성인기에도 뇌가 스스로 감각 처리 회로를 재구성하며 인지 정밀도를 높인다는 연구 결과가 나왔다. 어린 시절 ‘결정적 시기’ 이후에는 뇌 회로가 고정된다는 기존 통설을 뒤집는 성과다.대구경북과학기술원(이하 DGIST) 뇌과학과 고재원 교수팀과 연세대학교 생명공학과 정은지 교수팀은 공동연구를 통해 성인기에도 뇌의 ‘감각 검문소’로 불리는 시상망상핵(TRN)이 정교하게 재구성되며 이 과정이 고해상도 감각 인지에 필수적이라는 사실을 세계 최초로 규명했다고 24일 밝혔다. 연구 결과는 지난 18일 세계적 뇌과학 학술지 Neuron 온라인판에 게재됐다.시상망상핵은 시상과 대뇌피질 사이에서 감각 정보를 선택적으로 조절하는 억제성 신경핵으로, 외부 자극이 피질로 전달되기 전 이를 걸러내는 ‘감각 필터’ 역할을 한다. 그동안 학계는 이 회로가 아동기 ‘결정적 시기’를 지나면 구조적으로 고착된다고 봤다.그러나 연구팀은 생쥐 모델의 발달 단계를 정밀 분석한 결과, 청소년기에서 성인기로 이행하는 과정에서 TRN 회로가 재구성을 거친다는 사실을 확인했다. 성인기에 접어들면서 TRN으로 들어오는 특정 흥분성 입력이 감소하고, 그 결과 미세한 촉감 차이를 구별하는 능력이 강화됐다. 연구팀은 이를 성인 뇌가 감각 정보 처리 방식을 최적화하기 위해 회로를 능동적으로 조정하는 성숙 과정으로 해석했다.또 연구팀은 이 과정의 핵심 분자로 시냅스 접착단백질 ‘LRRTM3’를 지목했다. TRN에 특이적으로 풍부한 LRRTM3는 신경세포 간 연결을 정교하게 조절해 성인형 고해상도 감각 인지 모드로의 전환을 돕는 것으로 나타났다. 실제로 TRN에서 LRRTM3 유전자를 제거한 생쥐는 성인기에 나타나야 할 회로 정교화가 충분히 이뤄지지 않았고, 미세 촉감 구별 능력도 현저히 저하됐다.연구팀은 이번 성과가 자폐 스펙트럼 장애, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 조현병 등 감각 정보 처리 이상이 동반되는 신경정신질환을 회로 수준에서 이해하는 단서를 제공한다고 설명했다. 성인기 이후에도 뇌 가소성이 지속된다는 점을 구체적으로 제시함으로써 향후 감각 인지 기능 회복을 겨냥한 치료 표적 발굴과 회로 기반 신경조절 전략, 디지털 치료·재활 기술 개발에도 기여할 것으로 기대된다.이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 리더연구사업, 삼성미래기술육성사업, 중견연구사업, 세종펠로우십 등의 지원을 받아 수행됐다. 이동수 박사(연세대)와 한경아 충남대 교수가 공동 제1저자로 참여했다.