Perinatal alcohol exposure disrupts emotional and reward processing in a sex- and age-dependent manner

당신의 뇌를 건설 중인 첨단 기술 도시라고 상상해 보세요. 실제 도시와 마찬가지로, 이 도시가 제대로 기능하려면 꾸준한 전력 공급, 명확한 도로, 그리고 엄격한 교통 규칙이 필요합니다. 이 도시에서 가장 중요한 두 가지 "공사 구역"은 바로 공포 센터(위험을 피하는 법을 배우도록 돕는 곳)와 보상 센터(음식이나 즐거움 같은 좋은 것들을 즐기도록 돕는 곳)입니다. 과학자들은 임신 중이나 수유 중에 어머니가 알코올을 섭ot하면 이 도시의 설계도를 망가뜨려 학습 및 행동에 평생 문제를 일으킬 수 있다는 사실을 오래전부터 알고 있었습니다. 이를 태아 알코올 스펙트럼 장애(FASD)라고 부릅니다. 우리는 기억을 담당하는 "신호등"이 고장 나는 경우가 많다는 것은 알고 있었지만, "공포 경보"와 "보상 버튼"이 어떻게 뒤섞이는지, 혹은 남녀가 서로 다르게 영향을 받는지에 대해서는 완전히 이해하지 못했습니다. 이 연구는 바로 그 구체적인 질문들을 파고듭니다. 즉, 초기 알코올 노출이 우리가 느끼는 공포나 보상을 추구하는 방식에 변화를 주는지, 그리고 그것이 성장함에 따라 남성과 여성에게 서로 다른 방식으로 나타나는지를 묻습니다.

연구진은 쥐를 도시 설계자로 삼아 흥미로운 실험을 설정했습니다. 그들은 어미 쥐가 임신 중과 새끼에게 젖을 먹이는 동안 알코올을 "폭음"(짧고 과도하게 마시는 기간)하는 시나리오를 만들었는데, 이는 인간의 음주 패턴을 모방한 것입니다. 그런 다음 연구진은 아기 쥐들이 성장하는 과정을 지켜보며, 쥐들이 십 대였을 때와 다시 성체가 되었을 때를 각각 테스트했습니다. 그들은 단순히 쥐들의 행동만을 관찰한 것이 아니라, 뇌의 서로 다른 구역에서 어떤 "건설 노동자"(유전자)들이 초과 근무를 하고 있는지, 혹은 휴식을 취하고 있는지를 확인하기 위해 뇌 내부를 들여다보았습니다.

연구 결과는 다음과 같으며, 이는 남성과 여성을 향한 매우 다른 두 갈래의 길에 대한 이야기입니다.

십 대 시절: 혼란의 시기
쥐들이 십 대였을 때, 알코올 노출은 성별에 따라 공포를 다루는 방식에 차이를 일으켰습니다.

• 수컷 쥐: 이들은 애초에 두려움을 학습하는 데 어려움을 겪었습니다. 특정 소리가 들리면 아주 약하고 무해한 전기 충격이 올 것이라고 가르쳤을 때, 이들은 일반 쥐들만큼 몸을 굳히지(freeze) 않았습니다. 이들은 소리와 위험 사이의 연결 고리를 놓치고 있는 것처럼 보였습니다. 하지만 일단 학습이 되고 나면, 위험이 멈췄을 때 그 공포를 잊는(unlearning) 과정은 꽤 잘 해냈습니다.
• 암컷 쥐: 이들은 정반대였습니다. 이들은 공포의 연결 고리를 아주 잘 학습했지만, 그 상태에 갇혀 버렸습니다. 위험이 사라진 후에도 계속해서 소리에 반응해 몸을 굳혔으며, 심지어 무서운 사건이 일어났던 방 자체에 대해서도 더 큰 두려움을 느꼈습니다.

흥미롭게도, 연구진은 이러한 십 대 시절의 공포가 영원히 지속되지는 않는다는 것을 발견했습니다 성체가 되었을 때, 쥐들의 공포 반응은 대부분 정상으로 돌아왔습니다. 이는 십 대의 뇌가 알코올에 의해 정서적 학습 시스템이 일시적으로 흐트러질 수 있는 특히 취약한 시기이지만, 뇌가 성숙함에 따라 스스로를 회복하는 능력이 있음을 시사합니다.

