메디컬뉴스투데이(Medicalnewstoday)에 따르면 이번 연구는 네이처지에 게재되었으며 연구팀은 광유전학을 사용해 심박수 증가가 생쥐의 행동에 어떤 영향을 미치는 지 평가했다. 그 결과 심박수를 증가시키면 생쥐의 불안한 행동이 유발된다는 것을 발견했다.
연구팀은 쥐의 심장에 있는 근육 세포를 생명공학적으로 조작해 빛에 민감하게 반응하도록 만들었다. 이후 쥐의 심박수를 조절하기 위해 신체를 통과할 수 있는 적색 빛을 방출하는 작은 조끼를 착용시켰다. 조끼가 빛의 펄스를 방출할 때마다 심장 근육이 발화하여 박동을 일으켰다.
심장 박동의 간헐적 변화가 행동에 영향을 미칠 수 이는지 테스트하기 위해 쥐의 심장 박동을 분당 660회(bpm)에서 1,500밀리초마다 500밀리초 동안 900회(bpm)로 증가시켰다.
연구팀은 이러한 간헐적 변화가 익숙한 공간에 있을 때는 행동이나 통증 지각에 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했다. 그러나 쥐를 미로에 넣었을 때 심박수가 증가한 쥐는 대조군 쥐보다 덜 탐색적이었으며 이는 심박수 증가가 쥐를 더 불안하게 만들었음을 시사한다.
추가 실험에서 연구팀은 쥐에게 물을 얻기 위헤 레버를 누르도록 훈련시킨 다음, 쥐가 레버를 누를 때 무작위로 충격을 가했다. 그 결과 심박수가 증가한 쥐는 레버를 누르려는 의지가 약하는 것을 발견했다. 이는 심박수 증가가 스트레스가 많은 상황에서는 불안을 유발할 수 있지만 편안한 상황에서는 그렇지 않다는 것을 의미한다.
이어서 연구팀은 심장과 뇌가 어떻게 함께 작용하여 불안을 일으키는지 이해하기 위해 쥐의 뇌 활동을 측정했다. 그 결과 심박수가 증가하면 감정 및 신체 신호 처리와 관련된 뇌 영역인 인슐라가 더 활발해져 불안해한다는 사실을 발견했다.
이번 연구에 참여하지 않은 샌디에이고 캘리포니아 대학교의 정신과 명예 교수인 데이비드 페이펠 박사는 과학자들이 수세기 동안 심장-뇌의 연결이 양방향일 가능성이 매우 높다고 생각해 왔다고 언급했다. 그는 "19세기까지 거슬러 올라가는 일부 과학자들은 실제로 감정이 신체의 특정 변화에 대한 뇌의 반응일 수 있으며 그 반대가 아닐 수 있다고 제안했다"고 말했다. 이어서 "심장을 포함한 신체의 모든 부위에서 뇌로 전달되는 신경 신호가 있기 때문에 뇌가 신체에서 일어나는 일에 대해 계속 알 수 있기 때문에 그럴 듯 하다"고 설명했다.
다만 쥐의 심박수가 인간보다 10배나 빠른 것을 시작으로 쥐의 생리와 인간의 생리는 중요한 면에서 다르다는 사실들이 이번 연구의 한계점으로 지적되었고 쥐에게 기분이 어떤지 물어볼 수 없었기 때문에 불안 측정이 인간의 불안감을 반영하지 못할 수도 있는 것으로 알려졌다.
임혜정 기자
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