허브 세포가 지키는 일주기 리듬 ^{CEFR B2}

일주기 리듬은 신체의 시간을 통합해 수면과 각성 시기를 결정합니다. 이 기능의 핵심은 뇌의 작은 핵인 시교차상핵(SCN)으로, 수천 개의 신경세포가 지역 시간에 신체를 맞추기 위해 서로 신호를 주고받습니다.

세인트루이스 워싱턴 대학교 연구팀은 SCN 내 세포 간 상호작용을 상세히 복원하기 위해 MITE(Mutual Information and Transfer Entropy)라는 새로운 계산 도구를 개발했습니다. 해당 연구는 Proceedings of the National Academy of Sciences에 실렸으며, 연구진은 17마리의 쥐에서 8,000개가 넘는 세포와 25,000,000개가 넘는 연결을 재구성해 95% 이상의 정확도를 보고했습니다. 이 지도는 마우스 SCN이 약 20,000개의 뉴런을 가지지만, 네트워크 동기화에는 일부 고도로 연결된 허브 세포만이 필수적임을 보여주었습니다.

연구는 세포 연결 양상에 따라 다섯 가지 기능적 세포 유형을 규명했고, 그중 일부 허브는 VIP를 발현해 동기화 신호를 전파하는 것으로 나타났습니다. 또 허브에서 신호를 받아 네트워크의 다른 부분으로 전달하는 브리지 세포와, 신호를 받아 외부로 시간 정보를 보낼 것으로 보이는 싱크 세포도 확인했습니다. 계산 모델 시뮬레이션에서 허브 뉴런만 제거했을 때 네트워크 동기화가 붕괴되어 허브의 결정적 역할이 지지되었습니다.

다음 연구는 허브 세포가 어떤 메커니즘으로 전체 시계를 조절하는지 밝히고, 표적 개입으로 SCN 시계를 조정할 수 있는지를 규명하는 것입니다. 이 도구는 교대 근무자와 계절성 정동장애 등 일주기 리듬 문제를 겪는 사람들을 돕기 위한 신체 시계 재조정 전략 개발에 기여할 가능성이 큽니다.