도파민 서지는 뇌에 어떤 영향을 미칠까요?

도파민 급증은 생물의 행동에 영향을 미쳐, 행동의 다양성을 확대하고 습관성을 강화합니다.

어른은 대부분의 행동을 미리 생각하고 계획합니다. 자신이 무엇을 원하는지, 다른 사람들이 무엇을 요구하는지 알고, 다음 단계를 계획합니다. 이는 복잡한 수학 문제를 풀 때나 저녁 식사를 준비하는 데 모두 적용됩니다. 또한, 행동은 종종 무언가에 대한 반응으로 작용합니다. 예를 들어, 밖이 추우면 재킷을 입거나, 냄비에 담긴 물이 끓으면 불을 줄이거나 스토브를 끄는 것과 같습니다.

하지만 위의 상황 외에도 자발적인 행동이 자주 발생합니다. 시험지를 풀면서 펜을 씹는 학생, 답을 생각하면서 테이블 표면을 손가락으로 두드리는 학생, 영화를 보면서 주먹이나 이를 악물고 있는 학생 등이 있습니다. 이러한 자발적인 행동은 계획된 상황만큼이나 흔합니다. 어떤 자발적인 행동은 반복되어 시간이 지남에 따라 습관이 됩니다.

습관은 신경계의 특정 중추, 특히 선조체(corpus striatum)의 배외측부(dorsolateral part)의 영향을 받아 형성된다는 것은 오랫동안 증명되어 왔습니다. 이 배외측부의 뉴런은 습관이 되기 시작하는 행동 순서를 다듬거나 조정할 때 활성화됩니다. 이러한 과정은 편도체와 그 상외측부에 의해 지원됩니다. 강화 기전의 중추는 도파민을 일종의 매개체로 사용합니다. 최근 과학자들은 도파민이 자발적 행동을 유발하는 데 다른 기능을 하는지 알아보기로 했습니다.

실험은 어두운 방에서 정처 없이 돌아다니는 설치류를 대상으로 수행되었습니다. 도파민이 투여되면 설치류의 뇌에서 단백질이 합성되어 빛났으며, 이 빛은 내장된 광섬유 장치에 의해 포착되었습니다. 쥐의 모든 활동은 비디오 카메라에 녹화되었습니다.

설치류의 도파민 수치는 다양한 강도로 끊임없이 변화했습니다. 수치가 약간 상승하면 쥐들은 약간 펄쩍 뛰었지만, 전반적으로 침착함을 유지했습니다. 도파민이 강하게 급증하면 쥐들의 행동이 극적으로 바뀌어 자발적이고 다양해졌습니다. 쥐들은 두 발로 서거나, 머리를 빙빙 돌리거나, 무질서하게 움직이는 등 다양한 행동을 보였습니다. 흥미롭게도, 이러한 자발적인 움직임은 급증이 끝난 후에도 몇 분 동안 반복되었습니다. 따라서 도파민 증가는 쥐를 무작위적인 행동으로 자극했고, 그 후에는 마치 습관이 생긴 것처럼 통합적인 행동을 보였습니다. 설치류를 예로 들어, 신경 세포와 신경 회로 수준에서 도파민의 효과가 행동에 어떻게 반영되는지 보여줄 수 있었습니다.

도파민은 자발적인 다양성을 향해 행동을 변화시키고, 동시에 그 다양성의 개별 요소를 서로 다른 방향으로 작용하여 고정시킨다는 것이 밝혀졌습니다.

연구 결과는 Nature 저널 에 게재되었습니다.