Early dopamine elevation modifies the behavioral consequences of maternal separation in female and male juvenile mice
본 연구는 생후 초기 일시적인 도파민 가용성 증가가 모체 분리와 비가산적으로 상호작용하여 유년기 생쥐에게 성별 및 행동 영역 의존적인 변화를 일으킨다는 점을 입증하며, 이는 누적적인 발달 손상이라는 개념에 도전하는 동시에 신경화학적 및 환경적 영향이 행동 궤적에 미치는 역동적이고 개별적인 특성을 강조한다.
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발달 중인 뇌는 경험으로 채워지기를 기다리는 정적인 기관이 아니라, 화학적 신호와 환경적 사건들이 최종 구조를 끊임없이 형성해 나가는 건설 현장이다. 이 과정에서 두 가지 강력한 힘은, 뉴런들이 서로 소통하도록 돕고 뇌 회로가 어떻게 구축될지를 안내하는 화학적 전령인 도파민과, 어머니로부터 분리되는 것과 같은 초기 생애 스트레스이다. 과학자들은 이 두 힘이 뇌 성장의 가장 민감한 시기에 충돌할 때, 개인이나 동물의 이후 행동을 변화시켜 잠재적으로 불안이나 우울증과 같은 질환의 발판을 마련할 수 있다고 오랫동안 의구벨해 왔다. 그러나 이러한 요인들이 단순히 부정적인 효과를 합치는 것인지, 아니면 대상이 수컷인지 암컷인지에 따라 크게 달라지는 복잡하고 예측 불가능한 방식으로 상호작용하는 것인지는 여전히 불분명한 상태로 남아 있었다.
브라질의 한 연구팀은 도파민의 화학적 증가와 어머니로부터의 분리 스트레스를 모두 겪었을 때 어린 생쥐들이 어떻게 반응하는지를 관찰함으로써 이 관계를 밝혀내고자 했다. 그들은 생쥐의 뇌가 급격히 조직화되는 시기인 출생 후 첫 2주라는 특정 시기에 집중했다. 과학자들은 갓 태어난 생쥐들을 여러 그룹으로 나누었다. 어떤 생쥐들은 어머니와 함께 방해받지 않고 남겨졌다. 다른 생쥐들은 매일 3시간씩 어머니와 분리되었다. 세 번째 그룹은 뇌의 도파민 수치를 높이는 물질을 매일 주입받았다. 마지막 그룹은 매일의 분리와 도파민 촉진 주입을 모두 경험했다. 연구진은 이러한 초기 경험들이 어떻게 행동을 변화시켰는지 확인하기 위해 생쥐들이 사춘기에 접어드는 시기인 생후 약 4주까지 기다렸다.
결과는 뇌가 단순히 이러한 경험들을 그 위에 쌓아 올리는 것이 아님을 보여주었다. 대신, 두 요인은 종종 서로의 효과를 수정하거나 반대하며 결과의 본질을 완전히 바꾸어 놓았으며, 그 결과는 암수 간에 현저한 차이를 보였다. 암컷 생쥐의 경우, 추가적인 도파민만으로는 더 호기심 많고 활동적으로 변하여 주변 환경을 둘러보기 위해 뒷다리로 몸을 일으켜 서 있는 경우가 더 많아졌다. 하지만 이 암컷들에게 어머니로부터의 분리가 함께 가해졌을 때, 그 추가적인 호기심은 사라졌다. 분리 스트레스가 도파민의 효과를 수정하여, 도파민이 단독으로 일으켰을 변화에 반대되는 작용을 한 것이다. 수컷 생쥐의 양상은 달랐다. 추가적인 도파민은 그들을 더 활동적으로 만들지는 않았지만, 불안에 반응하는 방식은 변화시켰다. 수 خلال의 수컷 생쥐들은 어머니와 분리되었을 때 더 수동적이고 위축된 모습을 보였는데, 이는 스트레스의 흔한 징후이다. 그러나 도파민 촉진 처리가 분리와 함께 더해졌을 때, 그것은 수컷들을 더 악화시키지 않았으며, 오히려 그들의 행동을 더 활동적인 상태로 되돌려 놓는 경우가 많았다. 비록 도파민이 단독으로 작용했을 때와 항상 같은 방식은 아니었지만 말이다.
연구진은 또한 생쥐들이 공포와 반복적인 행동을 어떻게 다루는지 살펴보았다. 생쥐가 안전하고 폐쇄된 공간과 위험하고 트인 공간 사이에서 선택해야 하는 불안 측정 테스트에서, 도파민을 받은 암컷 생쥐들은 더 개방된 구역을 탐색하려는 의지가 강했다. 그러나 앞서 언급했듯, 어머니로부터의 분리를 더하면 이러한 대담함은 감소했다. 수컷 생쥐의 경우, 분리와 도파민의 결합은 능동적인 대처와 포기 사이의 복잡한 투쟁을 시사하는 혼합된 행동들을 이끌어냈다. 흥ingly하게도, 연구진은 이러한 초기 경험들이 생쥐의 행동을 변화시켰음에도 불구하고, 새로운 물체를 기억하는 능력에는 손상을 입히지 않은 것으로 보았다. 생쥐들은 처치와 상관없이 이전에 보았던 물체를 여전히 인식할 수 있었다.
아마도 이러한 상호작용의 가장 물리적인 증거는 기억과 스트레스 조절에 중요한 영역인 해마의 크기에서 발견되었을 것이다. 암컷 생쥐의 경우, 추가적인 도파민은 이 뇌 영역을 평소보다 작게 만들었다. 그러나 이 암컷들에게 어머니로부터의 분리가 함께 가해졌을 때, 그들의 해마 부피는 도파민만 투여받은 경우보다 오히려 더 컸다. 이는 분리 스트레스가 뇌가 위축되는 것을 막는 보호적 또는 보상적 반응을 유발했을 수 있음을 시사한다. 수컷 생쥐의 경우, 해마의 크기는 어떤 처치에 의해서도 유의미하게 변하지 않았다.
이 연구는 발달 중인 뇌가 화학적 및 환경적 입력의 수동적인 수혜자가 아니라고 결론짓는다. 대신, 연구진은 뇌가 개체의 성별과 측정되는 행동의 유형에 따라 이러한 신호들을 능동적으로 통합한다는 것을 발견했다. 초기 스트레스와 화학적 불균형이 단순히 합쳐져서 더 나쁜 결과를 만들어낸다는 생각은 지지되지 않았다. 대신, 연구진은 이러한 요인들이 역동적으로 상호작용하며, 때로는 서로를 반대하고, 때로는 뇌의 발달 경로를 예상치 못한 방향으로 이동시킨다는 것을 발견했다. 이 결과는 발달 중인 뇌의 궤적이 생물학과 환경 사이의 복잡한 대화에 의해 결정되며, 그 결과는 결코 부분들의 단순한 합이 아니라는 점을 시사한다.
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