뇌속의 신경세포는 기억의 형성과 저장을 담당한다. 신경세포상 또는 그 주변의 어떤 종류의 분자는 신경세포간의 상호작용을 강화시키는데 이런 사실에서 볼 때 장차 신경세포를 좀더 활성화시킬 수 있을 것으로 생각되고 있다. 이에따라 기억이 개선될 가능성이 있다.
2개 수용체분자에 초점
1999년 여러 연구에서는 신경세포에 있는 NMDA수용체 및 AMPA수용체라는 2개의 분자에 초점이 맞춰졌다. NMDA수용체를 활성화시키면 입력신호에 대한 신경세포의 감수성이 증대한다. 이 감수성의 증대는 장시간 증강작용으로 알려져 있다.
독일과 미국의 메릴랜드 및 뉴욕 연구팀은 새로운 레이저현미경법을 이용하여 AMPA수용체가 NMDA수용체의 활성화를 촉진시키며 또 장시간 증강작용을 발현시킨다는 사실을 발견했다. 또 장시간 증강작용 발현 후에 신경세포의 수용체 말단에 새롭게 작은 돌기가 발생한다는 사실이 드러났다. 이에따라 신경세포간의 정보전달이 개선되고 기억의 형성과 상기(想起)가 향상될 가능성이 있다.
새 물체에 대한 인지능 검사
또다른 연구에서는 프린스턴대학(뉴저지주 프린스턴) 연구자들이 마우스를 유전자공학적으로 처리하여 어린 동물에서 나타나는 NMDA수용체가 더 많이 발현하도록 했다. 유전자에 조작을 가한 마우스는 성장, 체중, 교배행동 및 일상적인 거동(擧動)이 통상의 마우스와 조금도 다르지 않은 것으로 나타났다.
이들 변이 마우스에서는 NMDA수용체가 뇌의 대뇌피질 및 해마부분에서 가장 잘 나타났다. 대뇌피질은 지각이나 거동 등의 고도의 정신기능을 담당하며, 해마는 기억을 담당한다.
변이 마우스 및 통상 마우스에는 기억을 검사하기위해 복수의 작업을 하도록 시켰다. 최초의 작업에서는 새로운 물체에 대한 인식능을 검사했다. 동물은 낯선 물체에 대해 본 적이 있는 물체와는 달리 인식하는데 오랜 시간이 걸리는 경향이 있다고 한다. 모든 군의 마우스에 2종류의 새로운 물체를 나누어주었다. 마우스가 이들 물체에 익숙해진 후에 그 물체를 다른 새로운 물체와 교체했다. 예상대로 어떤 타입의 쥐라도 새로운 물체를 인식하는데 많은 시간이 걸렸다.
최초 검사후 1시간이 지나 다시 검사를 실시한 결과, 모든 마우스가 과거의 물체를 기억하고 있었다. 그러나 1일 후 및 3일 후에 다시 검사한 결과, 변이마우스에서는 통상 마우스에 비해 새로운 물체에 흥미를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이런 사실에서 볼 때 변이 마우스는 본 적이 있는 물체를 기억하지만 통상의 마우스는 기억하지 못하는 것으로 나타나, 유전자에 조작을 가한 마우스에서는 장기기억이 우수하다는 결론이 나왔다.
그러나 이 효과는 반드시 항구적인 것은 아니다. 최초 검사에서 1주 후에 재검사를 실시한 결과, 모든 마우스가 같은 수준으로 되돌아 갔으며 양쪽 물체에 대해서도 동일한 흥미를 보였다.
다른 실험에서는 수미로(水迷路)를 이용했다. 모든 마우스군에 수미로를 6회 통과시켰다. 2회째 이후에는 모든 마우스가 좀더 빠르게 미로를 통과해 학습의 징후를 보였다. 그러나 변이 마우스에서는 통상의 마우스에 비해 학습속도가 빨랐다. 이들 변이 마우스에서는 공간학습의 속도가 빠른 것으로 추측됐다.
이들 결과에서 동대학 연구자들은 NMDA수용체는 기억형성의 과정에서 중요하다고 결론내렸다. 이 연구는 Nature(401:63-69)誌에 게재됐다.