과학자들은 오랫동안 폭력행위를 유발할 수 있는 뇌의 특정 부위를 알고 있었다. 뇌의 시상하부(hypothalamus)에 위치한 신경세포들은 난폭한 행위와 관련이 있다. 이 부근에 전기적 충격을 가하는 것은 고양이와 쥐에게 폭력을 유발했다. 
그러나 폭력성과 뇌에 대한 연구는 실험방법의 비정교성 등의 이유로 정확히 뇌의 어느 부위가 폭력에 관련돼 있는지 규명하는데 어려움이 있었다. 이런 가운데 뉴욕대 연구팀은 VMH(Ventromedial Hypothalamus)라고 불리는 시상하부에 연구의 초점을 맞췄다.


섹스와 폭력행위 모두 VMH 신경세포 흥분


연구팀은 섹스와 공격행위를 할 때 모두 VMH의 신경세포들이 활성화되는 것을 규명했다. 구체적으로는 VMH의 아주 깊숙한 곳에 위치한 지름 300마이크론의 아주 작은 VMHv1이라는 영역이다.
연구팀은 VMH의 신경세포들에 형광인자를 부착시켜 이들 신경세포들이 특정 상황에서 활성되는지 여부를 관찰했다. 수컷 생쥐가 우리에 혼자 남겨져있을 때 이들 신경세포들은 비활성 상태를 보였다.
하지만 생쥐들에게 자신만의 영역을 갖게 하고 외부의 침입자 수컷 생쥐를 우리에 넣어주자 생쥐들은 공격적인 성향을 보였다. 생쥐들이 공격행위를 할 때마다 VMH의 신경세포들은 흥분하는 것으로 나타났다.
암컷 생쥐를 두 번째 수컷 생쥐 대신 우리에 넣자 우리에 있던 수컷 생쥐들은 사랑에 빠진 것처럼 보였다. 이때도 역시 VMH의 신경세포들은 흥분했지만 이 때 흥분한 신경세포들은 수컷생쥐를 넣을 때 흥분한 신경세포들과는 다른 세포들이었다.
흥미로운 점은 수컷-수컷 생쥐의 접촉으로 흥분됐던 신경세포들의 대부분이 암컷 생쥐의 등장으로 억제됐다는 점이다. 연구팀은 VMH의 신경세포들이 섹스 또는 공격의 원인으로 작용하고 있는지를 확인하기 위해 다음 단계의 실험을 수행했다.
광유전학 기술을 적용해 연구팀은 푸른색의 빛에 반응하는 특정 유전자를 생쥐의 VMH 신경세포에 주입했다. 광유전학은 빛으로 신경세포의 활성을 조절하는 기술이다. 푸른색의 빛에 반응하는 특정 유전자를 생쥐의 신경세포에 주입한 뒤 이들 생쥐의 뇌에 광섬유를 이식하면 연구팀은 이들 신경세포의 활성을 빛으로 조절할 수 있다.
빛을 키면 VMH 지역 신경세포들은 활성상태가 된다. 이렇게 신경세포들이 활성화되자 생쥐들은 수컷뿐만 아니라 암컷 심지어 생물이 아닌 실험실의 라텍스 실험용 장갑까지 공격하는 성향을 보였다. 빛을 켜 신경세포를 활성화시키면 무생물체까지 공격했지만 빛을 끄면 공격을 멈췄다.
비슷한 방법으로 연구팀은 신경세포의 흥분을 억제했다. 흥분이 억제되자 생쥐들은 심지어 외부의 수컷 생쥐들이 있음에도 불구하고 공격적인 성향을 보이지 않았다. 이러한 실험결과는 VMH의 신경세포들이 공격적인 행동에 관여하고 있다는 점을 보여준다.


섹스 시 폭력행위 억제




연구팀이 빛을 켜기 전에 수컷이 암컷에 접근토록 하자 빛을 켜도 생쥐들의 공격성은 나타내지 않았다. 단지 수컷들이 섹스를 마친 이후에야 연구팀은 생쥐들의 공격성을 다시 유발시킬 수 있었다.
주요 저자인 데이비드 앤더슨 캘리포니아 공대 교수는 “암컷에 의해 활성화된 VMH의 신경세포들은 섹스를 촉진하기보다는 싸움을 억제한다”며 이에 대한 하나의 가능성을 제시했다. “동물들은 공격할 침입자가 있을 경우 섹스를 하려하지 않으며 섹스를 하려고 할 경우 암컷을 공격하지 않으려한다”고 그는 덧붙였다.
이를테면 섹스와 폭력행위가 서로 맞물려 통제한다는 것이다. 또 다른 주요 저자인 다유린 뉴욕대 교수는 “섹스 신경회로는 폭력 신경회로의 출입문과 같은 역할을 수행한다”며 “주위에 섹스를 할 가능성이 있는 이성이 있는 경우 섹스 신경회로는 폭력 신경회로를 적극적으로 억제한다”고 설명했다.
하버드 의대 클리포드 사퍼 교수는 “수컷들은 또 다른 수컷 침입자에 대항해 자신만의 영역을 지킬 필요성이 있으며 또한 암컷 침입자와 섹스할 필요성도 있다”면서 “이는 뇌 속의 일종의 신경망으로 이뤄진다”고 지적했다. 그는 “이러한 방법을 통해 동물들은 자신만의 영역을 보호하며 또한 자손을 낳을 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
연구팀은 “어쩌면 어떤 사람들의 경우 뇌 속에서 이들 신경체계가 서로 뒤엉켜 폭력신호와 섹스신호를 서로 적절하게 분리하지 못해 공격적이며 성폭력을 행사하는 오작동을 야기할 수도 있다”고 지적했다.
다음 단계의 연구로 연구팀은 이들 신경세포들이 인간을 비롯한 다른 동물에게는 어떤 영향을 미칠지 규명할 계획이다. 시상하부는 뇌의 가장 오래된 구조물이자 원숭이의 경우에도 폭력행위와 연관성을 갖고 있다. 앤더슨 교수는 “생쥐에게서 나타나는 이러한 신경세포의 현상이 인간에게도 동일할 것이라고 추측할 수 있는 이유가 있다고 생각한다”고 말했다.