Chemesthesis라는 말을 아시나요? esthesis는 감각(感覺), 특히 기초적인 감각을 의미하는 명사이다. chem+esthesis의 합성어인 chemesthesis(화학 감각)은 화학 물질이 신체의 수용체를 활성화하여 통증, 촉각, 온도 감각에 반응을 일으킬 때 발생하는 감각이다. 화학 감각의 예는 고추의 캡사이신(capsaicin)에서 나는 타는 듯한 매운 느낌, 구강 세척액의 멘톨에서 나는 시원한 느낌, 또는 탄산음료를 마실 때 입과 코에서 탄산 가스가 나는 따끔거림 등이다.

1968년 설립된 Monell Chemical Senses Center는 미각, 후각, chemesthesis, 배고픔과 식사의 생물학을 연구하는 비영리 기초 연구 기관이며 필라델피아에 있는 펜실베이니아 대학교와 드렉셀 대학교 캠퍼스 근처에 위치하고 있다. 센터의 연구는 특이하게 화학 감각(주로 미각과 후각)이 어떻게 기능하는지, 그리고 건강과 일상 생활에서 그 중요성을 이해하는 데 중점을 둔다. 

기억이 우리가 무엇을 얼마나 많이 먹는지에 영향을 미칠 수 있을까? 과식의 신경기반은 무엇일까? 음식 기억을 과식과 연결하는 획기적인 Monell Chemical Senses Center의 연구에서 이 질문에 "예"라고 확실하게 답해준다.

Monell Associate Member인 Guillaume de Lartigue 박사가 이끄는 연구팀은 처음으로 뇌의 음식 특정 기억 시스템과 과식과 식이로 인한 비만에서 직접적인 역할을 확인했다. 'Nature Metabolism'에 게재된 연구에서 쥐 뇌에서 설탕과 지방에 대한 기억을 인코딩하는 특정 뉴런 집단을 설명하는데, 이는 음식 섭취와 체중에 큰 영향을 미친다. [Yang, M., et al. (2025) Separate orexigenic hippocampal ensembles shape dietary choice by enhancing contextual memory and motivation. Nature Metabolism. doi.org/10.1038/s42255-024-01194-6.]

"오늘날 우리가 사는 세상은 즐거운 음식 경험을 상기시키도록 설계된 광고와 음식의 풍부한 환경적 영향에 끊임없이 폭격을 받고 있다"고 de Lartigue 박사는 말한다. "놀라운 점은 해마(hippocampus)에서 음식 관련 기억을 형성할 뿐만 아니라 식습관을 주도하는 특정 뉴런 집단을 발견했다는 것이다. 이러한 연결은 체중과 대사 건강에 상당한 영향을 미칠 수 있다."

이러한 뉴런은 영양이 풍부한 음식의 공간적 위치에 대한 기억을 인코딩하여 특히 설탕과 지방에 대한 "기억 흔적" 역할을 한다. 이러한 뉴런을 침묵시키면(silencing) 동물이 설탕 관련 기억을 회상하는 능력이 손상되고 설탕 소비가 감소하며 과도한 체중 증가에 기여하는 식단에 노출된 경우에도 체중 증가를 방지한다. 반대로 이러한 뉴런을 재활성화하면 음식에 대한 기억이 향상되어 소비가 증가하고 음식 기억이 식습관에 어떻게 영향을 미치는지 보여준다.

이러한 연구 결과는 두 가지 새로운 개념을 소개한다. 첫째, 뇌의 특정 뉴런이 음식 관련 기억을 저장한다는 증거와 둘째, 이러한 기억이 음식 섭취에 직접적인 영향을 미친다는 것이다.

de Lartigue 박사는 "우리가 즐거운 음식 경험을 기억하는 것은 놀라운 일이 아니지만 이러한 기억이 식습관에 거의 영향을 미치지 않는다고 오랫동안 여겨져 왔다."라고 말했다. "놀라운 점은 해마에서 음식 관련 기억을 형성할 뿐만 아니라 식습관을 주도하는 특정 뉴런 집단을 발견했다는 것이다. 이러한 연결은 체중과 대사 건강에 상당한 영향을 미칠 수 있다."

과소평가된 기억의 역할

기억은 종종 음식 섭취의 주요 동인으로 간과되지만, 이 연구는 기억과 신진대사 간의 직접적인 연관성을 보여준다. 이 발견을 기억과 관련된 다른 연구와 차별화하는 것은 대사 건강을 이해하는 데 미치는 영향이다.

동물의 해마에서 설탕에 반응하는 뉴런을 삭제하면 기억이 방해될 뿐만 아니라 설탕 섭취가 감소하고 체중 증가를 방지하는데, 동물이 고당분 식단에 노출된 경우에도 마찬가지이다. 이는 기억과 대사 건강과 관련된 특정 뇌 회로 간의 직접적인 연관성을 강조하는데, 이는 비만 연구 분야에서 대체로 간과되어 왔다.

펜실베이니아 대학교 de Lartigue 연구실의 박사 과정 학생이자 첫 번째 저자인 M. Yang은 "해마의 기억 시스템은 동물이 생존에 중요한 음식 공급원을 찾고 기억하는 데 도움이 되도록 진화했다."라고 말했다. "음식이 풍부하고 신호가 도처에 있는 현대 환경에서 이러한 기억 회로는 과식을 유발하여 비만에 기여할 수 있다."

특정한 음식에 독립적인 회로

또 다른 주요 발견은 음식 관련 기억이 매우 구체적이라는 것이다. 설탕 반응 뉴런은 설탕 관련 기억과 섭취만 인코딩하고 영향을 미치는 반면, 지방 반응 뉴런은 지방 섭취에만 영향을 미친다. 이러한 뉴런은 음식과 관련되지 않은 작업에 대한 공간 기억과 같은 다른 유형의 기억에는 영향을 미치지 않는다.

"이러한 회로의 특이성은 매혹적이다."라고 de Lartigue 박사는 말했다. "이것은 뇌가 음식을 행동에 연결하여 동물이 환경에서 다양한 영양소 공급원을 구별할 수 있도록 하는 데 얼마나 정교하게 조정되어 있는지를 보여준다."

우리는 지방이 풍부한 음식에 대한 기억과 설탕이 풍부한 음식에 대한 기억을 인코딩하는 별도의 유형의 뉴런을 가지고 있다. 이러한 별도의 시스템은 자연의 음식에 지방과 설탕이 모두 들어 있는 경우가 드물기 때문에 진화했을 것으로 추정한다.

비만 치료에 대한 의미

이 연구의 결과는 과식과 비만을 해결하는 새로운 가능성을 열어준다. 해마 기억 회로를 표적으로 삼으면 건강에 해롭고 칼로리가 높은 음식을 섭취하게 하는 기억 트리거를 방해할 수 있다.

"이러한 뉴런은 감각적 신호를 음식 섭취와 연결하는 데 중요하다."라고 de Lartigue 박사는 말했다. "기억과 신진대사에 영향을 미치는 능력은 오늘날 음식이 풍부한 세상에서 비만을 치료하는 유망한 표적이 된다."

이번 연구 결과는 생존을 위해 진화한 기억 시스템이 현대의 음식이 풍부한 환경에서 과식에 어떻게 기여하는지 강조한다. 이 연구는 설탕과 지방 기억에 대한 특정 뇌 회로를 밝혀내어 표적 비만 치료의 문을 열었다. 이 연구는 식이 행동과 대사 건강을 형성하는 데 있어 기억이 중요한 역할을 한다는 것을 강조한다. 이 회로를 표적으로 삼으면 과식을 방해하고 신진대사 건강을 개선할 수 있다.