[연구동향] Cerebellar nuclei neurons projecting to the lateral parabrachial nucleus modulate classical fear conditioning
Cerebellar nuclei neurons projecting to the lateral parabrachial nucleus modulate classical fear conditioning
Cell Reports, 2023
(생리학교실,공동교신저자)
(생리학교실,공동교신저자)
(의과학과,제1저자)
이번 연구는 서울의대 생리학교실 이용석 교수 연구팀과 김상정 교수 연구팀이 공동으로 수행한 연구로, 생쥐의 외측 팔곁핵으로 투사하는 소뇌 핵 신경세포의 동정 및 전기생리학적, 조직학적, 광유전학적 방법 등을 이용한 해당 신경세포의 활성 조절과 관찰을 통해 소뇌가 어떻게 공포 학습과 같은 비운동성 기능을 위해 작동하는지 탐구한 연구이다.
공포와 불안은 인간을 비롯한 많은 동물에게 생존을 위해 필수적인 감정이며, 기존의 연구들은 편도체가 공포-불안 정서반응에 필요한 핵심 영역임을 규명하였다. 그러나 최근의 연구들은 공포-불안 정서 반응 처리를 위해 편도체뿐만 아니라 다른 뇌 영역들 또한 관여하고 있음을 보고하고 있으며, 이러한 관점에서 공포-불안 정서 반응을 뇌의 전체 네트워크 수준에서 이해할 필요성이 대두되고 있다.
소뇌는 균형 잡기, 걷기와 같은 운동 조절 기능에 필수적인 뇌 영역으로 알려져 있으나, 최근에는 보상 학습, 사회적 행동 그리고 공포 학습과 같은 비운동성 기능도 수행하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 소뇌가 어떤 뇌 영역과 상호 작용하여 여러 비운동성 기능을 수행하는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 본 연구팀은 소뇌의 출력 정보 전달을 담당하는 소뇌 핵 신경세포가 외측 팔곁핵과 시냅스 연결 및 신경회로를 형성하고 있으며, 해당 신경회로는 공포 학습의 기억 인출에 중요함을 확인했다.
소뇌 핵-외측 팔곁핵 신경회로는 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트를 매개하는 단일시냅스로 구성되어 있음을 확인했으며, 해당 시냅스는 공포 조건화에 의해 강화된다는 것을 광유전학 및 전기생리학적 접근을 통해 확인할 수 있었다. 공포 조건화 행동 실험 동안의 팔곁핵 투사 소뇌 핵 신경세포의 광유전학적 억제는 생쥐의 공포 기억 인출을 저해했으며, 이를 통해 소뇌 핵-외측 팔곁핵 신경회로가 공포 기억 인출에 필요함을 확인할 수 있다. 공포 조건화에 의해 강화된 소뇌 핵-외측 팔곁핵 신경회로의 광유전학적 활성화는 그 자체로 공포 반응을 유도할 수 있음을 확인했다. 또한 파이버포토메트리 기술을 통해 소뇌 핵에 연결된 외측 팔곁핵 신경세포가 공포 조건화 이후 조건 자극에 대해 조건 반응을 나타내는 것을 확인하였다.
이번 연구는 편도체 중심의 공포-불안 정서 반응을 넘어서 전체 뇌 수준의 공포-불안 정서 반응을 이해하는데 기여하며, 외상 후 스트레스 장애 (PTSD), 불안장애와 같은 비정상적 공포-불안 정서 처리가 야기하는 장애를 이해하고, 구체적 치료 표적 후보를 제공할 것으로 기대한다.
논문링크 : https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00302-9
