우리의 생체리듬은 뇌의 신진대사에 따라 달라집니다.

우리 삶의 리듬은 낮과 밤의 변화에 따라 달라지지만, 그 주된 동인은 햇빛이 아니라 신체의 소위 '내부 시계'인 일주기 리듬입니다. 일주기 리듬은 신체의 생물학적 과정의 강도 변화를 담당합니다.

이러한 리듬의 주기는 약 24시간에 해당합니다. 특히, 인간의 수면-각성 주기는 외부 요인이 아닌 체내 생체 리듬에 주로 의존한다는 것이 실험적으로 입증되었습니다.

포유류의 경우, 일주기 리듬은 시상하부에 있는 시상하부 상핵이라는 작은 뇌 영역에서 생성됩니다.

일리노이 대학교 생물학과 마사 길렛 교수가 이끄는 새로운 연구에 따르면, 시상핵(suprachismal nucleus)이 뇌 자체의 대사, 특히 세포 내 화학 에너지의 생성과 이동을 조절한다는 사실이 밝혀졌습니다. 연구진은 주로 쥐와 생쥐의 시상핵 조직에서 일어나는 산화-환원 반응이라는 현상에 주목했습니다.

산화-환원 반응에서 분자는 전자를 내주고(산화) 전자를 얻습니다(환원). 연구자들은 시교차상핵에서 일어나는 이러한 과정들이 24시간 주기를 가지며, 비유적으로 말하면 뇌세포의 통신 채널을 열고 닫는다는 것을 발견했습니다.

마사 길렛 교수는 이 발견의 중요성을 다음과 같이 설명했습니다. "뇌의 언어는 전기 신호에 기반합니다. 이 언어는 뇌의 한 부분에 있는 세포들이 서로에게, 그리고 다른 부분에 어떤 신호를 보내는지 결정합니다. 핵심적인 발견은 시교차상핵이 외부의 개입 없이도 내부적인 대사 진동을 통해 체내 생체 시계를 활성화한다는 것입니다."

"대사가 뇌 활동에 '기여한다'고 항상 생각되어 왔지만, 우리는 대사가 뇌 활동의 일부임을 증명했습니다. 우리 연구는 세포 대사 상태의 변화가 신경 활동의 결과가 아니라 원인일 수 있음을 시사합니다."

연구에는 마사 길렛 외에도 대학원생 유 얀춘, 박사과정생 개비 고빈다야, 대학원생 예 지아잉, 대학원생 리아나 아르티니안, 전기 및 컴퓨터 공학과 교수 토드 콜먼, 화학과 교수 조나단 스위들러, 약리학 교수 찰스 콕스가 참여했습니다. 길렛, 고빈다야, 예, 스위들러, 콕스는 일리노이 베크만 연구소 소속입니다.

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