뇌의 앞·중간·뒷부분은 어떻게 생겼나? 전뇌·중뇌와 후뇌의 기원 연구

네이처 신경과학에 실린 스탠퍼드대 연구는 뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 만들어진다는 기존 설명에 의문을 제기했다.

연구팀은 전뇌·중뇌와 후뇌가 서로 다른 전구세포에서 출발한다고 제시했다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 기관의 이름이 아니라 발생 초기 관 모양 뇌의 앞쪽에 생기는 세 마디를 가리킨다.

전뇌는 대뇌·해마·시상·망막으로 자라고, 중뇌는 뇌 가운데 부분이 된다. 후뇌에서는 소뇌·뇌교·연수가 만들어진다.

뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 유래한다는 관점은 네덜란드 발생학자 피터 니우코프가 1952년 양서류 연구를 바탕으로 제시한 뒤 정설로 받아들여져 왔다.

새 설명의 실마리는 줄기세포 실험에서 나왔다.

만능줄기세포로 만든 뇌 전구세포에서는 전뇌·중뇌 세포를 얻을 수 있었지만 후뇌 세포는 만들기 어려웠다.

카일 로 교수팀은 생쥐 배아의 초기 외배엽에서 두 종류의 전구세포가 생기는지 추적했다.

전뇌·중뇌에서 발현되는 Otx2 유전자에는 파란색, 후뇌의 Gbx2에는 빨간색 표지를 붙였다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 따로 나타났고, 연구팀은 각각을 ‘앞쪽 신경외배엽’과 ‘뒤쪽 신경외배엽’으로 이름 붙였다.

연구팀은 후뇌 전구세포가 되는 추가 조건을 찾아내 인간 만능줄기세포에서 이를 만들고, 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데 성공했다.

후뇌 운동뉴런은 얼굴과 목 근육에 연결돼 있어 손상되면 씹거나 삼키기 어려워질 수 있다.

루게릭병이나 척수근위축증 환자도 병이 진행되면서 이런 증상을 겪는다.

후뇌는 숨 쉬기·먹기·자기 같은 기본 기능에도 관여해 생명 유지에 중요하다.

칼럼은 대뇌피질의 사고 기능을 모방하는 AI와 대비하며, 후뇌의 생명 유지 기능을 연구하는 일이 이제 출발선에 있다는 점을 짚는다.