뇌 속에서 발견된 ‘소용돌이’ 뇌파…감각과 운동 연결하는 시계 역할

• 양쪽 반구에서 대칭적으로 나타납니다. 쥐의 왼쪽 수염에 공기를 살짝 불어넣으면 오른쪽 감각 피질에서 시계 방향으로 회전하는 파동이 발생했고, 이에 상응하는 파동이 운동 피질에서도 관찰됐습니다 .
• 감각 영역과 운동 영역 사이를 연결하며, 감각과 움직임을 연결합니다.
• 시상(thalamus), 선조체(striatum), 중뇌(midbrain) 등 더 깊은 피질하 구조(subcortical structures)의 신경 신호와도 동기화되어, 기능적으로 다른 뇌 영역 간에 정보를 전달하는 것으로 보입니다 .

감각과 행동을 연결하는 내부 시계: 증거

연구팀은 이 회전파가 감각에 이어 행동이 일어나도록 순서를 정해주는 시공간 시계(spatiotemporal clock) 역할을 할 것이라고 가설을 세웠습니다 . 구체적인 증거는 다음과 같습니다:

• 쥐의 수염에 아주 약한 공기를 불어넣자 즉시 시계 방향으로 회전하는 파동의 연속이 발생, 자극에 의해 파동 생성이 유발됨을 보여줬습니다 .
• 발과 눈의 협응이 필요한 보상 기반 물체 감지 과제에서, 회전파 패턴은 쥐의 각성 상태와 과제 성공 여부에 따라 변화했습니다 .
• 연구팀은 이 파동이 뇌가 감각 순서를 예측하고 연습을 통해 운동 기술을 내재화하는 데 도움을 줄 수 있다고 제안합니다. 즉, '감각한 후 행동한다'는 사슬을 조정하기 위해 여러 영역을 가로질러 흐른다는 것입니다 .

열린 질문: 인간에게도 존재하는가?

연구팀은 아직 회전 진행파가 쥐에서처럼 다른 종, 특히 인간에게까지 전역적으로 조정되는지 확인하지 못했습니다 . 그러나 독립적인 선행 연구들에서 fMRI(2023년, Nature Human Behaviour)와 인간 기억 과제(2026년, Nature Communications)를 통해 인간 피질에서도 나선형 파동 패턴이 감지된 바 있어, 이 현상이 설치류에만 국한된 것은 아닐 가능성이 높습니다. 하지만, 인간의 체성감각 피질에서도 동일한 원형 해부학적 회로가 이런 현상을 구동하는지는 아직 알려지지 않았습니다 .

결론: 이번 워싱턴대 연구는 나선형 뇌파가 원형 신경 구조에서 어떻게 발생하는지, 뇌 전체를 어떻게 동기화하는지, 그리고 감각과 행동을 연결하는 타이밍 메커니즘으로 어떻게 작용할 수 있는지에 대한 최초의 기전적 설명을 제공합니다. 이러한 특정 회로 구조가 인간에게도 존재하는지가 핵심적인 미해결 과제입니다.