 뇌 절반에 해당하는 약 2만5000개 뉴런의 연결망인 ‘헤미브레인’을 공개했다. 당시 가장 크고 정교했다. 이번엔 분석 영역을 뇌와 복부신경삭을 아우르는 중추신경계 전체로 확장했다. 수컷 초파리의 전체 중추신경계를 구현한 최초의 커넥톰으로 뇌와 양쪽 시엽, 복부신경삭의 모든 뉴런을 포함한다. 커넥톰 분석 결과 수컷에게만 존재하는 약 100종의 중간뉴런이 중앙뇌에서 복잡한 네트워크를 이루며 구애와 공격 등 수컷 특유의 행동을 조절하는 것으로 나타났다. 시각 회로 분석에서는 눈에서 들어온 신호가 예상보다 뇌 깊숙한 곳까지 전달돼 초파리 전체 뉴런 유형의 절반 이상이 시각 처리에 관여하는 것으로 나타났다. 연구팀은 초파리에게서 확보한 커넥톰 기술을 척추동물의 뇌로 확대하는 연구를 진행 중이다. 현재 투명한 몸을 가진 ‘제브라피시’ 유생의 전뇌 커넥톰을 구축하면서 행동 중 나타나는 뉴런 활성 정보를 함께 수집하고 있다. 연구를 이끈 게리 루빈 자넬리아 연구캠퍼스 초대 총괄책임자는 20년 전 시도에선 회의적인 시각도 있었다며 “여러 분야의 연구자들이 힘을 합쳐 커넥톰 제작 효율을 1000배 이상 높인 덕분에 이번 커넥톰을 완성했다”고 밝혔다. 문혜원 동아사이언스 기자 moony@donga.com© dongA.com All rights reserved. 무단 전재, 재배포 및 A...