생쥐의 학습과 기억능력에 총명탕이 미치는 효과 (1)

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동양 의학 이론에서 기억과 학습의 개념은 심(心), 마음, 정(精), 기(氣), 뇌(腦)의 작용으로 이루어진다. 심(心)은 정신 또는 생명에 중요한 활동 기능을 관리하는데, 마음은 생명에 중요한 현상 또는 생각하는 의식의 개념으로, 정(精)은 생명에 중요한 물질로, 기(氣)는 생명에 중요한 활동의 개념이다.

 

이 모든 것이 외부로 마음에 의해 표현된다. 뇌는 정이 마음으로 변화된 곳이고 뇌에서 변화된 마음은 우리 전체 몸과 감각기관에 드러나 생명에 중요한 기능을 한다.

 

 

건망증(amnesia)은 기억 장애의 대표적인 질환으로 치매(dementia)와 함께 연구되었다. 허준이 집필한 동의보감에서 총명탕(聰明湯)은 심기능의 저하로 유발되는 건망증에 효과가 있고, 기억력을 증진하며, 뭉쳐있는 담음(痰飮)을 제거하고, 마음을 안정시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 총명탕에는 3가지 주요 약재가 있는데 원지, 석창포, 백복신이다.

 

연구목적

 

 

이 연구 논문은 총명탕(聰明湯) 추출액이 수동적 또는 능동적인 행위 능력 검사, 생소한 물체 인식 능력 검사와 수중 미로 탈출 검사에서 기억과 학습능력에 영향을 미치는지에 관해 기술하고 있다. 이는 총명탕(聰明湯)이 건망증과 치매에 임상 적용의 실마리를 제공한다.

 

연구대상

 

 

실험 전 일주일 동안 온·습도가 관리되는 연구실 우리 안에 실험용 생쥐를 연구대상으로 한다. 일반적 연구 실험에 다용(多用) 되는 실험용 수컷 생쥐이다. 정상 쥐와 에탄올 30%~40%로 기억 퇴행 손상을 유발한 쥐를 대조군과 실험군으로 나눠서 진행한다.

 

 

연구방법

 

수동적 회피 능력 검사

실험 상자에 하나의 구멍이 달린 벽을 가운데 세워 두 부분으로 나눈다. 한 부분은 어둡고 나머지 한 부분은 밝다. 밝은 부분에서 어두운 부분으로 들어간 생쥐에게 발바닥에 부착된 격자에 전기적인 충격을 가한다. 그리고, 밝은 부분과 어두운 부분에 머무르는 시간을 기록한다.

 

정상 쥐, 기억 퇴행 손상을 입은 쥐, 기억 퇴행 손상을 입은 뒤 실험 전 총명탕 추출액을 입을 통해 주입된 쥐의 행위 능력을 측정한다.

 

능동적 회피 행위 능력 검사

2개의 적외선 램프를 움직이는 상자의 긴 면에 나눠서 설치한다. 벨소리와 램프를 천장에, 상자의 바닥에 전기 충격기를 설치한다. 실험은 다음과 같이 진행된다. 40초의 쉬는 기간, 10초 동안의 조건자극(벨소리가 울리고 램프가 켜진다.), 10초 동안의 비조건 자극(전기충격이 가해지고 벨소리와 램프가 모두 켜진다.)

 

생소한 물체 인식 능력 검사

생쥐들이 개방형 상자에서 3일 동안 거주한다. 그들을 임의로 실험군과 대조군으로 나눈다. 실험군은 총명탕 추출액을 입을 통해 투여한다. 실험 동안 2개의 생소한 물체를 개방형 상자 안에 넣고 5분 동안 살펴볼 시간을 준다. 각 물체를 살펴보는 시간을 기록한다.

 

기억 검사에는 동일한 상자 안에 넣고 이미 살펴본 익숙한 물체 하나와 이전과 다른 생소한 물체 하나를 교체해서 넣는다. 살펴보는 시간으로 5분을 준다. 익숙한 물체 하나와 생소한 물체 하나의 2개 물체를 살펴보는 시간을 통해 인식 능력과 기억능력을 측정한다.

 

수중 미로 탈출 검사

지름이 1m인 원형 풀이다. 비디오카메라 촬영으로 실험용 쥐들의 움직임을 보고 탈출구로 빠져나오는 시간을 기록한다. 반복 실험을 통해 시간을 비교한다.

 

 

연구결과

 

수동적 회피 능력 검사에서 총명탕(聰明湯) 추출액의 효과

 

 

정상 쥐에게 총명탕 추출액을 입을 통해 투여한 후 실험을 진행해 본 결과 무의미했다.

 

30% 에탄올로 기억 퇴행 손상이 된 쥐와 전기충격으로 인한 기억 장애가 생긴 쥐에게는 총명탕 추출액의 개선 효과는 없었다. 하지만, 40% 에탄올로 유도된 기억 퇴행 손상을 입은 쥐는 총명탕 추출액으로 개선되는 효과가 있었다. <표1>

 

 

총명탕 추출액이 주요하게 증가시킨 성공적인 쥐의 비율을 보여 준다. <표2>

 

능동적 회피 능력 검사에서 총명탕(聰明湯) 추출액의 효과

기억 인지 실험에서 대조군과 실험군(총명탕 추출액을 입으로 투여한 쥐)은 서서히 조건 회피 반응 수치가 높아졌다. 그러나 실험군은 즉시 운동 반응에서는 마지막 실험에서 감소했다.

