제브라 피쉬, '인간처럼 꿈꾼다'
제브라 피쉬, '인간처럼 꿈꾼다'
  • 강지희
  • 승인 2019.07.16 17:05
  • 조회수 6550
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제브라 피쉬는 인간의 꿈을 꾸는가? 출처: pixabay
제브라 피쉬는 인간의 꿈을 꾸는가? 출처: pixabay

제브라 피쉬의 수면 패턴이 인간과 유사하다고 합니다. <Nature>에 게재된 논문에 따르면 스탠포드대학교 연구진은 제브라 피쉬의 수면에 두 가지 패턴을 발견했는데요. 인간이 자면서 발생하는 렘 수면·비렘 수면과 비슷하다는 결과가 나왔습니다.

 

인간의 수면 

인간은 잠을 잘 때 패턴이 있다고 한다. 출처: pixabay
인간은 잠을 잘 때 패턴이 있다고 한다. 출처: pixabay

인간을 포함한 포유류는 5단계로 잠을 잡니다. 또한 수면의 종류는 크게 둘로 나뉩니다. 1~2단계에는 뇌파가 느려지면서 졸음과 같은 얕은 잠에 빠집니다. 그 후 '델타파'라는 비교적 느리고 진폭이 큰 뇌파가 발생해 '델타수면' 혹은 '서파수면'이라는 깊은 잠을 자게 되죠. 이게 3~4단계에 해당합니다. 1~4단계를 통틀어 '비렘(non-REM) 수면'이라고 부릅니다. 5단계가 되면 '렘(REM) 수면'에 다다릅니다. 렘 수면에서 꿈을 꾸기 때문에 '꿈 수면'이라고도 부르는데요. 이 때는 꿈을 꾸는 동시에 뇌가 다시 얕은 잠에 빠집니다. 때문에 렘 수면에 빠진 사람은 호흡과 심장박동이 빨라지며 눈꺼풀 너머에 눈동자가 양쪽으로 빠르게 움직인다고 합니다.

 

정상적인 수면 활동에서는 렘 수면과 비렘 수면이 반복됩니다. 그래서 얕은 수면에서 깊은 수면으로 들어갔다가 다시 얕은 수면으로 돌아오는 형식을 반복하죠. 수면 시간이 길어질수록 뇌는 얕은 수면 상태로 패턴을 점점 옮긴다고 합니다.

 

제브라 피쉬의 이점

이젠 제브라 피쉬의 시대다! 출처: fotolia
제브라 피쉬는 여러모로 유용하다. 출처: fotolia

제브라 피쉬는 작은 관상용 물고기이며 과학자들 사이에서 훌륭한 실험 동물로 각광받고 있습니다. 쥐가 한 번에 대여섯 마리의 새끼를 낳는 반면, 제브라 피쉬는 200~300개의 알을 낳기 때문에 수급에 용이합니다. 특히 제브라 피쉬의 치어는 몸이 투명해 해부를 하거나 죽이지 않아도 실험에서 알고자 하는 몸의 변화를 관찰할 수 있습니다.

 

특히 제브라 피쉬는 어류지만 포유류가 갖고 있는 특징을 공유하는데요. 제프라 피쉬는 척추동물로서 폐를 제외한 포유류의 모든 장기들을 갖고 있다고 합니다. 또한 제브라 피쉬의 심장은 인간의 심장과 공통점이 많습니다. 몸 전체에 산소를 공급하기 위한 심장근과 혈액이 올바른 방향으로 흐르게 할 수 있는 심실도 지녔습니다. 제브라 피쉬는 유전적인 구성도 인간과 유사합니다. 80~90%의 유전자를 공유하고 있는데요. 특히 돌연변이 연구에서 밝혀지는 여러 연구 결과들이 인간의 유전질환과 유사하다고 합니다.

 

어떻게 실험했는가 

 

스탠포드 대학교의 신경과학자 Philippe Mourrain의 연구진은 제브라 피쉬를 젤라틴과 유사한 물질에 고정시켜 움직이지 못하게 한 다음 뇌 활동, 심박수, 근육과 안구 활동과 같은 중요한 생리 요소를 현미경으로 관찰했습니다. 또한 연구진은 형광 단백질을 제브라 피쉬의 뇌에 처리했습니다. 뉴런이 활성화되면 칼슘이 방출되는데요. 형광 단백질은 녹색 빛을 내 칼슘을 검출할 수 있다고 합니다. 연구진은 제브라 피쉬의 수면 활동을 면밀히 관찰했습니다.

 

관찰 결과 제브라 피쉬의 뇌는 잠이 들자마자 즉시 활성 뉴런과 비활성 뉴런의 패턴이 두드러지기 시작했습니다. 렘 수면과 비렘 수면을 반복하는 사이클과 유사한 반응을 보였습니다. 연구진은 더 자세히 알아보기 위해 제브라 피쉬의 낮잠을 방해해 제브라 피쉬를 일부러 졸리게 만들었습니다. 연구진은 수면 부족 제브라 피쉬가 잠이 드는 동안 뇌와 다른 기관들을 면밀히 관찰했는데요. 제브라 피쉬의 수면 사이클은 그대로였습니다. 하지만 제브라 피쉬가 비렘 수면에 빠지자 비렘 수면에 빠진 인간처럼 심장 박동수가 줄어들고 근육이 이완됐다고 합니다.

 

또한 연구진은 재브라 피쉬의 흑색소 응집 호르몬(melanin-concentrating hormone) 신호 전달이 뇌실막 세포의 활성화를 통해 제브라피쉬의 전파 수면 서명 및 전체 수면량을 조절한다는 점을 발견했습니다. 여기서 흑색소 응집 호르몬은 어류의 흑색소포 내의 멜라닌소체를 응집시키는 작용을 하는 펩티드호르몬을 말하는데요. 연구진은 수면 때 나타나는 일반적인 신경 신호가 척추동물 뇌에서 4억 5천만년 전에 나타났을 수도 있다고 추측했습니다.

 

연구진 중 한 명이자 신경과학자 겸 수석 저자인 Louis Leung은 "제브라 피쉬의 활동을 봤을 때 우리는 제브라 피쉬가 동일까지는 아니더라도 다른 포유류로부터 볼 수 있는 많은 특징을 공유할 수 있다는 점에 깜짝 놀랐다"고 말했습니다.

안녕~ 꿈에서 만나요~. 출처: pixabay
안녕~ 꿈에서 만나요~ 출처: pixabay

또한 Leung은 "제브라 피쉬를 활용한 실험을 통해 수면 장애를 치료하기 위한 수면제나 마취제와 같은 신약 개발에 도움을 줄 것"이라고 전했습니다.

 

##참고자료##

 


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