미국 과학자들이 빛의 냄새를 맡을 수 있는 실험용 생쥐를 만드는 데 성공함으로써 후각의 바탕이 되는 신경 구조를 이해하는데 진전을 이루게 됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

하버드대 신경생물학 연구진은 `뇌 세포가 어떻게 여러가지 냄새를 구분하는가'라는 과제를 연구하기 위해 아직 신생분야인 광학유전공학 연구를 적용해 이런 성과를 얻었다고 네이처 뉴로사이언스지 최신호에 발표했다.

이들은 "얼핏 생각하기에 냄새를 연구하려면 냄새를 사용해야 하겠지만 냄새는 화학적으로 매우 복잡한 현상이기 때문에 냄새의 바탕이 되는 신경회로를 분리시키기가 극도로 어렵고 그 때문에 빛을 사용했다"고 설명했다.

광학유전 기술은 빛에 반응하는 단백질을 통상적으로 빛 이외의 외부자극에 반응하는 시스템과 통합시키는 것인데, 연구진은 채널시홍소(視紅素:channelrhodopsins)라고 불리는 이런 단백질을 쥐의 후각 시스템에 통합시키는 방법으로 냄새의 통로가 냄새 아닌 빛으로 작동되는 신종 생쥐를 만들었다.

이들은 "뇌가 어떻게 냄새의 차이를 느끼는지 구별하기 위해서는 뇌에서 일어나는 작동 패턴을 관찰하는 것이 가장 합리적으로 보일 것이다. 그러나 냄새는 매우 다양하고 미묘해서 냄새 자극을 이용하는 방법으로는 이런 패턴을 추적하기가 어렵다. 그래서 우리는 코가 망막처럼 반응하도록 하는 방법을 시도한 것"이라고 설명했다.

연구진은 이처럼 광학유전적으로 유전자가 조작된 생쥐를 이용해 코에서 들어오는 정보를 직접 수용하는 뇌영역인 후구(嗅球)의 작동 패턴을 밝혀낼 수 있었다.

빛의 유입은 조절이 쉽기 때문에 연구진은 코의 특정 감각 뉴런들을 자극하고 후구 하부의 작동 패턴을 관찰하는 일련의 실험들을 개발할 수 있었다.

이들은 정보 처리방식이 어떻게 조직되는가, 그리고 비슷한 자극이 어떻게 인접한 세포들 사이에서 처리되는가 하는 것이 우선적인 의문이었지만 뇌에서 일어나는 후각정보의 공간적 구성만으로는 냄새를 맡는 능력을 완전히 설명할 수 없는 것으로 나타났다고 밝혔다.

우리가 어떻게 냄새를 인지하는지를 밝히려면 후각정보의 시간적 구성도 필요하다는 것이다.

연구진은 후구의 공간구성을 밝혀내는 외에 `냄새맡는' 행위의 타이밍이 냄새가 인식되는 데 큰 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 이 연구의 성과는 장차 후각 시스템의 연구뿐 아니라 다른 감각 시스템의 바탕을 이루는 신경 회로들을 밝히는 데 보다 광범위한 기여를 할 것으로 평가되고 있다.