초파리를 이용한 뇌와 본능에 관한 연구

GIST 생명과학부 김영준 교수

많은 과학자들이 뇌과학ㆍ신경과학을 우주과학과 함께 인류의 마지막 지적 프론티어로 꼽는다. 뇌의 신비를 밝히는 것은 곧 뇌가 어떻게 작동하는지를 이해하는 것이다. 뇌는 외부 감각기를 통해 주변 환경에 대한 정보를 수집ㆍ분석해 동물이 처해진 환경과 상황에 맞추어 적절한 행동을 취하도록 조종한다. 이러한 동물의 행동은 일차적으로는 본능에 의해 프로그램되어 있지만, 이차적으로 각 동물 개체의 경험과 학습에 의해 변형되기 때문에, 대부분 동물 행동은 본능의 영향과 학습의 영향이 결합되어 나타나게 된다.

동물의 행동을 결정하는 일차적인 요소인 본능이란 동물이 태어날 때부터 뇌에 프로그램되어 있어 배우지 않고도 수행할 수 있는 행동이다. 음식물을 선별하고 섭취하는 행동, 잠을 자는 행동, 짝을 찾는 행동 (성행동), 싸우는 행동 등이 우리 주변에서 흔히 관찰할 수 있는 본능의 예다.

본능 행동은 정도의 차이는 있지만 단순한 곤충에서부터 복잡한 포유류에 이르기까지 모든 동물에서 관찰된다. 오랫동안 많은 과학자들이 다양한 동물(원숭이ㆍ생쥐ㆍ기러기ㆍ개미ㆍ벌ㆍ초파리 등)을 이용한 연구를 해왔다. 하지만 이러한 본능 행동을 프로그램 하고 있는 구체적인 뇌 신경망은 "분자 유전학" 과 "신경 생리학" 기술의 비약적인 발전에 힘입어 조금씩 베일을 벗고 있다. 광주과기원 분자행동신경학 연구실은 이러한 분자 유전학 기술 및 신경 생리학 기술이 잘 개발되어 있는 "과실 초파리"를 모델로 이용해 어떻게 뇌신경망이 본능 행동을 프로그램 하는지를 개별 신경망과 신경망에서 만들어지는가를 연구하고 있다.

이번 강연은 △동물 행동 연구의 역사로부터 동물 행동 △뇌 신경망 연구에 사용되는 기본적인 방법 △다양한 동물 모델을 이용해 발전하고 있는 뇌 신경망의 행동 조절 메커니즘의 최신 결과를 설명한다. 동물 행동학의 역사는 1973년 노벨 생리의학상을 수상한 Konrad Lorenz 박사와 Nikolaas Tinbergen 박사의 초기 동물 행동한 연구에서부터 에서부터 각각 2000년과 2004년 노벨 생리의학상 수상자인 Eric Kandel 박사와 Richard Axel박사가 무척추 동물 모델로 이룩한 연구 성과를 소개한다. 동물 모델을 이용한 최신 연구 결과로 생쥐에서의 생식 행동, 초파리의 수면 및 공격행동 등 다양한 연구결과를 설명할 예정이다.


* 위 내용은 23일 금요일 오후7시 광주 교육과학연구원 3층 303호(동구 운림동)에서 열리는 "금요일에 과학터치" 강연 내용입니다.

첨부 : 전남일보 기사 1부.