2019년 12월 시작된 코로나19는 2023년 세계보건기구(WHO)가 종식 선언을 하기까지 약 3년 동안 전 세계를 공포에 몰아넣었다. 21세기에 발생한 가장 중대한 사건 중 하나로 코로나19 발생 전의 삶의 방식으로 돌아가기 어려워진 것들도 많다. 많은 사람이 코로나19에 걸렸지만 그중 일부는 코로나19 진단 이후 12주가 지나서도 하나 이상의 증상이 계속되는 만성 코로나19 증후군(롱 코비드)을 앓는 사람들도 있었고 아직까지 후유증에 시달리는 이들도 있다. 롱 코비드의 원인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았지만 롱 코비드 환자의 뇌가 파킨슨병 환자의 뇌와 비슷해진다는 충격적인 사실이 밝혀졌다. 캐나다 중독 및 정신건강 센터, 토론토대, 맥길대, 토론토 서니브룩 연구소, 밴쿠버 심리센터, 토론토 크렘빌 뇌 연구소, 토론토 스카보로대, 호주 시드니 핵과학기술 연합 공동 연구팀은 롱 코비드가 뇌의 도파민 분비 신경세포 손상과 관련이 있다는 사실을 처음 확인했다고 13일 밝혔다. 연구팀은 이를 통해 롱 코비드 환자의 대표 증상인 만성 피로로 인한 의욕 저하, 운동 둔화, 기억력 장애 등의 증상을 설명할 수 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 의생명과학 분야 국제 학술지 ‘e생의학’(eBioMedicine) 7월 10일 자에 실렸다. 롱 코비드는 캐나다의 경우 약 200만 명, 전 세계적으로는 인구의 5%에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 초기 코로나19 감염 후 최소 12주 이상 지속되는 광범위한 증상을 특징으로 하며 피로, 브레인 포그, 기억력 문제, 우울한 기분 등 뇌와 관련 증상들이 특히 많다. 높은 유병률에도 불구하고 뇌 병리학적 이해가 제한돼 명확한 치료법이 존재하지 않는다. 연구팀은 신경정신과적 증상을 동반한 성인 롱 코비드 환자 24명과 이들과 같은 나이대의 건강한 성인 24명을 대상으로 비교했다. 연구팀은 소포체 단아민 수송체2(VMAT2) 수치를 측정하기 위해 양전자 방출 단층 촬영(PET)을 했다. 뇌 선조체 내 VMAT2의 95%는 도파민 분비 신경세포에 존재하고 VMAT2 감소 여부는 파킨슨병 연구에 주로 쓰인다. 분석 결과, 롱 코비드 환자들은 건강한 사람에 비해 동기 부여, 운동 및 사고에 핵심적인 역할을 하는 뇌 부위인 선조체의 모든 주요 영역에서 도파민 신경 말단 밀도를 나타내는 영상 지표가 유의미하게 감소해 있는 것으로 나타났다. 이는 도파민 신경 말단 밀도가 감소한다는 뜻이다. 구체적으로 복측 선조체 지표가 낮은 것은 동기 부여 상실과 관련이 있고 배측 피각의 지표 감소는 운동 속도 둔화, 배측 미상핵의 지표 손실은 기억력 장애와 연관이 있다. 연구팀의 이전 연구에서 롱 코비드 환자들의 도파민 분비 신경세포 밀집 영역에 높은 수치의 염증이 확인된 바 있는데, 이번 연구는 그러한 염증이 실제로 동일 부위의 도파민 신경세포 밀도 감소 즉 손상으로 이어졌음을 직접적으로 증명한다. 연구를 이끈 제프리 마이어 캐나다 중독 및 정신건강 센터 박사는 “이번 연구 결과는 롱 코비드가 도파민 분비 신경세포의 손실을 동반한다는 증거를 처음으로 제시했다”며 “이런 종류의 손상은 의욕 저하 및 운동 둔화 같은 증상을 유발하는 것으로 잘 알려져 있으며 다른 신경학적 질환에서도 기억력 장애의 원인이 될 수 있는 것으로 알려져 있다”고 설명했다. 마이어 박사는 “이전 연구들은 주로 롱 코비드 기간 동안 발생하는 뇌 염증과 면역 변화에 초점을 맞추었을 뿐 도파민 분비 신경세포를 표적으로 하는 임상 시험은 거의 없었다”며 “이번 결과는 롱 코비드가 뇌의 도파민 시스템 장애를 보여줌에 따라 기존 도파민 약물을 활용하는 ‘약물 재창출’ 등 롱 코비드 환자 치료에 새로운 길을 여는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

플라세보는 치료 효과가 없는 약이나 치료법이라도 환자가 신뢰하면 실제 치료에 도움이 된다는 현상으로, 환자의 신뢰를 통해 효과가 나타난다. 플라세보 효과의 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으나 도파민 같은 신경전달물질의 증가, 감정과 관련 있는 뇌 부위의 활성화, 감정적 반응 등이 연관돼 있다고 추정된다. 그런데 실제로 긍정적 생각을 강화하는 뇌 훈련이 면역력을 높일 수 있다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 이스라엘 텔아비브대 심리과학부·생명과학부·인공지능(AI)·데이터과학 연구센터, 텔아비브대 의대 부설 메디컬센터 병리학과, 뇌과학 연구소, 이스라엘 기술연구소(IIT), 미국 예일대 심리학과, 프린스턴대 신경과학 연구소 공동 연구팀은 보상과 긍정적 기대와 연관된 뇌 영역을 활성화하도록 훈련해 백신에 대한 신체 면역 반응을 높일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 1월 20일 자에 실렸다. 복측선조체(VTA)는 동기 부여와 기대를 조절하는 뇌의 보상 체계 일부다. 동물 연구에서 해당 부위가 면역에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 확인됐지만, 인간에게도 적용되는지는 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI) 기록을 바탕으로 VTA를 포함한 보상 중변연계 경로(reward mesolimbic pathway) 활동을 의도적으로 증가시킬 수 있는 새로운 신경 영상 기반 피드백 접근법을 개발해 성인 남녀 85명을 훈련했다. 연구팀은 참가자에게 여행을 떠올리는 등 과거 즐거웠던 기억을 상기하게 하면서 fMRI로 중변연계 경로 활동을 촬영했다. 이어 참가자를 두 집단으로 나눠 한쪽에만 신경 영상 기반 피드백 접근법을 훈련해 중변연계 활동을 높일 수 있도록 했다. 4번 훈련을 시킨 뒤 모든 참가자에게 B형 간염 백신을 접종했다. 연구팀은 두 집단을 대상으로 백신 접종 전후 최대 4주까지 채취한 혈액으로 면역학적 평가를 했다. 그 결과 높은 VTA 활동을 유지하는 법을 배운 사람들은 혈장 내 백신에 대한 보호 항체 수치가 그렇지 않은 집단보다 훨씬 많이 증가한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 참가자들은 높은 VTA 활동을 유지하기 위해 긍정적 기대를 포함한 정신적 전략을 사용했다. 이는 플라세보와 같은 효과다. 니찬 루비아니커 예일대 박사는 “이번 연구 결과는 특정 뇌 경로의 활동과 면역 체계 간 잠재적 연관성을 보여준다”며 “긍정적 기대가 치료 효과를 높인다는 플라세보 효과의 기저 경로에 대한 중요한 통찰을 제공하는 동시에 백신 효과를 높이는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.

