우울증을 조절하는 뇌 회로의 다운스트림 신호 발견

전 세계 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는, 잠재적으로 심각한 정신 건강 질환인 우울증을 이해하고 치료하는 것은 신경과학 연구자들의 최우선 과제로 남아 있습니다. 예를 들어, 주요 우울 장애 (MDD)는 전 세계 성인 인구 의 약 5%인 약 3,300만 명에 영향을 미칩니다.

감정 조절은 감정과 우울증을 억제하는 데 도움이 되는 중요한 뇌 기능이며, 주요우울장애(MDD)의 보호 기전으로 여겨집니다. 그러나 뇌가 우울증을 조절하는 방식을 뒷받침하는 신경생물학적 기전은 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다.

이 문제를 탐구하기 위해, 사토코 아메모리와 켄이치 아메모리가 주도하고 Nature Communications 저널 에 게재된 최근 연구에서는 특정 뇌 회로가 감정적 반응을 어떻게 조절하는지 조사하여 우울증의 신경적 기반에 대한 새로운 통찰력을 제공했습니다.

본 연구에서 연구진은 오랫동안 감정 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 배외측 전전두엽 피질(dlPFC)에 주목했습니다. 연구진은 우울증에서 dlPFC 신호가 어떻게 변화하는지 조사하고, dlPFC가 대상선조체 네트워크를 조절하는 기전을 규명했습니다.

영장류의 우울한 행동에 근거하는 신경 메커니즘을 밝혀내는 것은 특정 뇌 회로를 표적으로 삼는 새로운 치료법을 개발하는 기초를 마련할 수 있습니다.

이 연구는 감정 조절의 맥락에서 우울증과 관련된 대상선조체 네트워크에 대한 dlPFC의 소위 "상향적 영향"을 조사했습니다. 과학자들은 또한 이러한 회로가 의사 결정과 감정 반응에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다.

연구진은 미세 자극 기술을 사용하여 리서스원숭이(Macaca mulatta)의 아전대상피질(sgACC)의 신경 활동을 변형하고 실험적으로 비관적인 의사결정과 우울 상태를 유도할 수 있었습니다.

이러한 자극 실험 동안 연구자들은 또한 dlPFC가 대상피질 선조체 네트워크에 미치는 상향식 영향을 분석하기 위해 국소적 전위(LFP)를 기록했습니다.

그들은 실험적으로 유도된 비관적인 의사결정이 대상피질 선조체 영역에 대한 상향식 dlPFC 입력 감소를 동반한다는 것을 발견했습니다.

이 연구 결과는 인지에서 감정으로 전달되는 상향식 신호가 중단되면 MDD의 특징인 비관적인 의사결정으로 이어질 수 있음을 시사합니다.

이 연구의 핵심 결과 중 하나는 전두엽 선조체 회로에서 베타 진동의 역할이었습니다. 베타 진동은 오랫동안 운동 조절 및 주의력과 연관되어 왔으며, 최근에는 작업 기억과 같은 인지 기능과도 연관이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

이 새로운 연구에 따르면, 우울 상태를 유도하는 sgACC의 효과적인 미세 자극은 의사 결정과 관련된 긍정적 변수를 인코딩하는 베타 진동의 크기를 감소시키는 것으로 나타났습니다.

자극: 미세자극, dlPFC: 배외측 전전두엽 피질, pACC: 전측 전대상 피질, sgACC: 하측 전대상 피질.
출처: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48375-1

베타 진동의 감소는 sgACC 활동과 의사 결정의 부정성 편향 사이의 연관성을 시사하기 때문에 중요하며, 뇌가 긍정적이고 부정적인 가치를 처리하는 방법에 대한 잠재적인 메커니즘을 제공합니다.

이 연구는 또한 전두엽-대상선조체 네트워크 내 영역들 간의 상호작용을 조사했습니다. 연구진은 일관성 및 그랜저 인과관계(변인이 종속변인으로 의미 있게 설명될 수 있는지 여부를 판단하는 통계적 검정)와 같은 요인들을 검토함으로써, sgACC의 효과적인 미세 자극이 이러한 상호작용에 영향을 미쳐 네트워크가 의사 결정에 관여함을 확인했습니다.

연구진은 dlPFC의 대상피질 선조체 네트워크에 대한 "상향적 영향"이 LFP 베타 진동에 의해 인코딩되고, 하향적 영향의 감소가 실험적으로 유도된 우울증과 관련이 있음을 발견했습니다.

이러한 연구 결과는 감정 조절과 의사 결정에 있어서 이 네트워크가 중요한 역할을 한다는 점과, 이 네트워크의 기능 장애가 어떻게 우울한 행동으로 이어질 수 있는지를 강조합니다.

이 연구는 우울증의 신경학적 기전에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 감정 반응 조절에 있어 특정 뇌 회로의 역할을 강조합니다. 중요한 점은, 이 연구가 우울증에 대한 영장류 모델을 구축하고 전두대상피질-선조체 회로가 베타 진동을 통해 변연계를 조절하는 데 관여한다는 것을 보여주었다는 것입니다.

중요한 것은, 연구진이 원숭이가 이러한 조절이 없을 때에도 우울 행동을 보인다는 것을 입증했다는 점입니다. 영장류의 우울 행동 기전을 규명함으로써, 이 연구는 MDD에 대한 더욱 효과적인 치료법 개발을 위한 새로운 길을 열어줍니다.