감염은 불쾌하다. 푸석푸석한 느낌은 일반적으로 신체를 공격하는 병원체나 병원체를 공격하는 면역계의 탓으로 돌린다. 그러나 배후에서 끈을 당기는 세 번째 범인이 있다. 바로 두뇌이다.

거의 한 세기 동안 과학자들은 열과 식욕 상실과 같은 생리적 및 행동적 증상을 조절하는 뇌의 부분을 확인하려고 노력했다. 이러한 증상은 일반적으로 적당히 좋고 병원체를 제거하는 데 도움이 될 수 있지만 많은 피해를 줄 수도 있다. 따라서 이러한 애매한 질병 유발 뉴런을 찾아 활성화하는 방법을 밝혀내는 것은 질병을 덜 지저분하게 만드는 문을 열 수 있다.

최근 네이처에 발표된 연구에 따르면 하버드 대학의 신경생물학자들이 그 문을 열었다. 연구자들은 쥐의 뇌에서 발열, 식욕 상실, 따뜻한 추구 행동을 포함한 질병의 증상을 유발할 수 있는 작은 뉴런 그룹을 확인했다.

발열 중 뇌 활동

감염 중에 병원체는 인간에게 속하지 않는 작은 분자의 흔적을 남긴다. 예를 들어, 많은 박테리아(E. coli 및 Chlamydia 포함)의 막에는 지질다당류(LPS)라는 분자가 포함되어 있다. 인간은 이 분자와 유사한 것을 생산하지 않는다. 결과적으로 면역 세포가 LPS를 발견하면 경보를 울리고 전신에 신호를 전달한다. 이전 연구에 따르면 뇌는 이러한 신호에 의존하여 열을 유발한다. 그러나 어떤 세포가 관련되어 있는지는 불분명하다.

열을 유발하는 뇌 영역에 대해 알아보기 위해, 체온 조절을 전문으로 하는 하버드 과학자인 Jessica Osterhout은 쥐에게 LPS를 주입하고 24개의 다른 뇌 영역에서 활동을 모니터링했다. 12개 영역의 뉴런이 활성화되었다. 그러나 시상하부의 작은 영역인 시상전영역(preoptic area)에 약 1,000개의 뉴런이 모여 있는 것이 눈길을 끌었다.

1930년대 후반, 신경과 전문의 그룹은 펜촉 만한 크기의 시신경 전 영역을 가열하여 고양이의 저체온증을 유발할 수 있음을 발견했다. 약 80년 후, 과학자들은 시신경 전 영역이 주변의 온기를 감지하고 체온을 낮추는 회로를 활성화하여 체온을 조절하는 온도 조절 뉴런을 포함한다는 것을 발견했다. 그러나 Osterhout이 발견한 뉴런은 온기를 감지하는 뉴런과는 확연히 다른 시신경 영역에 위치했다. 그녀와 그녀의 동료들에게는 오랫동안 찾아온 열 발생 뉴런을 발견한 것 같았다.

Osterhout의 뉴런은 열을 발생시키고 행동에 영향을 미친다.

Osterhout의 뉴런을 활성화하는 것 외에도 LPS는 뇌 전체에 걸쳐 수천 개의 다른 뉴런을 활성화했으며, 이들 중 어느 것이 열을 유발하는 원인이 될 수 있다. 그래서 Osterhout과 그녀의 동료들은 그들의 뉴런이 실제로 책임이 있다는 증거가 필요했다. 이 증거를 수집하기 위해 그들은 다른 세포는 영향을 받지 않은 상태에서 이러한 뉴런을 구체적으로 제거하거나 활성화할 수 있는 기술을 사용했다.

그들은 의심되는 발열 뉴런을 제거하고 쥐에게 LPS를 주사했다. 생쥐의 체온은 정상을 유지했다. 이것은 Osterhout의 뉴런이 최소한 발열을 일으키는 데 필요했지만 그것만으로도 충분했음을 나타낸다. 그래서 과학자들은 다른 방법을 시도했다. 그들은 LPS가 없을 때 뉴런을 활성화시켰고, 쥐의 체온은 상승했다. 열을 발생시키는 뉴런을 찾은 것 같았다.

Osterhout의 뉴런을 활성화하는 것은 단순히 열을 유발하는 것 이상이었다. 그것은 쥐의 행동을 변화시켰다. 쥐(및 인간)가 감염으로 고통받을 때, 그들은 따뜻함과 식욕 상실을 찾는 것과 같은 행동 변화를 나타낸다. 연구원들이 발열을 유발하는 뉴런을 활성화했을 때, 쥐는 우리의 더 따뜻한 지역으로 끌렸고 더 적은 음식을 먹었는데, 이는 뉴런이 식욕 상실과 따뜻한 추구 행동에도 영향을 주었다는 것을 나타낸다.

추가 조사에서 Osterhout과 그녀의 동료들은 또한 열을 발생시키는 뉴런이 혈액뇌장벽과 열을 발생시키는 세포 근처에 있는 비신경세포에서 분비되는 면역 신호를 감지할 수 있음을 발견했다. 연구원들은 다른 뉴런들도 이러한 신호를 감지할 것이라고 의심하고 이러한 신호가 질병과 관련된 행동 변화에 어떻게 영향을 미치는지 연구할 계획이다.