유연한 행동 선택을 위한 뇌 기전 연구


Keio 의대 Tanaka Kenji (田中謙二) 교수팀은 쥐를 이용한 실험에서 목표를 향해 행동을 시작하기 위해서는 북측선조체 (ventral striatum) 영역의 바깥 부위에 존재하는 '동기 뉴런' 활동 증가와 함께 안쪽 부위에 존재하는 '변덕 뉴런'의 활동 저하가 필요함을 발견했다고 2017년 10월 9일 Current Biology에 발표

연구진은 이전 연구에서 목표를 향해 행동할 때에는 복측선조체 바깥부위에 존재하는 신경세포 (동기 뉴런)를 활동시키는 것이 필요하며, 이 '동기 뉴런'에 이상이 생기면 의욕부진에 빠지는 것을 발견하고 이를 2017년 2월 Nature Communications에 발표 [2]

이번 연구에서는 배고픈 쥐를 먹이가 나오는 레버와 먹이가 나오지 않는 레버가 있는 상자에 넣고, 목표와 다른 행동을 "억제"하는 뇌 메커니즘을 연구

쥐는 시행 착오 후, 왼쪽의 레버를 누르면 먹이를 준다는 것을 학습하고 레버를 누르게 되는 데, 이 때 복측선조체의 내측부 및 외측부의 신경 활동을 측정

목표(먹이)를 향해 레버를 누르려 하면 복측선조체 바깥부위 '동기뉴런'의 활동이 증가하고 안쪽부위 변덕뉴런의 활동이 저하

인위적으로 바깥부위의 변덕뉴런의 활동을 저하시키면, 레버를 눌르는 시간이 지연됨

안쪽부위의 변덕뉴런을 인위적으로 자극하면 렙를 누르는 시간은 동일하나 목표와 무관한 레버를 누름

뇌 영역 중 안쪽 부위에 존재하는 신경 세포 (변덕 뉴런)가 활성화하면 불필요한 행동이 증가

정답 레버를 역전시켰을 때, 변덕 뉴런을 자극하면 새로운 규칙의 학습이 빨라짐. 즉 이 변덕 뉴런은 목표가 변경된 때에는 활동 억제를 벗어난 유연한 행동 선택이 가능하게 하는 역할을 수행

이 연구는 융통성 적응장애와 강박장애 등의 병태와 주의력결핍 과잉행동 장애 등의 병태를 이해하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대됨

[1] Tsutsui-Kimura, I., Natsubori, A., Mori, M., Kobayashi, K., Drew, M. R., de Kerchove d’Exaerde, A., ... & Tanaka, K. F. (2017). Distinct Roles of Ventromedial versus Ventrolateral Striatal Medium Spiny Neurons in Reward-Oriented Behavior. Current Biology.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217311016?via%3Dihub

https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2017/9/29/28-24433/

[2] Tsutsui-Kimura, I., Takiue, H., Yoshida, K., Xu, M., Yano, R., Ohta, H., ... & Watanabe, M. (2017). Dysfunction of ventrolateral striatal dopamine receptor type 2-expressing medium spiny neurons impairs instrumental motivation. Nature Communications, 8.

https://www.nature.com/articles/ncomms14304?WT.feed_name=subjects_neurology

https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2017/2/2/28-19536/