존 오키프 박사는 공간을 인식하는 ‘장소 세포’를 발견한 공로를 인정 받았다. 노르웨이 부부 과학자인 마이-브리트 모세르 박사와 에드바르트 I. 모세르 박사는 길을 찾는 ‘격자 세포’를 발견한 업적으로 수상의 영광을 안았다.

오키프 박사는 런던대학교(UCL) 세인스버리웰컴 신경회로ㆍ행동 센터 소장이다. 마이-브리트 모세르 박사는 노르웨이 트론하임 소재 신경과학센터 소장이다. 에드바르트 I. 모세르 박사는 노르웨이 트론하임 소재 카블리 신경과학연구소 소장이다.

방향 감각과 길을 찾아가는 능력은 인간의 실존에 필수적인 요소다. 인간의 기억 대부분은 물리적인 공간과 연관이 있기 때문이다. 우리가 일상생활에서 사용하고 기억하는 다량의 정보에는 장소라는 맥락이 담겨있다.

캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)에서 신경과학을 연구하는 로렌 프랭크 교수는 “방향 감각은 인간이 인간으로서 살아가기 위해서 반드시 필요한 요소”라고 말했다.

그런데 방향 감각과 길을 찾는 능력은 우리의 뇌에서 어떤 방식으로 구현될까?

1971년 존 오키프 박사는 이 질문에 해답이 될 열쇠를 찾았다. 오키프 박사는 기억 형성을 더 잘 이해하기 위해서 대뇌 측두엽의 해마라는 영역을 연구했다. 이전 연구에 따르면 해마는 기억 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 해마가 손상되면 심각한 기억상실증에 걸리는 환자들이 많았기 때문이다.

오키프 박사는 방 안에서 자유롭게 움직이는 생쥐의 뇌에 전극을 연결했다. 그 결과, 생쥐가 특정한 방향에 있을 때 특정 신경세포가 활성화된다는 사실을 발견했다. 이들 세포는 위치를 등록하기만 하는 것이 아니라 장소를 지도로 그리는 회로를 만드는 것처럼 보였다.

생쥐가 방 안의 다른 장소에 있을 때는 다른 신경세포가 활성화됐다. 생쥐가 다시 제자리로 돌아오면 아까 활성화됐던 신경세포가 다시 활성화됐다. 요컨대 장소에 대한 기억은 ‘장소 세포’에 저장된다는 것이다.

6일(월) 영국 런던에서 열린 기자회견에서 존 오키프 박사는 “해마가 장소를 저장하는 시스템이라는 사실은 굉장히 놀라웠다”고 말했다.

스톡홀름 카롤린스카 연구소 임상통합생리학과 교수이자 노벨위원회(Nobel committee) 위원장인 줄린 지라스는 인터뷰에서 “이른바 ‘장소 세포’가 발견되기 전에는 뇌가 어떤 식으로 지도를 만들고 이 정보를 세포 단계에서 계산하는지 알 수 없었다”고 설명했다. 지라스 위원장은 이후 ‘격자 세포’가 발견되면서 뇌세포가 길을 찾아가는 방식도 이해할 수 있게 됐다고 부연했다.

이 발견은 몇몇 질병 연구에 새로운 장을 열어줄 가능성이 있다. 가령 알츠하이머 환자는 종종 길을 잃고 자신이 있는 곳이 어디인지 인식하지 못한다. 뇌 안의 GPS를 이해하면 장소에 대한 기억이 어떻게 상실되는가도 규명할 수 있을지도 모른다.