 

생소한 물체 인식 및 기억능력 검사에서 총명탕(聰明湯) 추출액의 효과

시각적인 인지 기억 측정을 위해 생소한 물체 인식을 이용했는데 시각 인지 기억은 인간과 설치류를 포함한 종에 진화적으로 유지되었고 해마가 관여했다.

 

 

<표3>과 같이 실험 난이도를 위해 5분 동안의 훈련 과정을 거쳤다. 훈련 동안 2개의 생소한 물체를 살펴보는데 걸리는 시간의 의미 있는 차이는 없었다. 결과는 실험군과 대조군이 모두 동일한 호기심과 물체 탐사의 동기를 가졌다.

 

기억능력 검사에는 훈련 과정에 쓰인 익숙한 물체 중 하나를 생소한 다른 물체로 교체하여 실험군과 대조군이 5분 동안 살펴볼 수 있는 시간을 주었다. 실험군과 대조군 모두 동일하게 1시간 기억능력 검사에서 생소한 물체에 대한 동일한 결과치를 보였다. <그림3>

 

 

그러나, 기억능력 검사가 1일 또는 3일 후 시행됐을 때, 실험군은 대조군에 비해 생소한 물체에 대한 더 강한 호기심을 보여 주었다. <그림3> 결과가 제시하는 것은 실험군이 더 나은 장기 기억력을 가지고 있다는 것이다. 하지만, 1주일이 경과 했을 때 원래의 상태로 돌아갔다.

 

수중 미로 탈출 검사에서 총명탕(聰明湯) 추출액의 효과

 

 

공간 지각력은 숨겨진 탈출구가 있는 수중 미로에서 총명탕 추출액의 입을 통해 투여한 생쥐의 검사로 행해졌다. <그림4>와 같이 실험군과 대조군 모두 탈출구로 빠져나가는 잠재 능력이 반복적으로 이어지는 훈련 과정에서 줄어들었다.

 

그러나, 그 과정에서 의미 있는 군 차이가 있었다. 결과가 제시하는 것은 실험군의 공간 지각력이 대조군보다 훨씬 빠르다는 것이다. 게다가 통계 분석으로 알 수 있는 것은 반복되는 4번째 실험에서 실험군의 더 나은 공간 지각력을 확인시켜주는 의미 있는 차이가 발생했다는 것이다.

 

연구논의

 

학습과 기억의 상관관계는 대상 생물체의 외적 그리고 내적 요인에 영향을 받는다. 기억은 생명 활동의 변화로 기술되는데 훈련으로 유도되는 반면 학습은 기억으로 반영되는 행동의 변화로 기술된다.

 

기억은 감각 저장, 단기 기억과 장기 기억으로 나눠진다. 감각 저장은 오감의 감각 경로와 연관되는데 1초에서 2초 동안 외부로부터 감각 정보를 가진다. 그러나, 기존의 정보가 새 정보로 전환되지 못하면 이는 불명확해진다. 단기 기억은 제한적으로 최대 30초 동안 지속되는 기억이다.

 

단기 기억을 장기 기억으로 전환하기 위해서는 반복되는 훈련과 연습이 필요하다. 장기 기억이 어딘가에 저장되어 있고 현재 의식 중에는 없어도 필요할 때마다 불러올 수 있고 오랜 기간 지속된다.

 

 

허준이 집필한 동의보감에서 총명탕(聰明湯)은 정신적인 스트레스를 완화하고, 체내 뭉쳐진 담음(痰飮)을 배출하며, 생체 활력을 불어넣고, 심기능의 저하로 유발되는 건망증에 효과를 나타낸다.

 

 

총명탕(聰明湯), 한약재인 원지, 석창포, 백복신으로 주요하게 구성된 처방으로 원지(遠志)는 생체 활력을 불어넣고 정신적 스트레스를 완화하며, 석창포(石菖蒲)는 생체 활력을 불어넣고 담음(痰飮)을 제거하며, 백복신(白茯神)은 나른한 피로감과 정신적인 스트레스를 완화해 준다.

 

 

위 연구 실험에서 알 수 있는 것은 총명탕 추출액은 정상적인 상태에서는 효과가 무의했으나, 40% 에탄올에 의해 기억 퇴행 손상이 생긴 상태에서는 유효하게 개선되는 결과를 보여 주었다. 이는 총명탕 추출액이 에탄올의 작용에 간섭한 것이고 기억 퇴행 손상에 주요하게 개선 작용한 것이다.

 

에탄올의 독성은 이미 연구가 잘 돼 있는데, 에탄올은 단기 및 장기 기억의 손상과 실험 전과 후의 에탄올의 투여 결과가 에탄올로 유발되는 손상이 신경전달물질, 특히, 콜린계와 아드레날린계에 영향을 준 것에 기인한 것으로 제시하고 있다. 기억과 학습의 논리적 판단이 주를 이루는 뇌의 전전두엽을 목표로 작용한다.

 

 

앞으로 총명탕이 다양한 실험설계를 통해 어떤 작용이 하는지 구체적으로 알아볼 수 있는 연구가 다각적으로 이루어질 필요가 있고 이 논문이 그런 연구를 위한 하나의 기초 자료로 사용되기를 바란다. (계속)

 

생쥐의 학습과 기억능력에 총명탕이 미치는 효과 (2)

생쥐의 학습과 기억능력에 총명탕이 미치는 효과 (2)

 

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