학습에 관여하는 뇌의 영역서일 시작에 앞서 ‘제동 장치’ 역할회피나 거부 행동과는 달라보상과 스트레스도 구별우울증·번아웃 치료에 도움인위적 조작에는 신중해야 2026년이 시작된 지 보름이 지났다. 새해가 되면 운동, 다이어트, 외국어 공부, 금연, 금주 등 저마다 그럴듯한 계획을 세운다. 대부분 작심삼일로 끝나곤 한다. 사실 신년 계획이란 게 대부분 머릿속으로는 해야지 해야지 하면서도 이런저런 이유로 미뤄뒀던 일들이다. 이런 ‘귀차니즘’이 발동하는 이유는 일을 끝내고 싶은 마음이 부족하기 때문이 아니라 첫걸음을 내딛는 것에 대한 뇌의 저항 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 일본 교토대 고등 인간 생물학 연구소, 인간 행동 진화 기원 연구센터, 일본 학술진흥회 공동 연구팀은 보상과 동기 부여, 학습에 관여하는 뇌 영역인 복측선조체와 이와 연결된 복측창백핵이 과제를 시작하려는 의욕을 약화하는 ‘동기 부여 브레이크’로 작동한다고 밝혔다. 연구팀에 따르면 이 회로의 활성을 억제하면 목표 지향적 행동을 할 수 있게 된다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 1월 10일 자에 실렸다. 동기 부여 브레이크는 조현병이나 주요 우울 장애 같은 특정 신경 정신 질환을 앓는 사람에게 주로 관찰되는 것으로, 불안 장애가 있는 사람들에게서 보이는 위험 회피 경향으로서 과제 거부 행동과는 다르다. 연구팀은 수컷 마카크 원숭이 2마리를 대상으로 두 가지 의사 결정 과제를 수행하는 실험을 했다. 첫 번째 실험에서는 과제를 마치면 음료를 보상으로 받았고, 다른 과제에서는 보상과 함께 얼굴에 강한 바람을 쏴 스트레스를 줬다. 연구팀은 원숭이들이 화면 중앙의 한 지점에 시선을 고정해야 과제를 시작할 수 있도록 훈련했다. 이를 통해 연구팀은 원숭이가 과제를 시작하지 못하는 빈도를 측정해 동기 부여 정도를 파악했다. 그 결과, 원숭이들은 스트레스 가능성이 클 때 과제를 시작하지 않으려는 모습을 보였다. 연구팀이 화학 유전학적 방법으로 복측선조체에서 복측창백핵으로 전달되는 신호를 억제하면 보상만 주어지는 과제에 대해서는 변화가 없었지만, 스트레스를 주는 과제도 수행하려는 의지가 눈에 띄게 높아졌다. 화학 유전학은 특정 뇌신경 세포(뉴런)에 인공 수용체를 삽입한 뒤, 해당 수용체에만 작용하는 약물을 투여해 뉴런의 활성을 조절하면서 변화를 관찰하는 방법이다. 연구팀은 동물 행동 관찰과 전기생리학적 자료를 분석한 결과, 복측선조체가 스트레스를 주는 상황을 감지하고 복측창백핵의 행동하지 말라는 신호를 보냄으로써 동물의 행동 가능성을 낮추는 것을 확인했다. 연구팀은 우울증에서 나타나는 의욕 저하나 무기력증의 핵심이 복측창백핵이라는 사실을 밝혀냈다. 추가 연구를 통해 사람에게서도 같은 결과가 확인된다면 우울증 환자의 치료에도 도움이 될 것으로 기대된다. 연구를 이끈 아에모리 켄이치 교토대 교수는 “뇌의 ‘귀차니즘 시스템’은 지나친 부지런함과 과로로 인한 번아웃을 막아주는 효과도 있는 만큼 동기 부여 억제에 관여하는 뇌 부위를 인위적으로 조절하는 데는 신중할 필요가 있다”고 설명했다.

나이가 들면 몸과 마음이 노화라는 문제를 겪는다. 신체적으로는 근육이 감소하고 약해지면서 잘못 넘어지기라도 하면 쉽게 뼈가 부러져 고생하게 된다. 이 때문에 나이가 들수록 꾸준한 운동이 권장된다. 그런데, 나이가 들면서 근육량이 줄어드는 것이 ‘뇌’ 때문이라는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 경북대 생명공학부와 한국뇌연구원 공동 연구팀은 노화에 따른 근육량 감소의 근본 원인은 흑질-선조체 도파민 신경계 기능 저하 때문이라는 사실을 규명했다고 13일 밝혔다. 이 연구 결과는 생화학·분자생물학 분야 국제 학술지 ‘신호전달 및 표적 치료’ 5월호에 실렸다. 중뇌의 흑질에서 선조체로 도파민이 전달되는 신경 회로로 근육 움직임을 조절해 운동 조절에 중요한 역할을 하는 흑질-선조체 도파민 신경계가 노화에 매우 민감하고 운동능력과 밀접하게 연관돼 있다는 사실은 잘 알려졌지만, 노화로 인한 운동기능 저하와 직접적 관계가 있는지는 확실히 밝혀지지 않고 있다. 이에 연구팀은 노화에 취약한 흑질-선조체 도파민 신경계의 항노화 유도에 주목했다. 연구팀은 나이 든 생쥐의 흑질 내 항노화 인자 중 하나인 시트루인3(SIRT3) 발현이 노화에 따라 감소한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 바이러스를 이용해 유전자를 전달해 도파민 신경세포 내에서 시트루인3의 발현을 높이면, 세포 소기관으로 세포 공장이라고 불리는 미토콘드리아 기능이 활성화되고 노화 표지 단백질의 발현이 줄어드는 것을 관찰했다. 이렇게 시트루인3 발현을 높인 노화 생쥐는 그렇지 않은 생쥐와 비교해서 운동기능 저하 속도가 완화됐고 골격근량 유지되는 것이 확인됐다. 또, 골격근 조직 분석을 했을 때 항노화 처리된 생쥐는 신경과 근육이 연결되는 부위인 신경근접합부가 보호되는 것도 발견됐다. 연구를 이끈 김상룡 경북대 생명공학부 교수는 “이번 연구는 나이가 들면서 누구에게나 나타나는 운동력 저하와 근감소증이 노화에 따른 뇌-운동신경계 기능 저하가 또 하나의 원인일 수 있다는 것을 보여준다”라며 “뇌 운동 관련 신경계에 항노화를 유도하면 골격근량과 운동능력이 보존될 수 있을 것으로 기대되는 만큼 신경계 보호 기반 맞춤형 항노화 치료제 개발에도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