보상 추구: 지속적인 차이
공포 문제는 치유되는 듯 보였지만, 보상에 대한 이야기는 달랐으며, 특히 수컷들에게서 두드러졌습니다.

• 두 성별 모두 십 대 시절에 일반 쥐들보다 알코올을 더 선호했습니다. 이들은 그 "취기"에 끌렸습니다.
• 수컷 쥐: 성체가 되어도 이 현상은 사라지지 않았습니다. 초기에 알코올에 노출되었던 성체 수컷들은 평소보다 더 많은 알코올을 마셨습니다. 또한 이들은 단것(자당)에 대해서도 높은 선호도를 보였는데, 이는 그들의 "보상 버튼"이 영구적으로 더 민감해졌음을 시사합니다. 이들은 슬프거나 즐거움을 느끼지 못하는 상태(무쾌락증)가 아니었습니다. 오히려 이들은 보상을 더 열렬히 갈구하는 것처럼 보였습니다.
• 암컷 쥐: 성체의 행동은 달랐습니다. 이들은 알코올이나 단것에 대한 지속적인 갈망을 보이지 않았습니다. 암컷의 보상 체계는 수컷보다 더 완벽하게 정상화되는 듯 보였습니다.

현미경 아래의 "도시"
왜 이런 일이 일았는지 이해하기 위해, 과학자들은 편도체(공포 센터)와 해마(기억 센터)와 같은 특정 뇌 영역의 유전자를 조사했습니다. 그들은 알코올 노출이 단순히 무작위로 무언가를 고장 낸 것이 아니라, 성별에 따라 특이적인 방식으로 도시의 배선을 재구성했다는 것을 발견했습니다.

• 암컷의 경우, 변화는 주로 공포를 멈추는 데 도움을 주는 부분(소거)에서 나타났습니다. 뇌세줄 간의 소통(글루타메이트)과 서로를 지탱하는 방식(성상세포)과 관련된 유전자들이 변형되었는데, 이것이 왜 이들이 공포에 "갇히게" 되었는지를 설명해 줄 수 있습니다.
• 수컷의 경우, 변화는 주로 스트레스와 보상 체계에 관한 것이었습니다. 스트레스를 처리하고 자연스러운 "기분 좋아지는" 화학 물질(엔도카나비노이드)을 다루는 유전자들이 보상 센터에서 미세하게 조정되었습니다. 이러한 분자적 "재프로그래밍"은 왜 수컷들이 성인이 되어서도 알코올과 단것을 계속 찾게 되는지를 설명해 줍니다.

이것이 의미하는 바
이 연구는 초기 알코올 노출이 단순히 일반적인 "손상"을 입히는 것이 아님을 시사합니다. 대신, 그것은 편향된 건축가처럼 작용하여 남성과 여성에게 서로 다른 종류의 취약성을 구축합니다. 남성의 경우, 위험은 보상과 물질에 대한 높아진 민감도라는 형태로 더 오래 지속되는 것으로 보입니다. 여성의 경우, 즉각적인 영향은 공포를 놓아주는 데 어려움을 겪는 것이었으나, 이는 시간이 지나며 점차 사라지는 듯했습니다.

연구진은 또한 미묘한 점을 발견했습니다. 알코올에 노출된 쥐들은 일상생활에서 대체로 덜 활동적이었으며, 케이지 안에서 움직임이 적었는데, 이는 새로운 방에서 테스트할 때는 빠르게 달릴 수 있음에도 불구하고 그들의 기본적인 "에너지 수준"이나 동기 부여가 변화했음을 시사합니다.

궁극적으로, 이 논문은 뇌의 정서 및 보상 체계가 초기 알코올 노출에 매우 민감하며, "수리팀"은 환자가 남성인지 여성인지에 따라 다르게 작동한다는 것을 알려줍니다. 과학자들은 이러한 구체적인 분자적 청사진을 이해함으로써, 언젠가 태아 알코올 스펙트럼 장애를 겪는 사람들을 돕기 위해 "모두에게 동일한" 접근 방식에서 벗어나 훨씬 더 정밀하고 표적화된 방법을 설계할 수 있기를 희망하고 있습니다.