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[IT뉴스]뇌 속 '차가움 뉴런' 찾았다…추위 대응·에너지 소비 조절[과학을읽다]

온카뱅크관리자

2026-08-13 18:07:34

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 김성연 서울대 교수팀, 피부 냉감 정보 받는 부완핵 신경세포 규명 활성화하자 열 생산·에너지 소비 증가…비만·체온조절 연구 새 단서 
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 추운 곳에 나가면 몸은 피부 혈관을 수축시키고 몸을 떨며 열을 만든다. 따뜻한 곳을 찾아 움직이고 오래 추위에 노출되면 식욕도 증가한다. 이처럼 서로 다른 추위 대응을 한꺼번에 이끄는 뇌 속 '차가움 뉴런'의 정체가 밝혀졌다.
 서울대 자연과학대학 화학부 김성연 교수 연구팀은 피부에서 감지된 차가움 정보를 뇌에서 가장 먼저 전달받아 전신의 추위 대응을 조절하는 핵심 신경세포군인 '부완핵 차가움 뉴런(PB Cold neuron)'의 기능을 규명했다고 13일 밝혔다.
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 후뇌에 위치한 부완핵(parabrachial nucleus·PB)의 뉴런이 추위에 반응하고 일부 체온조절에 관여한다는 사실은 기존에도 알려져 있었다. 연구팀은 특정 유전자나 신경회로를 기준으로 후보를 찾는 대신 실제 마우스를 추위에 노출했을 때 활성화된 뉴런을 추적해 '부완핵 차가움 뉴런'으로 정의했다.
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 <img alt="피부에서 감지한 추위 정보가 뇌의 '부완핵 차가움 뉴런(PB Cold neuron)'에 전달돼 갈색지방 열생성, 혈관 수축, 근육 떨림, 따뜻한 곳 찾기, 식욕·에너지 소비 증가 등 전신의 추위 대응을 유도하는 과정을 나타낸 모식도. 연구팀 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/akn/20260813180219844qpff.jpg" data-org-width="595" dmcf-mid="3vZ4u6IkoO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/akn/20260813180219844qpff.jpg" width="658">
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 피부에서 감지한 추위 정보가 뇌의 '부완핵 차가움 뉴런(PB Cold neuron)'에 전달돼 갈색지방 열생성, 혈관 수축, 근육 떨림, 따뜻한 곳 찾기, 식욕·에너지 소비 증가 등 전신의 추위 대응을 유도하는 과정을 나타낸 모식도. 연구팀 제공.
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 이 뉴런은 주변 온도가 낮아질수록 빠르고 지속적으로 활성화됐다. 연구팀이 뉴런의 기능을 억제하거나 제거하자 갈색지방의 열 생산과 피부 혈관 수축, 근육 떨림뿐 아니라 따뜻한 곳을 찾는 행동과 추위에 따른 식욕 증가까지 약해졌다. 심한 추위에서는 마우스의 생존 능력도 크게 떨어졌다.
 반대로 이 뉴런을 인위적으로 활성화하자 주변 온도가 떨어지지 않았는데도 마우스는 추위에 노출된 것처럼 행동했다. 더 따뜻한 장소를 찾아 이동하고 갈색지방을 통한 열 생산을 늘렸다. 뇌에 '춥다'는 신호를 주는 것만으로 여러 추위 방어 반응이 동시에 작동한 셈이다.
 연구팀은 차가움 신호가 단순히 추위를 피하게 만드는 데 그치지 않고 온도에 대한 쾌·불쾌 판단에도 관여한다는 사실도 확인했다. 더운 환경에 있는 마우스에게 시원한 공기를 공급하자 뇌 보상회로에서 도파민이 분비됐지만, 부완핵 차가움 뉴런을 억제하면 도파민 반응이 크게 감소했다.
 더운 환경에서 해당 뉴런을 인위적으로 활성화했을 때는 마우스가 몸을 길게 펴 열을 방출하는 더위 방어 행동도 줄었다. 실제 주변 온도는 그대로지만 뇌에 차가움 신호가 들어오자 더위를 덜 불편하게 받아들이는 것과 유사한 행동을 보인 것이다.
 더 먹어도 체중 그대로…에너지 소비 회로 확인
 특히 주목되는 것은 대사 변화다. 연구팀이 부완핵 차가움 뉴런을 4주 동안 지속적으로 활성화하자 마우스의 먹이 섭취량이 증가했는데도 체중은 늘지 않았다. 산소 소비와 전신 에너지 소비가 증가했고 열을 생산하는 갈색지방은 늘어난 반면 백색지방세포의 크기는 줄었다.
 이는 식욕을 억제하는 기존 비만 치료 접근법과 달리 뇌의 신경회로를 통해 에너지 소비를 증가시키는 새로운 대사 조절 가능성을 보여준다. 다만 차가움 뉴런을 활성화하면 식욕 역시 증가하는 만큼 이를 곧바로 비만 치료에 활용할 수 있는 단계는 아니다. 연구팀은 향후 에너지 소비를 높이는 경로만 선택적으로 조절할 수 있는지를 규명할 필요가 있다고 설명했다.
 체온조절 이상과 온열질환을 이해하는 데도 단서를 제공했다. 피부에서 들어오는 온도 정보를 뇌가 어떻게 해석하느냐에 따라 혈관과 근육, 대사, 행동 등 전신의 반응이 달라질 수 있다는 사실을 하나의 신경세포군 수준에서 보여줬기 때문이다. 다만 이번 연구는 마우스를 대상으로 한 기초연구로 온열질환 치료 효과를 직접 확인한 것은 아니다.
 연구팀은 활성 의존적 신경세포 표지와 광유전학·화학유전학, 실시간 신경활동 측정, 근전도와 대사량 측정 등을 이용해 부완핵 차가움 뉴런의 기능을 검증했다.
 김 교수 연구팀의 정시은 박사과정생과 콘다우러바 안나 석사과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)'에 13일 온라인 공개됐다.
 김종화 기자 justin@asiae.co.kr
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