척수신경을 통해 전달되는 장내 포도당 감지 신호에 대한 연구 모식도. KAIST

배가 고플 때 유독 단 음식이 먹고 싶은 이유에 대해 국내 연구진이 과학적 해답을 내놓았다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 뇌가 음식의 총 열량이 아닌, 그 안에 포함된 특정 영양소인 포도당을 선택적으로 인식한다는 사실을 밝혔다.

이는 포도당이 뇌의 주요 에너지원이라는 점에서, 에너지 결핍 시 포도당을 우선적으로 찾는 생리적 반응으로 해석된다.

KAIST 생명과학과 서성배 교수 연구팀은 미국 알버트 아인슈타인 의대와 공동으로, 실험용 생쥐를 대상으로 장-뇌 연결 회로를 규명했다.

연구진은 포도당, 아미노산, 지방 등을 생쥐의 소장에 주입한 뒤 뇌의 활동을 관찰한 결과, ‘시상하부 시상핵(PVN)’에 위치한 CRF 뉴런이 포도당에만 강하게 반응하며, 다른 영양소에는 거의 반응하지 않는다는 사실을 밝혀냈다.

연구진은 특히 이 포도당 감지 신호가 척수신경을 통해 뇌로 전달된다는 점에 주목했다. 이는 단백질이나 지방이 미주신경을 통해 전달되는 것과는 다른 경로다. 공복 상태의 생쥐에서 CRF 뉴런을 억제했을 때 포도당 선호 반응이 사라진 것으로 보아, 해당 회로가 식욕 조절에 중요한 역할을 한다는 점도 확인됐다.

이번 연구는 뇌가 포도당을 구별해 인식한다는 사실을 밝혀냈으며, 향후 비만이나 당뇨 등 대사질환 치료법 개발에도 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 향후 단백질, 지방 등 다른 영양소에 대해서도 유사한 신경 회로가 존재하는지 추가 연구를 이어갈 계획이다.

*척수신경(Spinal Nerve): 척수에서 갈라져 나와 온몸으로 퍼지는 신경 다발로, 감각 및 운동 정보를 뇌와 몸 사이에 주고받는 역할을 한다
*미주신경(Vagus Nerve): 뇌에서 직접 나오는 뇌신경 중 하나로, 감각, 운동 및 자율신경계 기능(소화, 심장박동 등)을 조절한다

[연계 과목]
생명과학 | 통합과학 | 융합과학 | 과학탐구실험 | 보건

[연계 학과]
의예과 | 생명과학과 | 뇌인지과학과 | 바이오의공학과 | 식품생명공학과

[탐구활동 예시]
포도당이 뇌의 주요 에너지원이라는 점을 이해하고, 학술지나 전문가 인터뷰 등 문헌 조사를 통해 식습관이 뇌 기능에 미치는 영향을 탐구해 보자. 특히 당 섭취와 학습 효과 간의 상관관계에 대한 과학적 근거를 조사하고, 이를 바탕으로 바람직한 청소년 식습관 가이드를 제안해 보자.

*이 기사는 ‘진로N 매거진’에 게재되었습니다.