이탈리아-영국-미국 뇌과학자, 심리학자, 생물학자 공동 연구팀
어류도 포유류, 조류 같은 고등동물들처럼 수학 유전자 가져
어류의 수학유전자로 사람의 난수증 치료 가능할 것으로 기대

뭔가를 자주 까먹는 사람에게 ‘물고기 머리’ ‘새 대가리’라며 놀리곤 한다. 그러나, 과학자들은 새들이 흔히 알려진 것처럼 머리가 나쁘지 않다는 점을 다양한 연구로 보여줬다. 이번에는 머리 나쁨의 또 다른 대명사인 물고기로 사람의 신경발달 질환을 치료할 수 있다는 연구 결과를 제시했다.

이탈리아 트렌토대 마음·뇌과학 연구센터, 파도바대 일반심리학과, 영국 킹스칼리지런던대 발달신경생물학 연구센터, 퀸메리런던대 생물·행동과학부, 미국 서던캘리포니아대 수렴 생명과학센터 공동 연구팀은 물고기가 숫자를 파악할 때 사용하는 ‘수학’ 유전자를 갖고 있으며, 이를 이용해 신경발달 질환을 치료할 수 있을 것이라고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경해부학’ 7월 15일자에 게재됐다.

연구팀은 약 200개의 관련 연구를 메타분석해 어류도 포유류, 조류 같은 고등 동물들처럼 비슷한 뇌 부위를 사용해 양과 수를 인지한다는 점을 파악했다. 연구팀은 생명과학 분야에서 많이 쓰는 제브라피시를 이용해 실험했다.

제브라피시는 성체 크기가 5㎝ 정도의 관상용 열대 어류이다. 얼룩말처럼 무늬가 있지만 몸이 투명해 해부하거나 죽이지 않아도 실험에서 원하는 것을 파악하기 쉽다. 또 어류이지만 폐를 제외한 포유류의 모든 장기를 갖고 있으며 심장도 인간의 것과 공통점이 많다. 인간과 80~90% 가량 유전자를 공유하고 있어 돌연변이 연구로 사람의 다양한 유전질환을 해결할 수 있다.

먹잇감의 양이나 천적의 숫자를 인식하는 것은 제브라피시의 생존에서 매우 중요하다. 기존에는 어류가 양을 어떻게 측정하는지 행동 관찰을 통해 연구했기 때문에 정확한 작동 원리를 파악하기 어려웠다. 연구팀은 제브라피시의 눈동자 움직임 관찰과 전뇌 기능성 영상(Whole-brain functional imaging) 기술로 숫자 파악을 위해 작동하는 뇌 부위를 세포와 유전적 측면에서 측정했다.

그 결과, 물고기도 단순히 표면적, 등고선, 밀도 같은 주변 환경에서 나오는 신호를 기초로 숫자를 생각하는 것이 아니라 사람처럼 추상적인 수에 대한 개념을 갖고 있다는 사실을 확인했다. 양과 숫자 정보를 처리하는 회로가 포유류, 특히 인간과 비슷한 것으로 파악됐다. 연구팀은 수를 처리하는 특정 뉴런(신경세포)를 아직은 명확히 집어낼 수는 없지만 추가 연구로 발견 가능성이 크다고 밝혔다.

연구팀은 제브라피시 연구를 통해 숫자를 인식하고 파악하지 못하는 난수증 환자를 치료할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 글자를 읽기 어려워하는 난독증처럼 난수증도 정확한 통계는 없다. 그렇지만 과학자들은 전 세계적으로 약 6%의 아이들이 난수증에 시달리고 있는 것으로 파악하고 있다. 제브라피시가 계산능력을 손상시키는 신경발달 장애 치료에 도움을 줄 것으로 보인다.

연구를 이끈 이탈리아의 저명한 신경과학자 조르쥬 발로르티가라 트렌토대 교수(인지과학)는 “사람들이 물고기는 수에 대한 개념이 없을 것이라고 생각하지만 수와 양에 대한 일종의 ‘수학적 뇌’를 갖고 있다”며 “물고기의 수 감각에 대한 분자적, 유전적 기반에 대한 연구를 통해 난수증을 치료할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.