현대 민주주의의 본산인 미국, 가장 짧은 시간에 민주화를 쟁취한 나라로 평가받았던 한국이 요즘 극우극단주의로 몸살을 앓고 있다. 2020년대 들어서면서 코로나19 팬데믹으로 전 세계가 몸살을 앓고 곳곳에서 일어나는 전쟁, 지구온난화로 인한 각종 자연재해 등 물리적 안전을 위협하는 요소가 증가하며 극단주의가 더 쉽게 확산된 면이 있다. 극단주의는 주변 환경의 영향일까, 아니면 개인의 타고난 성향일까. 이 책의 저자 레오르 즈미그로드 박사는 ‘뇌’에서 해답을 찾는다. 그동안 뇌신경과학 분야에서 이데올로기는 “왜 어떤 사람은 보수이고, 다른 사람은 진보인가”라는 질문에 초점을 맞춰 인간의 정치적 태도와 의사결정 과정을 살펴봤다. 저자는 이 책에서 “인간은 왜 이데올로기적 사고에 빠져드는가”라는 보다 근본적인 질문을 던진다. 이를 통해 이데올로기와 인간의 관계는 정치학보다는 과학적인 문제라는 점을 강조한다. 책에서는 실험심리학, 인지과학, 뇌신경과학을 사용해 이데올로기라는 정치적 신념이 외부 환경에 의해 형성되는 단순한 사회적 산물이 아님을 제시한다. 흔히 “극과 극은 통한다”고 말한다. 그렇다면 사상적으로 양끝에 있는 극우와 극좌는 통할까. 저자가 연구한 바에 따르면 극우와 극좌는 인지적으로 서로 비슷하다. 두 극단 모두 중립적이고 정치와 관계없는 상황에 대해서도 머릿속 도식 체계를 새롭게 적응시키고 변화시키는 데 어려움을 겪는다. 그렇기 때문에 자기만의 해석, 즉 음모론을 꺼내 드는 것이다. 즈미그로드 박사는 “파시즘과 공산주의라는 두 극단주의는 편협성과 경직성이라는 측면에서 서로 비슷하다”고 말한다. 그렇다면 극단주의에 빠지기 쉬운 뇌가 있을까. 저자는 심리학자 엘제 프렌켈 브룬즈비크가 1944년 미국 캘리포니아주에 거주하는 10~15세 남녀 어린이 1500명을 대상으로 조사한 연구 결과를 제시하며 답을 대신한다. 프렌켈 브룬즈비크 연구에 따르면 아직 정치적 신념을 형성하지는 않았지만 사고의 경직성을 드러내는 아이들은 성장한 후 극단주의에 빠지기 쉽다. 사고가 경직된 아이들일수록 혼란이나 격변, 재앙에 매료됐다. 이런 아이들은 겉으로는 질서에 대한 강렬한 열망을 드러내지만 그 안에는 무질서에 대한 선망이나 집착이 있다는 것이다. 저자는 가장 경직된 사고방식을 가진 사람들은 전두엽 피질에서 도파민 수치가 낮고 대뇌피질의 정보를 받아 보상, 집행, 자기 조절과 운동 처리에 관여하는 핵심 영역인 선조체에서는 도파민 수치가 높은 경향을 보인다는 자신의 연구 결과를 제시한다. 이는 이데올로기를 바꾼다는 것이 단순히 의견을 바꾸는 게 아니라 생물학적 수준에서 변화가 필요한 일이라는 점을 보여 준다. 이데올로기에 빠지는 것이 인간의 힘으로는 어쩔 수 없다는 말인가라는 생각을 할 수 있겠지만 즈미그로드 박사는 “인간은 어떤 이념을 얼마나 열정적으로 수용하거나 거부할지 스스로 선택”할 수 있는 자유의지가 있다고 강조한다. 신경과학이라는 도구를 통해 우리 내면에서 일어나는 일을 자세히 알수록 이데올로기를 강요하는 인간 본성에 맞서 비합리적 규칙과 권위에 저항할 수 있는 능력을 키워 나갈 수 있다는 저자의 지적은 극단주의적 선동이 넘치는 현시대를 살아가는 우리에게 일깨우는 바가 크다.

자녀 향한 부모 사랑, 가장 강렬인간·동물·자연 따라 활동 달라애착 등 정서장애 치료에 도움 1970~80년대 대중음악은 유독 사랑을 소재로 한 것이 많다. 1980년대 인기가수 이용의 ‘사랑과 행복, 그리고 이별’이라는 노래의 “사랑이란 왠지 모른 척해도 관심이 있는 게 사랑이야. 그대 믿을 수 없어 애타는 마음이 사랑이야, 그대 소중한 것을 모두 다 주는 게 사랑이야”라는 가사는 사람들이 생각하는 사랑의 복잡성을 비교적 정확히 말한다. 국어사전은 ‘사랑’을 “어떤 사람이나 존재를 몹시 아끼고 귀중히 여기는 마음. 또는 그런 일”이라고 설명한다. 우리는 사랑이라는 단어를 성적인 애정부터 부모와 자식 간 사랑, 자연에 대한 사랑까지 다양한 맥락에서 사용한다. 사람들이 자주 쓰고, 수많은 문학과 예술 작품에서도 사랑을 이야기하지만 과학적으로 사랑이란 감정에 대해 완벽하게 설명하지는 못 한다. 핀란드 탐페레대, 알토대 공동 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 사랑을 느낄 때 활성화되는 뇌 영역을 확인했다고 28일 밝혔다. 이 연구 결과는 뇌과학 분야 국제 학술지 ‘대뇌 피질’(Cerebral Cortex) 8월 26일자에 실렸다. 연구팀은 자녀가 있는 55명의 부모를 대상으로 사랑과 관련된 짧은 이야기를 다양하게 들려주고 사진을 보여 주면서 fMRI로 뇌를 찍었다. 그 결과 사랑을 느낄 때는 기저핵, 이마 정중선, 설전부, 측두두정 접합 부분이 활성화하는 것이 확인됐다. 가장 강렬하게 뇌를 활성화한 사랑은 부모가 자녀에 대해 느끼는 사랑이었다. 그다음은 로맨틱한 사랑으로 나타났다. 특히 부모의 자녀에 대한 사랑은 기저핵 내 선조체가 활발히 반응했는데, 다른 사랑에서는 선조체가 반응하지 않는 것으로 관찰됐다. 선조체는 감정과 보상 시스템에 관여하는 핵심 부위다. 연구팀에 따르면 사랑의 대상이 인간인지 다른 종(種)인지 자연인지에 따라, 그리고 친밀성의 정도에 따라 뇌 활동이 영향을 받는다. 타인에 대한 인류애적인 사랑에서는 가까운 관계나 특정 인물을 향한 사랑보다 뇌가 덜 활성화하는 것으로 밝혀졌다. 사람에 대한 사랑은 활성화 정도만 차이를 보일 뿐 사회적 인지와 관련된 뇌 영역이 같이 반응했다. 자연에 대한 사랑은 보상 시스템과 시각 영역을 활성화했지만 사회적 뇌 영역은 활성화되지 않았다. 반려동물을 향한 사랑과 관련해서도 뇌의 반응은 차이를 보였다. 반려동물 주인은 사회성 관련 뇌 영역이 활성화됐지만 주인이 아닌 사람들은 귀여움이나 사랑을 느끼더라도 뇌가 반응하지 않았다. 이번 연구를 이끈 페르틸리 린네 알토대 박사(인지철학)는 “사랑과 관련한 뇌·신경 작동 원리를 이해하는 것은 사랑과 의식, 인간관계의 본질에 대한 철학적 논의를 발전시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다”며 “애착 장애, 우울증 같은 정서 장애를 치료하는 데도 새로운 관점을 제시할 것”이라고 밝혔다.

