Sexual experience restores age-related decline in adult neurogenesis and hippocampal function (2013)
https://doi.org/10.1002/hipo.22090

 

노화는 인간과 동물 모두에서 해마(hippocampus)의 기능 저하와 성인 신경발생(adult neurogenesis)의 감소를 초래한다. 이러한 감소는 학습 및 기억 능력 저하와 밀접한 관련이 있으며, 특히 해마에서의 신경 세포 생성 감소는 중년 이후 뚜렷하게 나타난다. 해당 논문은 성적 경험이라는 보상적 경험이 중년 쥐에서 신경 세포 생성을 촉진하고, 인지 기능을 회복시키는 데 얼마나 효과적인지를 분석한 연구이다.

 

연구 방법

1. 실험 대상

• 대상 동물
  • 중년 수컷 Sprague Dawley 쥐 (9~11개월, 생식 경험이 있는 그룹)
  • 젊은 쥐 (2~3개월)를 대조군으로 사용
• 성적 경험 실험
  • 성적 경험 그룹은 성적으로 수용적인 암컷 쥐와 30분 동안 성적 상호작용을 하도록 했고, 대조군은 해당 상호작용 없이 케이지에서 유지
  • 일부 그룹은 28일 연속 성적 경험을 했으며, 다른 그룹은 14일 경험 후 14일 간 휴식(비연속적 경험)을 가짐

2. 신경발생 측정

• BrdU(브로모데옥시유리딘) 주입
  • 신경 세포 증식을 측정하기 위해 DNA 합성 마커인 BrdU를 주입하고, BrdU 표지된 세포 수를 분석
• 조직 분석
  • 치상회(dentate gyrus) 내 신경 세포 증식과 성숙된 신경 세포 비율(NeuN 표지)을 면밀히 분석

3. 인지 기능 평가

• 신규 물체 인식 테스트(Object Recognition Test)
  • 쥐가 낯선 물체와 익숙한 물체를 구별하는 능력을 테스트하여 해마 관련 인지 기능을 평가

 

연구 결과

1. 성적 경험이 신경 세포 생성에 미치는 영향

• 단회 성적 경험

  • 성적 경험 후 치상회에서 BrdU로 표지된 신경 세포 수가 대조군보다 유의미하게 증가
  • 이는 성적 경험이 신경 세포 증식(proliferation)을 직접적으로 촉진함을 시사

• 연속적 성적 경험(28일)

  • 28일 연속 성적 경험을 한 중년 쥐의 신경 세포 생성 수준이 젊은 쥐와 유사한 수준으로 회복됨
  • 이러한 효과는 주로 신경 세포의 증식을 통해 이루어짐

• 비연속적 성적 경험(14일 경험 후 14일 휴식)

  • 14일 성적 경험 후 휴식 기간을 가진 그룹에서도 신경 세포 생성이 증가했으나, 인지 기능 개선 효과는 관찰되지 않음

2. 성적 경험이 인지 기능에 미치는 영향

• 연속적 성적 경험

  • 28일 동안 연속적으로 성적 경험을 한 중년 쥐는 젊은 쥐와 유사하게 신규 물체를 더 오래 탐색함
  • 이는 성적 경험이 해마 관련 기억 및 학습 능력을 회복시키는 데 긍정적인 영향을 미쳤음을 의미

• 비연속적 성적 경험

  • 14일 성적 경험 후 14일 휴식을 취한 그룹은 대조군과 동일한 인지 기능 수준을 보임
  • 이는 성적 경험의 인지 개선 효과가 지속적인 자극이 필요함을 보여줌

 

기전 분석 및 추가 관찰

1. 보상 체계와 신경 세포 생성

• 성적 경험은 도파민 및 옥시토신과 같은 보상 관련 신경전달물질의 분비를 유도하여 신경 세포 증식과 시냅스 가소성을 증가
• 특히, 옥시토신은 해마 내 신경 세포 생존과 성숙을 촉진하며, 스트레스로 인한 부정적 영향을 완화

2. 스트레스 호르몬의 영향

• 성적 경험은 코르티코스테론(corticosterone) 수치를 일시적으로 증가시키지만, 이는 장기적으로 신경 세포 생성에 긍정적 영향을 미침

3. 새로운 신경 세포와 인지 기능의 연관성

• 새로 생성된 신경 세포가 학습 및 기억에 기여하지만, 지속적인 보상 자극이 없을 경우 이러한 세포의 활성화가 억제될 가능성
• 이는 비연속적 성적 경험 그룹에서 신경 세포 생성은 증가했지만, 인지 기능 개선이 나타나지 않은 이유를 설명

