시냅스 전달은 신경계에 연료를 공급하는 핵심 과정입니다.
시냅스가 없다면 세포가 소통할 수 없으므로 예를 들어 뜨거운 난로에서 손을 뗄 수 있는 방법이 없습니다.
이제 일본의 저명한 이화학연구소 뇌과학센터의 과학자들이 생쥐에서 채취한 세포 배양 모델을 통해 시냅스 활동의 새로운 발달을 발견했습니다.
시냅스 활동이란 무엇인가요?
시냅스 활동은 신경계의 모든 작동에 핵심적인 역할을 합니다.
시냅스는 두 뉴런 사이 또는 뉴런과 샘 또는 근육 세포 사이의 세포 간 신경 충동 전달 부위입니다.
후자는 반응성 운동과 같은 필수적인 신체 기능을 조정하는 메시지를 보냅니다.
그러나 전자는 학습과 기억 형성에 기여할 수 있습니다.
과학자들은 이러한 신경 활동의 이면에 있는 과정을 지속적으로 연구하고 있습니다.
이제 메디컬 엑스프레스는 이화학연구소 신경과학자들이 생쥐의 신경세포 활동이 어떻게 “동적으로 조정”되는지에 대한 놀라운 메커니즘을 발견했다고 보도했습니다.
특히 연구진은 일부 시냅스가 활성화되는 반면 다른 시냅스는 조용해지는 것을 목격했는데, 이는 기억 형성을 촉진하는 것처럼 보였습니다.
시냅스 활동과 성상 세포 연구하기
메디컬 엑스프레스에 따르면, 고다 유키코 연구원은 학습과 기억 형성의 신경 과정, 즉 위에서 언급한 뉴런 간의 커뮤니케이션을 이해하기 위해 RIKEN 팀을 이끌고 있습니다.
고다는 오랫동안 개별 시냅스의 강점을 이해하기 위한 노력을 기울여 왔습니다.
예를 들어, 2016년 연구에서 고다의 연구팀은 쥐의 뇌에서 세포를 배양하여 서로 다른 유형의 뉴런 간의 시냅스 연결을 연구했습니다.
이 연구에서 연구팀은 성상교세포가 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다는 사실을 확인했습니다.
그렇다면 성상 세포란 정확히 무엇일까요?
성상 세포가 시냅스 연결에 미치는 영향
성상교세포는 뇌의 필수 기능을 지원하는 세포입니다.
이 세포는 또한 뉴런보다 훨씬 더 많을 정도로 매우 풍부합니다.
2016년 연구에서 고다의 연구팀은 성상세포가 활성 시냅스의 강화와 비활성 시냅스 연결의 약화 등 특정 시냅스 활동을 담당한다는 사실을 발견했습니다.
하지만 연구팀은 더 많은 것을 알고 싶었고, 이것이 2021년 가을에 발표된 가장 최근의 연구 결과입니다.
성상세포가 시냅스 연결에 미치는 영향을 이해하기 위해 연구팀은 신경전달물질인 N-메틸-D-아스파르트산염(NMDA)의 수용체를 탐구했습니다.
이를 위해 연구진은 마우스 모델에서 채취한 세포 배양, 특히 기억이 형성되는 해마에서 채취한 배양액을 사용했습니다.
세포 배양 모델에서 성상 세포 조작하기
성상교세포가 시냅스 활동에 미치는 영향을 알아보기 위해 고다 박사팀은 마우스 성상교세포의 NMDA 수용체 활동을 방해했습니다.
연구진은 시냅스의 시냅스 전 단계에서 뚜렷한 효과를 확인했습니다.
먼저, 연구팀은 성상교세포의 NMDA 수용체 활동을 변경하면 입력 뉴런의 말단을 조절하는 데 도움이 된다는 것을 관찰했습니다.
또한 성상 세포 입력과 수용 뉴런 사이의 시냅스 활동이 더 균일하다는 것을 발견했습니다.
궁극적으로 이것은 NMDA 수용체가 해마 성상교세포에서 시냅스 전 강도의 광범위한 분포를 보장한다는 것을 시사합니다.
즉, 시냅스 기능의 이러한 변화는 시냅스 전달을 통해 기억의 강화를 촉진할 수 있습니다.
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고다의 연구팀은 현재 해마 성상교세포에서 NMDA 수용체의 활동을 더 광범위하게 탐구하면서 연구 결과를 더 깊이 이해하기 위해 노력하고 있습니다.
추가 연구를 통해 연구팀은 동물 행동에서 시냅스 전 강도의 광범위한 분포가 특히 공간 및 맥락 학습과 관련하여 미치는 영향에 대한 결론을 도출할 수 있습니다. Scantox는 1977년부터 최고 수준의 발견, 규제 독성학 및 CMC/분석 서비스를 제공하는 GLP/GCP 준수 임상시험수탁기관(CRO)인 Scantox의 계열사입니다.
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