과외 앱으로 만난 20대 또래 여성을 살해하고 시신을 유기한 정유정(23)의 사이코패스 검사 결과가 연쇄살인범 강호순보다 높은 것으로 나타난 가운데, 사이코패스의 생물학적 차이에 관심이 모아졌다. 7일 부산경찰청에 따르면 정유정을 상대로 한 사이코패스 진단 검사(PCL-R, Psychopathy Checklist-Revised)를 한 결과 사이코패스 지수는 28점이었다. 이는 2005년 장모 집에 불을 질러 아내와 장모를 살해하고, 2006년부터 2008년까지 여성 8명을 납치해 살해한 혐의로 2009년 사형 확정판결을 받은 강호순(27점)을 넘어서는 수준이다. 사이코패스 검사는 총 20개 문항으로 40점 만점이다. 일반인은 15점 안팎의 점수가 나오며, 한국은 통상 25점 이상을 넘어서면 사이코패스로 간주한다. 사이코패스 진단검사는 ‘감동적인 것을 봐도 감동인지 모른다’, ‘거짓말을 입에 달고 산다’ 등의 20개 문항을 전문가가 직접 검사자를 보고 채점해 점수를 매기는 검사다. 또 대상자의 과거 행적과 성장 과정, 정신건강의학과 진단, 과거 범법 행위 등의 자료와 프로파일러 면접 결과 등을 근거로 임상 전문가가 종합적으로 판단하게 된다. 두려움, 죄책감, 슬픔, 분노 느끼지 못하는 ‘사이코패스’ 사이코패스란 사회적 규범에 공감하지 못하고, 자신의 이득에 따라 타인의 권리를 쉽게 무시하고 침범하는 반사회적 인격장애다. 사람들이 일반적으로 느끼는 두려움, 죄책감, 슬픔, 분노 등을 잘 느끼지 못하는 것으로 전해졌다. 사이코패스는 환경 등 후천적인 특징도 영향을 미치지만, 선천적인 요소도 크게 작용하는 것으로 알려져 있다.“사이코패스, 뇌의 선조체 영역 평균 10% 더 크다” 사이코패스의 행동은 일반인들이 이해하기 어렵다. 일반인에 비해 공감능력이 떨어지고 공격적인 성향이 강하기 때문이다. 그렇다면 사이코패스와 일반인 사이에 생물학적 차이는 무엇일까? 실제로 영국, 싱가포르 등 여러 연구팀의 연구에서 사이코패스는 뇌 구조부터 사이코패스가 아닌 사람과 다른 것으로 알려졌다. 사이코패스는 뇌의 선조체 영역이 비(非)사이코패스에 비해 평균 10% 더 크다는 연구 결과가 나왔다. 전뇌의 일부인 선조체는 운동 및 행동 계획, 의사 결정, 동기 부여 등 인지의 여러 측면을 조정한다. 앞서 싱가포르 난양공대 연구팀은 사이코패스 환자 18명과 비사이코패스 120명을 대상으로 뇌 구조 차이를 알아보기 위해 연구를 진행한 바 있다. 연구팀은 MRI(자기공명영상)를 통해 참가자들의 뇌 구조를 관찰했다. 이 결과, 사이코패스는 비사이코패스에 비해 뇌의 선조체 영역이 평균 10% 더 큰 것으로 확인됐다. 연구팀은 “선조체는 기저 신경절의 일부로서 사회적 행동을 제어하고, 어떤 감각 정보가 주의를 끄는지 식별하는 역할을 한다”며 “큰 선조체는 더 많은 자극과 흥분을 원하게 하고, 충동성을 증가시킨다”고 말했다. 심리학자 올리비아 초이는 “정신질환은 뇌의 구조적 이상과 관련 있다”며 “정신질환적 특성을 가진 개인에게서 왜 선조체가 크게 나타나는지 그 원인을 찾는 연구가 활발히 이뤄져야 할 것”이라고 말했다.

최근 며칠 동안은 ‘진짜 겨울이구나’라는 것을 실감할 정도로 영하 10도를 밑도는 추위에 많은 눈까지 내렸다. 평소에도 운동하기 싫어하는 사람에게는 날씨가 너무 춥거나 더워지면 운동을 피하기 좋은 핑계거리가 생긴다. 그런데 최근 미국과 독일 생물학자와 의생명과학자들이 ‘운동하기 싫어’하는 생각을 떠오르게 만드는 원인을 찾아냈다. 거꾸로 생각하면 이 원인을 바꾸면 즐겁게 운동을 할 수 있게 만들 수 있다는 것이다. 미국 펜실베니아대 의대, 펜실베니아주립대, 독일 프랑크푸르트 괴테대를 중심으로 한 15개 연구기관이 모인 공동 연구팀은 장내 미생물이 장-뇌 경로에 영향을 미쳐 운동 동기를 만들어 낸다고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 12월 15일자에 실렸다. 운동은 뼈와 근육을 강화시키고 체중 조절, 정신건강 증진은 물론 당뇨, 고혈압, 고지혈증 같은 다양한 대사성 질환, 심혈관계 질환 위험을 줄이고 암 발생 위험도 낮추는 등 다양한 효과를 갖고 있다. 그렇지만 운동을 하겠다는 개인적 동기를 조절하는 메커니즘은 아직 완벽하게 이해되고 있지 않다. 단순히 운동을 위한 개인 의지 정도로만 파악되고 있을 뿐이다. 상대와 경쟁을 하는 운동이나 즐거움을 느끼기 위한 레크레이션 운동 모두에서 참여를 자극하는 중요한 요소는 신체활동을 통해 나타나는 쾌감을 얼마나 느끼는가에 달려 있다. 이는 운동에 의해 유도되는 뇌의 신경화학적 변화에 따라 촉발되는 것으로 알려져 있다. 이와 관련해 연구팀은 생쥐 실험을 통해 운동 동기를 촉발시키는 원인을 조사했다. 그 결과, 장내 미생물 의존성 엔도카나비노이드 대사산물이 TRPV-1 유발 감각뉴런을 자극시켜 운동 중에 복부 선조체에서 도파민 수치를 상승시킨다는 것을 발견했다. 쉽게 말하면 장내 미생물이 운동할 때 뇌를 자극해 즐거움을 더 많이 느끼게 만들어 운동을 계속 하고 싶다는 욕구를 일게 만든다는 것이다. 실제로 연구팀은 이번에 확인된 장-뇌 연결망을 자극하면 생쥐가 계속 운동을 하고 싶어하고 운동 성과도 그렇지 않은 생쥐에 비해 높다는 것을 관찰했다. 연구를 이끈 크리스토프 타이스 펜실베니아대 의대 교수(미생물학)는 “이번 연구는 장내 미생물이 뇌를 자극해 운동을 통한 쾌락을 더 많이 느끼게 만든다는 사실을 확인한 것”이라며 “운동 성과의 개인별 차이는 물론 운동에 대한 동기 자극도 장내 미생물을 조절함으로써 가능하다”라고 설명했다.

