뇌 부위별 발생은 어디서 갈라졌나…스탠퍼드대 연구가 추적한 후뇌

뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 만들어진다는 설명에 이의를 제기하는 연구가 나왔다.

네이처 신경과학에 실린 연구에서 스탠퍼드대 연구팀은 발생 초기부터 전뇌·중뇌와 후뇌가 서로 다른 전구세포에서 형성된다는 근거를 제시했다.

이 연구가 다룬 것은 종의 진화가 아니라 배아에서 뇌가 만들어지는 과정이다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 뇌의 구획이 아니라 초기 뇌관에 생기는 세 마디를 가리킨다.

전뇌는 대뇌와 해마, 시상, 망막으로 발달하고, 중뇌는 뇌 가운데 부분이 된다. 후뇌는 소뇌와 뇌교, 연수로 자란다.

뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 유래한다는 설명은 네덜란드 발생학자 피터 니우코프가 1952년 제시한 뒤 정설로 여겨졌다.

그러나 만능줄기세포 실험에서 전뇌·중뇌 세포는 얻어도 후뇌 세포는 만들기 어려웠고, 연구자들은 후뇌의 출발점이 다를 가능성에 주목했다.

카일 로 교수팀은 생쥐 배아에서 전뇌·중뇌와 관련된 Otx2 유전자는 파랗게, 후뇌와 관련된 Gbx2 유전자는 빨갛게 표시해 발생 과정을 추적했다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 분리돼 나타났다.

연구팀은 이를 근거로 앞쪽 신경외배엽과 뒤쪽 신경외배엽이라는 두 전구세포 계통을 구분했다.

연구팀은 인간 만능줄기세포에서도 후뇌 전구세포를 만드는 데 도전했다.

기존 방식으로는 전뇌·중뇌 전구세포만 만들어졌지만, 후뇌 전구세포가 되도록 하는 추가 조건을 찾아내 이를 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데 성공했다.

후뇌는 호흡·섭식·수면 같은 생명 유지 기능과 맞닿아 있다.

후뇌 운동뉴런은 얼굴과 목 근육을 움직이므로 손상되면 씹거나 삼키기 어려워질 수 있고, 음식물이 기도로 넘어가 폐렴을 일으킬 위험도 있다.

루게릭병이나 척수근위축증이 진행될 때 나타날 수 있는 증상이다.

인공지능이 흉내 내는 기능은 주로 전뇌, 그중 대뇌피질의 일부인 반면, 후뇌 연구는 생명을 유지하는 뇌 기능을 이해하는 데 중요하다.