‘뇌 부위별 진화적 기원이 다르다는 연구’의 실제 초점은 발생 과정

네이처 신경과학에 실린 스탠퍼드대 카일 로 교수팀의 연구는 뇌 부위의 진화 계통이 아니라 배아에서 뇌가 만들어지는 과정을 추적했다.

연구진은 전뇌·중뇌와 후뇌가 서로 다른 두 전구세포에서 출발한다고 제시했다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 뇌의 구획이 아니라 발생 초기 뇌에 생기는 세 마디의 이름이다.

전뇌는 대뇌·해마·시상·망막으로, 중뇌는 뇌 가운데 부분으로, 후뇌는 소뇌·뇌교·연수로 자란다.

1952년 네덜란드 발생학자 피터 니우코프는 뇌 전체가 외배엽에서 나온 한 종류의 전구세포로 만들어진다고 설명했고, 이 견해가 오랫동안 정설로 받아들여졌다.

외배엽은 배아의 바깥층으로, 뇌와 척수 같은 중추신경계가 생기는 바탕이다.

새 의문은 만능줄기세포 실험에서 나왔다. 기존 방식으로는 전뇌·중뇌 세포를 얻을 수 있었지만 후뇌 세포는 만들기 어려웠다.

연구팀은 생쥐 배아에서 전뇌·중뇌 관련 Otx2 유전자는 파란색, 후뇌 관련 Gbx2 유전자는 빨간색으로 표지해 발생을 추적했다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 나뉘어 나타났으며, 이는 전구세포 단계부터 두 유전자가 각각 전뇌·중뇌와 후뇌로 이어지는 세포군에서 따로 발현된다는 뜻이다.

연구팀은 이들을 각각 ‘앞쪽 신경외배엽’과 ‘뒤쪽 신경외배엽’이라고 이름 붙였다.

연구팀은 후뇌 전구세포가 되는 추가 조건을 찾아 인간 만능줄기세포를 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데도 성공했다.

후뇌는 호흡·섭식·수면 같은 기본 기능을 맡고, 후뇌 운동뉴런은 얼굴과 목 근육에 연결돼 있다.

손상되면 씹거나 삼키기 어려워지고 음식물이 기도로 넘어가 폐렴으로 이어질 수 있다.

이런 증상은 루게릭병이나 척수근위축증이 진행될 때 나타날 수 있다.

칼럼은 AI가 대뇌피질 기능의 일부를 모사하는 동안, 생명을 유지하는 뇌 연구는 이제 출발선에 섰다고 평가했다.