계명대 약학대학 정철호 교수팀과 이수연 교수팀의 공동 연구성과가 약학(약물학)분야 우수저널인 “Frontiers in Pharmacology”에 게재되었다 이들은 연구에서 메스암페타민 자가투여동물모델에서 RNA 시퀀싱 및 바이오인포매틱스를 활용하여 메스암페타민 중독진단지표로서 miR-183-5p를 제시하여 그 기능을 연구하였다. 메스암페타민은 대한민국에서 가장 많이 남용되고 있는 마약으로서 많은 사회적인 문제를 유발하고 있으므로 메스암페타민의 중독 여부를 진단하고 치료하는 것은 매우 중요한 과제로 남아있다. 연구에서는 메스암페타민 투여가 랫드의 보행성 활동량과 혈장 내 코르티코스테론 수치를 증가시키는데 이 과정에서 선조체에서 증가된 miR-183-5p가 글루코코르티코이드 신호전달을 억제함으로써 메스암페타민에 의한 과잉활동을 감소시키는 것으로 나타났다. 연구팀은 메스암페타민 중독과정에서 코르티코스테론과 보행성활동량의 변화에 관여하는 마이크로 RNA인 miR-183-5p의 분자기전을 규명함으로써 향후 약물중독 진단마커 및 치료타겟 개발연구에 활용가능성이 높을것으로 전망하고 있다. 본 논문의 공동 제1저자인 송상훈박사 (약학연구소 박사후과정)와 장원준박사(약학연구소 초빙조교수)는 정철호 교수의 지도 아래 본 연구를 주도하였다. 본 연구성과는 교육부의 “이공분야 대학중점연구소지원사업(약물의존장애 핵심 진단기술 개발 및 치료전략연구)”및 ‘4단계 BK21 사업’ 그리고 한국연구재단 창의도전 및 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행한 연구 결과이다.

헌팅턴병은 헌팅턴 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 것으로 전 세계적으로 10만명당 5~10명이 앓는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병에 걸리면 안면경련과 함께 손, 어깨, 다리 등 여러 신체부위가 환자의 의도와 상관없이 움직여서 다른 사람이 보기에는 마치 춤추는 것처럼 보인다고 해서 ‘무도병’이라고도 불린다. 40세 전후에 발병해 행동학적 이상과 함께 성격 변화, 치매가 동반되고 결국 사망에 이른다. 헌팅턴병은 신경세포의 연결 부위인 시냅스에 문제가 생기고 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴돼 질병을 일으키는 것으로 알려져 있지만 정확한 발병 메커니즘이 밝혀지지는 않았다. 이 때문에 명확한 치료법도 없다. 이 같은 상황에서 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 경희대, 미국 보스턴대, 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 공동 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 정상적 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK라는 단백질의 활성이 눈에 띄게 줄어드는 것을 확인했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘악타 뉴로패솔로지카’에 실렸다. 일반인의 뇌에서는 FAK 단백질이 활성화돼 신경돌기 운동성 및 정상적 시냅스 형성을 한다. 이에 연구팀은 헌팅턴병 환자의 세포와 헌팅턴 환자의 뇌조직, 헌팅턴병을 유발시킨 동물모델을 정상적인 뇌와 비교했다. 연구팀은 살아있는 세포에서 FAK 활성을 측정하기 위해 ‘형광공명에너지전달현상’(FRET)을 이용한 형광분자센서를 활용했다. 그 결과, 헌팅턴병이 발생한 사람이나 동물, 세포에서는 FAK 단백질 활성이 현저하게 떨어져 있는 것을 관찰할 수 있었다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화되려면 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2라는 물질이 필수적이다. 연구팀이 초고해상도 형광현미경으로 관찰한 결과, 헌팅턴병 세포에서는 PIP2가 돌연변이 단백질과 강하게 결합하면서 정상적인 시냅스 기능을 방해한다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 성지혜 KIST 박사는 “이번 연구는 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 메커니즘을 밝혀냄으로써 뇌기능 장애 회복을 위한 새로운 치료법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

<10회>투자하는 마음 다스리기지인 투자 성공담에 불쑥 드는 질투이성 얼어붙게 해 투자에는 부정적타인 성취에 질투 느끼는 건 뇌의 작용‘투자≠타인과 대결’ 기업 분석에 집중질투, 나를 성장시키는 원동력 삼아야 #편집자 주 당신의 마음은 안녕하신가요? ‘오늘하루 마음읽기’에서는 날씨처럼 시시각각 변하는 우리 마음속 이야기를 젊은 정신건강의학과 전문의 4명이 친절하게 읽어 드립니다. 열 번째 회에서는 주식 투자를 하며 느끼게 되는 ‘질투’라는 감정에 대해 최명제 건대하늘정신건강의학과의원 원장과 함께 살펴봅니다.사람들은 보통 어떻게 주식 투자에 뛰어들까. 우선, 책이나 뉴스를 통해 주식의 세계를 알게 된 이후 자신만의 투자철학을 세워 천천히 시장에 발을 들여놓는 이들이다. 