 

 

성적 경험이 해마 치상회의 신경 세포 생성에 미치는 영향

1. 그래프 분석

• 단회 성적 경험 후

  • 단 한 번의 성적 경험만으로도 치상회에서 BrdU로 표지된 세포 수가 대조군에 비해 유의미하게 증가
  • 이는 성적 경험이 신경 세포 증식을 강력하게 촉진함을 시사

• 14일 비연속적 성적 경험

  • 14일 동안 성적 경험을 한 후 14일 휴식을 가진 그룹도 신경 세포 생성이 증가했으나, 젊은 쥐 수준에는 미치지 못함

• 28일 연속적 성적 경험

  • 28일 연속적으로 성적 경험을 한 그룹은 신경 세포 생성이 젊은 쥐 수준으로 회복됨
  • 이는 지속적인 성적 경험이 신경 세포 생성을 극대화하는 데 필요함을 나타냄

2. 현미경 사진 분석

• 사진은 BrdU로 표지된 세포가 있는 치상회의 단면을 보여줌
• 대조군과 성적 경험 그룹을 비교했을 때, 성적 경험 그룹에서 신경 세포 생성이 현저히 많음
• 노란색으로 표시된 BrdU와 NeuN(성숙 신경 세포 마커)의 중복 영역은 새로운 신경 세포가 성숙 단계로 진입했음을 의미

 

 

비연속적 성적 경험이 신규 물체 인식에 미치는 영향

• 중년 쥐가 14일 동안 성적 경험을 하고 14일 동안 휴식을 취한 뒤 실시한 신규 물체 인식 테스트 결과를 나타냄

• 쥐는 익숙한 물체와 새로운 물체를 구별할 수 있는지 평가되며, 새로운 물체를 더 많이 탐색할수록 기억과 학습 능력이 더 좋은 것으로 간주됨

• 대조군과 비연속적 성적 경험 그룹

  • 두 그룹 모두 새로운 물체와 익숙한 물체를 비슷하게 탐색했으며, 새로운 물체에 대한 선호가 관찰되지 않음
  • 이는 비연속적 성적 경험이 인지 기능 개선에 효과가 없음을 의미
  • 샘플 탐색 시간: 대조군과 비연속적 경험 그룹 모두 샘플 탐색 시간이 유사하여, 탐색 의욕이나 신체 활동성에 차이가 없음을 보여줌

  • 비연속적 성적 경험은 중년 쥐의 해마 관련 인지 기능을 회복시키지 못함. 이는 성적 경험의 일관성과 지속성이 필요하다는 점을 시사

 

 

연속적 성적 경험이 신규 물체 인식에 미치는 영향

• 중년 쥐가 28일 동안 연속적으로 성적 경험을 한 뒤 실시한 신규 물체 인식 테스트 결과를 나타냄

• 테스트는 Figure 2와 동일한 방식으로 진행됨

  • 대조군: 대조군은 익숙한 물체와 새로운 물체를 구별하지 못함

  • 연속적 성적 경험 그룹: 새로운 물체를 유의미하게 더 많이 탐색했으며, 젊은 쥐 대조군과 유사한 인지 능력을 보임
  • 샘플 탐색 시간
    • 연속적 성적 경험 그룹과 대조군 모두 샘플 탐색 시간에 차이가 없었음
    • 이는 성적 경험 그룹의 인지 개선이 단순한 탐색 의욕 증가 때문이 아니라는 점을 보여줌

• 연속적 성적 경험은 중년 쥐의 인지 기능을 젊은 쥐 수준으로 회복시킴

• 성적 경험의 지속성이 인지 기능 회복에 필수적이라는 점을 강조

 

연구 결론

성적 경험은 중년기의 신경 세포 생성과 해마 관련 인지 기능을 회복시키는 데 효과적이다. 하지만 이러한 효과는 지속적인 자극을 필요로 하며, 간헐적 자극에서는 효과가 유지되지 않는다. 본 연구는 나이 든 개체에서 보상 기반 활동(운동, 사회적 상호작용 등)이 인지 건강을 유지하거나 개선하는 데 중요하다는 점을 강조한다.