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달팽이관에서 소리 주파수 구별해주는 세포 발달과정 규명

연세대 복진웅 교수 "주파수 특이적 난청 원인 규명 실마리"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 청각기관인 달팽이관에서 다양한 소리를 한꺼번에 들어도 고음과 저음 등 주파수에 따라 소리를 구별해는 기능을 하는 청각감각세포가 발달하는 과정을 처음으로 밝혀냈다.

연세대 의대 복진웅 교수는 9일 과학저널 '미국립과학원회보'(PNAS)에서 달팽이관이 형성될 때 체내 신호전달물질 '소닉헤지호그'(Shh)가 달팽이관의 위치에 따라 각기 다른 농도로 작용, 특정 주파수에 민감한 청각감각세포가 서로 다른 위치에 형성되는 것으로 나타났다고 밝혔다.

(A) 포유류 청각기관의 달팽이관에 해당하는 조류 청각기관(basilar papilla)의 청각감각세포인 유모세포(hair cell). 기저부(base)는 고주파 소리에, 첨부(apex)는 저주파 소리에 반응. (B-D) 정상적인 유모세포. 기저부(base)에서 첨부(apex)로 갈수록 점차 넓이가 좁아지는 형태를 보임. (F-H) 미세수술로 Shh 신호전달체계를 비정상적으로 활성화시키자 기저부와 중간 부분의 유모세포 넓이가 현저히 좁아짐. 이는 유모세포가 인식할 수 있는 주파수 음역대가 바뀌었음을 나타냄. (E, I) 조류 청각기관의 전체적인 형태를 보여주는 사진.

다양한 소리를 한꺼번에 듣고 이를 구별해 내는 달팽이관의 능력은 동물 세계에서 천적과 먹잇감 소리를 구별해 생존하는 데 필수적일 뿐 아니라 사람에서도 언어를 이용한 의사소통이나 음악감상 등 일상생활에 매우 중요하다.

달팽이관이 다양한 소리를 주파수에 따라 구별해 낼 수 있는 것은 달팽이관 내 청각감각세포들이 위치에 따라 특정 주파수에 반응하는 구조(tonotopy)로 돼 있기 때문이라는 사실이 50여년 전 밝혀졌으나 이런 구조가 생성되는 과정은 지금까지 알려지지 않았다.

달팽이관 내 청각감각세포들은 한쪽에는 높은 주파수의 소리(고음)를, 반대쪽에는 낮은 주파수의 소리(저음)를 듣도록 배치돼 있으며 이 위치-주파수 반응구조를 밝혀낸 헝가리의 게오르크 폰 베케시 박사는 1961년 이 업적으로 노벨생리의학상을 받았다.

연구진은 이 연구에서 체내 신호전달물질 Shh가 달팽이관이 형성되는 과정에서 달팽이관의 위치에 따라 각기 다른 농도로 영향을 주며, 이런 농도 차이가 각기 다른 유전자의 발현을 유도해 달팽이관의 위치에 따라 특정 주파수에 민감한 청각감각세포들이 형성된다는 사실을 밝혀냈다.

실제로 조류의 청각기관 내 청각감각세포인 유모세포(hair cell)에서 미세수술로 Shh 신호전달체계를 비정상적으로 활성화시키자 유모세포의 형태가 변하면서 각 위치별로 인식할 수 있는 주파수 음역대가 바뀌는 것으로 나타났다.

복 교수는 "이 연구는 '달팽이관은 어떻게 여러 소리를 한꺼번에 들어도 각각의 소리를 주파수에 따라 구별할 수 있는 능력을 갖추게 됐을까'라는 질문에 해답을 준다"며 "이 결과는 다양한 선천적 혹은 후천적 요인으로 유발되는 주파수 특이적 난청의 병리기전을 규명하는 데 중요한 단서를 제공할 것"이라고 말했다.

연세대 의대 해부학교실 복진웅 교수

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2015/03/10 05:00 송고

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