반면, 가까운 사람들로부터 ‘이 종목이 좋다더라’는 식의 투자 정보나 ‘여기에 투자했는데 돈을 벌었다’는 일화를 듣고 뛰어드는 사람도 많다. 월급만 꼬박꼬박 예·적금 통장에 모으다가는 ‘벼락거지’(부동산, 주식 가격 상승으로 상대적으로 가난해진 사람들)가 될 수 있다는 두려움을 느끼는 직장인들에게 주식 등 투자로 큰돈을 벌었다는 이야기는 매혹적으로 들릴 수밖에 없다. 우리를 솔깃하게 만드는 투자 성공담의 주인공들은 멀리 있지 않다. 대학 동기나 옆자리에 앉아있는 직장 동료 등이 그들이다. 워런 버핏이 주식으로 많은 재산을 불렸다고 한들 질투하는 사람은 있겠냐만은, 자신과 비슷한 처지였거나 가까운 사람이 투자로 ‘대박’을 쳤다는 소식을 듣는다면 얘기가 달라진다. 당장 부러움을 넘어 시기, 질투가 날 것이다. 동시에 이런 생각도 든다. ‘난 뭘 하고 있는 거지?’ ●득이 되는 질투와 실만 되는 질투 질투는 투자에 어떤 영향을 미칠까. 어떤 질투인가에 따라 다르다. 아리스토텔레스는 질투를 두 가지로 나눠 설명했다. 우선, 남과 비교를 통해 부족함을 깨닫게 하는 질투는 자신을 발전시키는 원동력이 되기도 한다. 반면, 악의적 질투도 있다. 내 것이 아닌 타인의 소유물을 탐낼 때 드는 증오의 감정이다. 이 증오는 타인의 성취를 방해하거나 훼손시키려고 애쓰게 만든다. 투자에서 질투와 시기심이 부정적으로 작용한다면 결국 그 피해는 본인에게 간다. 질투심이 이성을 얼어붙게 만들기 때문이다. 타인이 투자수익을 냈다고 질투를 느낀다면 이는 나의 투자철학에도 부정적 영향을 미친다. 단기 투자, 소문에 의한 투자, 급등주식 매수, 빚을 내서 하는 투자 등 위험한 방향으로 나아간다. 개인의 투자철학을 견고히 쌓기 위한 공부나 분석은 뒷전으로 밀려난다. ●사촌이 땅을 사면 배가 아픈 건 뇌가 시킨 일 사실 질투를 느끼는 건 뇌가 자연스럽게 반응한 결과다. 일본 교토대 의학대학원의 다카하시 히데히코 교수는 질투를 신경생물학으로 분석해보기로 했다. 이를 위해 젊은 남녀 연구대상자 19명에게 가상의 시나리오를 주고 자신을 주인공으로 생각하도록 했다. 주인공이 된 연구대상자들은 사회경제적으로 평범한 이들이었지만, 시나리오 안에 설정된 대학 동창생들은 사회진출 후 자신보다 훨씬 성공한 사람들이었다. 실험참가자가 시나리오의 상황을 받아들이는 동안 연구진은 뇌의 반응을 기능성자기공명영상(fMRI) 장치로 촬영했고, 동시에 동창생들에게 느끼는 부러움을 점수로 매기도록 했다. 설문과 fMRI 분석 결과 질투를 강하게 느낄수록 배측전방대상피질의 반응이 높게 나타났다. 이 영역은 불안이나 고통을 느낄 때 활성화된다. ‘사촌이 땅 사면 배가 아프다’는 속담처럼 자신의 분야에서 성공한 친구들의 이야기를 들을 때 강한 불안이나 고통을 느끼는 경향이 있다는 것이다.다음으로 연구진은 성공한 친구가 시험 부정행위로 적발되거나 식중독에 걸리는 시나리오에 노출한 뒤 연구대상자를 상대로 설문조사와 fMRI를 시행했다. 대학 동창생의 불행을 읽어 내려가는 참가자들의 복측선조체가 강하게 활성화했다. 이는 기쁨, 중독과 관련 있는 뇌 안의 보상회로인데 강한 질투를 느끼는 상대의 실패나 불행을 보고 우리의 뇌는 즐거움을 느낀다는 뜻이다. 2017년 ‘사이언티픽 리포트’에 실린 연구 결과도 나쁜 질투가 우리의 판단을 왜곡시킨다는 점을 보여준다. 이 연구에서는 평소 질투 성향이 높은 사람의 뇌를 분석했다. 그 결과 감정조절, 집중력, 기억력, 합리적 사고 등 고차원적 인지 담당하는 부위의인 배외측 전전두엽 회백질이 두꺼울수록 질투 성향이 높았다. 연구진은 회백질이 두꺼울수록 뇌의 효율성이 떨어져 타인과 차이가 나는 이유를 합리적으로 인지하지 못하고, 감정조절이 되지 않아 높은 질투 성향을 보이게 된다고 분석했다. 상승장에서 매수 기회를 놓치고, 하락장에서는 매도를 못 했을 때 기분이 어떤가. 적지 않은 투자자들이 초조함을 느끼게 된다. 증시 흐름을 타지 못하고 소외될 때 느끼는 감정을 ‘포모(FoMO)증후군’(Fear of Missing Out·소외공포)이라고 부른다. 주변에 온통 투자에 성공했다는 이야기가 넘쳐나기에 투자하지 않으면 나만 손해 보는 것 같은 기분이 든다는 것이다. 비교와 질투는 소외감이나 두려움, 열등감으로 이어진다. 이런 감정은 이성적 판단을 방해해 애초 세웠던 신념을 흔들리게 한다. 이 상황에서 제대로 된 선택을 하기란 무척 어렵다. ●찰리 멍거 “질투는 가장 어리석은 죄” 주식 투자를 할 때 집중해야 할 건 타인의 투자 성과가 아닌 본인이 투자할 기업이다. 친구나 동료가 수익을 냈다고 내가 돈을 잃는 것은 아니며, 그 반대 또한 아니다. 질투심에 사로잡히는 대신 기업의 성장 가능성, 경쟁력 등을 꼼꼼하게 살피고 투자해야 한다. 분석과 경험을 통해 신념과 확신을 가진다면 외부요인에 의해 투자 원칙이 흔들리지 않을 것이다.워렌 버핏의 오른팔인 찰리 멍거는 질투를 두고 ‘가장 어리석은 죄’라고 말했다. 자신의 발전과 즐거움에 전혀 도움이 되지 않으며 오히려 비참한 감정을 느끼게 하기 때문이다. 하지만 질투는 누구나 겪는 감정이다. 어떻게 사용하느냐에 따라 주식 투자에도 긍정적인 방향으로 적용할 수 있다. 타인의 것을 빼앗아 오기 위한 질투심이 아니라, 나를 잘 알고 성장시키는 원동력으로 삼아보는 것은 어떨까? 필자인 최명제 정신건강의학과 전문의는 건대하늘정신건강의학과의원 원장을 맡고 있다. 의사들이 직접 글을 쓰는 정신의학신문의 운영진으로 활동하고 있으며 경제적 의사결정에 우리의 심리가 어떤 영향을 미치는지 쉽게 풀어 설명해왔다.

