뇌와 학습 및 기억

신경과학에 지대한 영향을 미친 환자의 두뇌에 대한 재구성 연구를 통해서 기억을 만들어내는 부분인 해마부분이 없었음을 확인했다. 환자인 헨리 구스타프 몰라이슨 (Henry Gustav Molaison)의 뇌를 슬라이싱하고 재구성한 결과, 연구자들은 이 환자가 이미 신경과학에 미친 지대한 영향을 확인할 수 있었다. 해부학적 분석을 통해서 나타난 과학적인 발견은 그 다지 놀라운 것이 없다. 하지만 최근 학술지 <Nature Communication>에 발표된 논문에서 캘리포니아 주립대학 샌디에고 (UC San Diego)의 뇌관측연구소 (Brain Observatory)의 야코포 아네스 (Jacopo Annese)의 연구팀은 학습과 기억에 연관되는 뇌부분에 대한 과학자들의 추론을 확인하는 것은 중요한 일이라고 밝혔다.

영국 에든버러 대학에서 학습과 기억을 연구하고 있는 리처드 모리스(Richard Morris)는 “확실히 이번 확인연구는 중요하다. 이 환자는 고전적인 경우로 이번 연구를 많은 연구자들이 인용하게 될 것”이라고 말했다. 몰라이슨은 지금까지 환자 H.M.으로 알려졌으며 1953년에 외과의사인 윌리엄 스코빌 (William Scoville)이 간질을 치료하는 과정에서 뇌수술을 통해서 상당 부분의 해마를 제거했으며 새로운 기억을 저장하는 능력을 잃었다. 이것은 처음으로 해마가 근본적으로 기억과 연관된다는 증거를 제시한 수술이었다. H.M.은 광범위하게 인지신경과학자들에 의해서 연구되었다.

2008년 H.M.이 죽은 이후에 아네스는 정확하게 스코빌이 제거한 부분이 어느 부분인가를 발견하기 위한 연구를 시작했다. 스코빌은 수술과정을 스케치했으며 1990년대의 뇌이미징 연구는 이 스케치와 일치하는 병변을 확인하기도 했지만 약간 작았다. 하지만 뇌 이미지는 상대적으로 낮은 화상도를 갖고 있었기 때문에 아네스의 연구팀은 마이크로미터 수준을 분석하기로 결정했다. 대부분의 현대적인 신경병리적인 기술을 이용해서, 연구자들은 뇌를 2,401얇기의 단편으로 썰었으며, 매 30번째 단편을 각 세포의 세부사항과 투사를 위해서 착색했다. 이들은 이 단편을 가지고 이 뇌분에 대한 3차원 컴퓨터 모델을 만들었다.

그 결과는 해마 뒷부분의 일부가 남아있을 것이라고 생각되었던 부분이 실제로 존재했으며 예상했던 것보다 약간 더 크기가 컸다. 내후각 피질 (entorhinal cortex)을 포함해서 장기적인 기억을 확고하게 하는데 연관되는 회로에서 다른 해부학적인 구조와 연결이 끊어졌기 때문에 H.M.은 회복될 수 없었다. 이번 연구결과는 환자가 평생 복용해야 하는 항간질 약물인 페니토인 (phenytoin)에 의해서 대뇌에 일어난 손상을 확인할 수 있었으며 다른 노화의 전형적인 특징도 알 수 있었다.

이 뇌를 단편으로 자르는 수술은 53시간이 걸렸으며 웹캐스트를 통해 중계되었다. 이 웹캐스트를 본 영국의 연극감독은 H.M 의 일생을 다른 연극인 <2401 Objects>를 만들었으며 2011년 에든버러 페스티벌에서 시연되기도 했다.

출처: <네이처> 2014년 1월 28일 (Nature doi:10.1038/nature.2014.14607)
원문참조: Annese, J. et al. Nature Commun. http://dx.doi.org/10.1038/ncomms4122 (2014).

http://www.nature.com/news/postmortem-of-famous-brain-explains-why-its-owner-couldn-t-learn-1.14607

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