운동 기술을 익히는 과정에서 불필요한 신경 연결을 제거하는 역할을 별아교세포(Astrocyte)가 주도한다는 연구 결과가 나왔다. 별아교세포가 도파민 신호를 읽어 시냅스(Synapse)를 선택적으로 정리하며, 이 과정이 실제 운동 학습 능력과 직결된다는 내용이다.

기초과학연구원(IBS) 혈관 연구단 정원석 부연구단장 연구팀은 해당 결과를 2월 23일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 온라인 게재했다고 밝혔다. 공동 연구에는 KAIST와 UNIST 연구진이 참여했다.

시냅스의 생성과 제거는 그간 신경세포 중심으로 설명돼 왔다. 최근 별아교세포와 미세아교세포(Microglia)가 시냅스 조절에 관여한다는 사실이 알려졌으나, 실제 운동 학습에서의 구체적 작동 원리는 명확히 규명되지 않았다.

연구팀은 생쥐의 반복적 운동 학습 과정을 추적하며 고해상도 이미징으로 시냅스 변화를 관찰했다. 그 결과 학습이 진행될수록 별아교세포의 포식작용이 증가했으며, 이는 포식 수용체 MEGF10에 의해 매개됐다. 다른 교세포는 운동 학습 중 시냅스 제거에 거의 관여하지 않았다.

또한 대뇌 운동 피질의 신경 활동을 증가시키면 별아교세포의 시냅스 제거도 함께 증가했다. 도파민 신호를 조절했을 때는 선조체(Striatum)의 중간가시신경세포(Medium Spiny Neurons)에서 상반된 반응이 나타났다. D1 수용체 세포에서는 시냅스 제거가 감소해 연결이 강화됐고, D2 수용체 세포에서는 제거가 증가해 회로가 정리됐다. 이는 별아교세포가 도파민 신호에 따라 선택적 리모델링에 관여함을 보여준다.

정원석 부연구단장은 학습은 새로운 시냅스를 만드는 과정과 함께 불필요한 연결을 제거하는 재배선 과정이 포함된다고 설명하며, 이번 연구가 그 중심 기전을 규명한 것이라고 밝혔다. 연구진은 해당 결과가 파킨슨병 등 도파민 관련 질환의 이해에 기초 자료를 제공한다고 설명했다.