한 번에 많은 양의 음식을 먹고 배가 부른데도 계속 먹는 폭식이나 다이어트에 집착해 비정상적인 음식섭취 현상을 보이는 거식증 등은 신경정신과 질환으로 분류된다. 폭식의 경우 최근 유튜브 등을 통해 ‘먹방’이 유행하면서 문제가 없는 것으로 인식되고 있지만 이 역시 대표적인 식이장애 중 하나이다. 그렇다면 섭식장애는 뇌가 이상이 있기 때문에 생기는 것일까, 섭식 이상행위로 인해 뇌에 이상이 생겨 강화가 되는 것일까. 일반적으로 각종 정신과적 문제가 뇌에 영향을 미쳐 음식섭취 행위에 이상이 유발시키는 것으로 알려져 있다. 정신신경학자들이 섭식장애 행동으로 인해 뇌 신경망에 이상이 발생하고 이것이 섭식장애를 강화시킨다는 사실을 밝혀냈다. 미국 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 의대 정신과학과, 콜로라도대 의대 정신과학과, 콜로라도 주립식이장애치료센터 공동연구팀은 폭식, 거식증 같은 섭식장애 행동은 뇌의 보상반응시스템과 음식섭취 제어 회로를 변화시켜 문제를 만성화시키고 치료를 어렵게 만드는 경향이 있다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 정신과학’ 7월 1일자에 실렸다. 연구팀은 197명의 섭식장애를 앓고 있는 여성과 120명의 정상 여성을 대상으로 체지방율(BMI)를 포함한 각종 신체지수를 측정하고 식사와 관련한 인식 및 설문조사를 실시하는 한편 음식과 관련한 자극에 뇌신경이 어떻게 작동하는지를 보기 위해 기능성자기공명영상(fMRI)를 측정했다. 그 결과 섭식장애가 없는 일반 여성들에게서는 BMI와 식사습관, 뇌의 보상시스템 이상이 관측되지 않았으며 이들 사이에서 섭식장애와 관련된 어떤 상관관계도 발견할 수 없었다 그렇지만 섭식장애 여성들은 BMI가 정상보다 지나치게 높거나 낮고 폭식행위가 자주 나타나는 것으로 관찰됐다. fMRI 측정 결과 섭식장애를 가진 여성들은 음식섭취와 관련된 복측 선조체와 시상하부의 연결방향이 정상인과는 반대로 형성돼 음식과 관련해 통제불능의 상태에 쉽게 빠지는 것으로 확인됐다. 또 섭식장애를 가진 여성들은 뇌 보상시스템이 과도하게 반응하고 음식섭취제어 회로는 정상적으로 작동하지 못한다는 것이다. 귀도 프랭크 UCSD 의대 교수는 “이번 연구는 식습관에 부정적인 영향을 미치는 생물학적, 행동적 요인들은 이상행동 전후에 모두 관여해 증상을 강화시킨다는 것을 알게 해준다”라며 “섭식 장애행동이 뇌의 보상체계와 음식섭취회로에 문제를 일으켜 만성화시킨다는 것을 알게 된 만큼 이를 근본적으로 치료할 수 있는 방법을 찾는데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

지난해 11월 말 허젠쿠이 중국 남방과기대 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 후천성면역결핍증(AIDS)에 걸리지 않도록 유전자 편집을 한 쌍둥이 아기가 태어나게 했다고 발표해 전 세계 과학계가 발칵 뒤집혔다. 이후 중국 과학계 내에서도 비판과 자성의 목소리가 터져나오는 한편 생명과학계에서는 인간의 존엄성을 침해하지 않는 연구 지침을 마련하기 위한 모임을 갖는 등 움직임이 있었다.유전자 편집 기술 연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 있었지만 유전자 가위를 이용한 난치병 치료와 유전자 가위 기술의 정확도를 높이기 위한 연구는 꾸준히 이어지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 13일자에는 생명과학자들의 주목할만한 연구 두 편이 한꺼번에 실렸다. 우선 중국과학원 선전고등기술연구원, 중산대, 남중국농업대, 미국 매사추세츠공과대(MIT), 매사추세츠종합병원, 하버드-MIT 브로드연구소 등 공동연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 마카크 원숭이의 ‘Shank3’(섕크3) 유전자를 편집해 사람에게 나타나는 자폐증과 다른 신경발달장애와 관련된 증상을 그대로 재현하는데 성공했다. 자폐스펙트럼 장애는 소아 1000명당 1명꼴로 나타나는 발달장애로 타인과 상호관계가 형성되지 않고 정서적 유대감을 형성하기 어려운 것이 특징이다. 많은 연구자들이 자폐증을 치료할 수 있는 약물 개발에 나서고 있지만 모두 실패해 현재는 행동·심리 치료법이 유일하다. 자폐증 치료약물 개발에 나선 연구자들은 생쥐를 이용해 전임상실험을 했지만 생쥐와 사람의 신경학적 구조의 차이 때문에 치료제 개발로 이어지지 않았다. 이런 문제를 극복하고자 연구팀은 영장류를 이용해 치료제 개발의 단초를 마련하려고 시도했다.섕크3 유전자는 뇌의 선조체라는 부분에 위치해 있다. 선조체는 습관적 행동, 계획, 관계형성은 물론 자전거를 타거나 수영하는 법 같은 신체 기억을 형성하는데 도움을 주는 영역이다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 섕크3 유전자에 변이를 일으킨 마카크 원숭이 배아를 착상시킨 뒤 섕크3 유전자 변이를 가진 마카크 원숭이를 태어나게 했다. 이렇게 태어난 마카크 원숭이는 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람과 같이 강박적이고 반복적인 행동을 했고 다른 원숭이들과 상호작용이 적게 나타나는 것을 관찰됐다. 연구팀은 이들 마카크 원숭이의 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영한 결과 뇌 신경세포와 선조체 등에서 기능적 연결성이 감소되는 등 자폐스펙트럼 장애를 가진 사람의 뇌 활동 패턴과 일치하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 자폐증 치료 후보 물질들을 투여해 약물 치료가 자폐스펙트럼 장애에 미치는 영향을 추가 연구할 계획이라고 밝혔다. 