원숭이의 학습 지연 및 낮은 수준의 사회적 성과 모니터링에 대한 인지 유전체학

Jun 10, 2024

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16539(2022) 이 기사 인용

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인지 능력과 기본 신경 구조는 유전학의 영향을 받습니다. 인지 유전체학 연구는 유전자형 중심의 주요 전략을 통해 유전자, 뇌, 인지 사이의 삼중 관계를 탐구합니다. 여기서 우리는 원숭이의 특정 신경인지 표현형에 대한 새로운 후보 유전자를 식별하는 역 전략이 가능하다는 것을 보여줍니다. 원래 별도의 심리학 연구에 참여했던 두 마리의 원숭이는 학습 지연과 낮은 수준의 사회적 성과 모니터링을 나타냈습니다. 한 원숭이에서는 거울 뉴런이 대조군에 비해 적었고 전두엽 피질에는 뮤 억제가 없었습니다. 다른 원숭이는 전두엽 피질과 도파민이 풍부한 중뇌 모두에서 향상된 시각적 반응을 보였으며 영역 간 동기화가 부족했습니다. 엑솜(Exome) 분석에 따르면 두 원숭이는 사촌일 가능성이 가장 높으며 MAP2, APOC1 및 잠재적으로 HTR2C의 변종을 공유하는 것으로 나타났습니다. 인지 유전체학의 이러한 표현형 중심 전략은 표현형 변이의 유전적 기초를 명확히 하고 신경정신병적 장애의 원숭이 모델을 개발하는 데 유용한 수단을 제공합니다.

인지 능력과 그 기본 신경 구조는 유전적 영향을 받습니다1,2,3,4. 고등 인지 기능의 게놈 기반을 명확히 하는 것은 게놈 과학의 오랜 관심이었습니다. 최근 처리량이 많은 기술의 발전으로 인해 훨씬 ​​낮은 비용으로 개인의 전체 게놈 서열을 결정하는 것이 가능해졌습니다. 이러한 발전으로 인해 인지 유전체학이라는 학제간 과학 분야가 발전하게 되었습니다2,3,5. 인지 유전체학 연구는 유전적 측면에서 인지 특성의 개인별 변이를 확인할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 이는 결국 정신 장애의 동물 모델을 개발하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 유전자-인지 연관성의 진화 궤적에 대한 이해를 촉진합니다.

인간이 아닌 영장류에 대한 인지 유전체학 연구는 주로 '유전자형 기반' 접근 방식을 취했습니다6. 이 전략에서 연구자들은 관심 유전자를 미리 결정하고 표적 유전자의 다형성과 관련된 인지적 측면을 탐구합니다. 지금까지 여러 유전자가 연구 대상이었습니다. 원숭이의 인지적 유연성7 및 사회적 시선8을 담당하는 SLC6A4(세로토닌 수송체), 원숭이의 친화 경향9을 담당하는 SLC6A4 및 TPH2(트립토판 수산화효소 2), 사회성을 담당하는 AVPR1A(아르기닌 바소프레신 ​​수용체 1A)10 침팬지의 거울 자기 인식11. 유전자형 기반 접근 방식 외에도 역 '표현형 기반' 접근 방식도 가능합니다6. 여기서 연구자들은 유전자보다는 개인마다 달라지는 인지 측면에 초점을 맞추고 인지 변이의 유전적 상관 관계를 확인하려고 시도합니다. 이 전략은 특이한 인지 표현형을 가진 동물에 적용될 수 있으며, 이는 신경 정신 질환의 비인간 영장류 모델로 사용될 수 있습니다. 자폐 표현형을 자발적으로 발현하는 일본 원숭이의 ABCA13과 HTR2C에서 두 가지 희귀 코딩 변종이 확인되었습니다.

여기에서는 실험실 조건에서 상당한 학습 지연이 있는 두 마리의 일본 원숭이(M593 및 M639)를 보고합니다. 두 원숭이 모두 작업 조건, 즉 사회적 반전 학습 작업(M593)13 및 사회적 파블로프 조건화 절차(M639)14의 차이에도 불구하고 다른 사람의 성과를 모니터링하는 수준이 낮았습니다. 미세 전극을 사용하여 뇌 활동을 분석한 결과 대조군과 통계적으로 다른 피질-피질하 영역의 작업 관련 반응 측면이 밝혀졌습니다. 엑솜 시퀀싱을 통한 종합적인 유전자 분석을 통해 두 원숭이(대부분 사촌일 가능성이 높음) 사이의 친족 관계가 밝혀졌으며 MAP2, APOC1 및 HTR2C의 유전적 변이를 공유하는 것으로 나타났습니다. 이들 유전자는 모두 인간의 신경정신병적 장애와 연관되어 있습니다.