저후이후이 중국 선전고등기술연구원 교수는 “생물학 분야에서 생쥐 모델은 여전히 중요하지만 자폐증과 같은 신경장애 분야에서는 영장류를 이용한 실험모델이 더 효과적이라고 생각한다”며 “이번 연구는 자폐증의 신경생물학적 메커니즘에 대한 명확한 이해와 함께 효과적인 치료제나 유전자 치료법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 미국 컬럼비아대 생화학·생물물리학과, 약리학과 공동연구팀은 크리스퍼-캐스 유전자 가위의 정확도를 높이고 오류 가능성을 낮출 수 있는 ‘인터그레이트(INTEGRATE)’라는 방법을 개발해 ‘네이처’ 13일자에 발표했다. 기존의 크리스퍼 유전자 가위는 가이드RNA가 원하는 유전자(DNA) 지점까지 찾아간 뒤 절단효소로 목표지점을 정확하게 잘라낸 뒤 이어붙이거나 새로운 유전자를 삽입하는 방식으로 유전자를 편집한다. 문제는 ‘잘라내고 이어붙이고 삽입하는’ 과정에서 오류가 발생할 가능성이 적지 않다는 것이다. 이 때문에 연구팀은 콜레라균에서 발견한 ‘점핑 유전자’를 이용해 가이드RNA가 원하는 위치까지 새로운 DNA를 끌고간 다음 바꾸고자 하는 DNA에 덮어씌우는 방식으로 유전자를 편집하는 ‘크리스퍼 유전자 접착제’ 기술이라고 설명하고 있다. 이 방식은 오류 발생 가능성을 기존 방식보다 획기적으로 낮춤으로써 유전자 치료나 작물 재배에 곧바로 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘이치에 맞지 않는 망령된 생각.’ 국어사전은 ‘망상’을 이렇게 규정한다. 일상적으로 쓰는 망상이라는 말과 정신의학 용어로서의 망상은 개념이 비슷하나 심각도가 상당히 다르다. 정신의학 증상의 망상은 ‘이치에 맞지 않는’ 정도가 아니다. ‘UFO(미확인비행물체)가 나를 추적하고 있다’는 것처럼 그 내용이 현실과 심각하게 동떨어져 상식적으로 이해할 수 없는 경우가 많다. 안타까운 것은 망상이 시작되고 체계화되면 그 생각이 잘못됐음을 확증하는 증거를 제시해도 망상에서 벗어나기는커녕 더욱 공고해진다는 점이다. 약물치료로 증상을 조절할 수 있지만 완벽하지 않다. 망상이 형성되는 뇌에서는 어떤 일이 일어나는 것일까. 1900년대 초 철학자이자 정신의학자였던 카를 야스퍼스는 망상이란 개인의 살아온 과정, 동기, 역사·문화적 맥락을 모두 동원해도 이해할 수 없는 것이 특징이며, 개인 성격 발달의 과정을 방해하는 어떤 신경생물학적인 과정에 의해 발생했으리라 추측했다. 망상은 조현병, 망상 장애, 양극성 장애 등 다양한 질환에서 나타날 수 있다. 우리의 뇌에는 눈에 띄고 중요한 자극을 감지하는 ‘현저성 네트워크’가 존재하는데 중뇌 도파민 뉴런, 선조체, 전대상피질, 전섬엽 등이 그 주요 뇌 부위이다. 도파민 뉴런의 이상으로 네트워크 기능에 이상이 발생하면 결국 부정확한 주관적 경험이 일어나고 이를 부정확하게 해석해 일차 망상에 이르게 된다. 시간이 지나면서 ‘현저성 사건’에 대한 학습 능력이 손상돼 일차 망상이 반복적으로 공고화된다. 최근 미국 컬럼비아의대 정신과의 기예르모 홀가 교수는 망상의 정도와 추론과의 상호작용을 추정하는 정교한 실험을 했다. 청색 그릇에는 청색 구슬과 녹색 구슬을 75대 25의 비율로 놓고, 녹색 그릇에는 녹색과 청색 구슬을 75대 25의 비율로 놨다. 환자에게는 각각의 그릇에 청·녹색 구슬이 어떤 비율로 담겼는지를 알려준 다음 그릇을 가리고 구술을 하나씩 받게 했다. 그러다 확신이 들면 2개 그릇 중 어떤 그릇에서 구슬을 뽑았는지 답하는 게임을 했다. 청색 그릇에 청색 구슬이 많으므로 청색 구슬을 많이 받았다면 보통 청색 그릇에서 이 구슬이 나왔을 것이라고 추론할 수 있지만, 망상이 심한 환자일수록 결론을 내리기 위해 더 많은 구술을 받길 원했다. 판단을 쉽게 내리지 않은 것이다. 이는 망상 환자들이 ‘속단’을 내린다고 믿었던 기존의 가설을 뒤엎는 결과였다. 망상의 중심에는 경직된 사고가 있고, 그 과정은 매우 천천히 일어난다는 사실 또한 컴퓨터 모델링을 통해 밝혀졌다. 환자가 망상을 행동으로 표출하면 가족과 사회에 심각한 상처를 입힐 수 있다. 희망적인 것은 이러한 망상이 하루아침에 형성되지 않는다는 점이다. 약물치료를 통해 근본 원인인 도파민 과다를 조절하는 것이 현재로서는 최선이라고 할 수 있다. 하루빨리 조기 발견과 조기 중재를 통해 망상을 예방할 방법이 개발됐으면 한다.

습관이란 ‘어떤 행위를 오랫동안 되풀이하는 과정에서 저절로 익혀진 행동 방식’이라고 할 수 있다. 좋은 습관이든 나쁜 습관이든 우리는 수많은 습관 속에서 살고 있다. 수시로 스마트폰을 켜서 메시지를 확인하기도 하고, 자신도 모르게 손톱을 물어뜯기도 하며, 다리를 떨기도 한다. 우리의 의식이 알아채지 못한 채 이뤄지는 수많은 행동은 일일이 열거하기 어려울 것이다. 그럼 뇌과학으로 밝혀진 습관의 비밀은 어떤 것이 있을까.우선 습관을 과학적으로 연구하기 위해서는 정확하고 측정 가능한 정의가 필수적이다. 에이드리언 헤이스 미국 존스홉킨스대 교수는 다음과 같이 습관을 연구하고자 했다. 우선 행동은 크게 두 가지로 구별할 수 있다. 목적 달성에 가까운 방향으로 이끌어 주는 ‘목적지향 행동’과 목적과 관계없이 발생하는 ‘습관 행동’이다. 예를 들어 퇴근길에 슈퍼마켓에 들렀다 집에 가려고 생각했는데 아무 생각 없이 집으로 바로 와버렸다면 목적 지향 행동을 하지 못하고 습관 행동이 발생한 것이다. 허기진 실험쥐를 미로에 넣고 먹이를 일정한 장소에 넣어 주면 실험쥐는 쉽게 그 장소를 찾게 된다. 그런데 충분한 먹이를 먹은 상태에서 같은 미로에 넣어 주면 실험쥐는 습관화된 장소를 찾아가지만 정작 먹이를 먹지 않는다. 이런 현상 역시 습관 행동이 나타난 것이다. 습관은 어떻게 형성되는 것일까. 목적지향 행동을 반복하면 습관 행동으로 바뀐다. 새로운 행동을 학습하는 과정 초기에는 목적지향 행동이 이뤄지다가 습관 행동으로 전환돼 의식의 판단 없이 행동할 수 있게 된다. 우리는 일반적으로 목적지향 행동을 주로 하며 살고 있을 것으로 생각한다. 하지만 목적지향 행동은 반복적인 연습의 과정을 통해 습관 행동으로 전환시키기 위한 일시적인 현상일 때가 많다. 실제로는 습관 행동이 우리가 하는 대부분의 행동을 차지하고 있다. 습관이라는 형태로 ‘세트 메뉴화’된 행동은 의식이 관여되지 않은 상태에서도 작동 가능한 장점이 있다. 그럼으로써 의식은 다른 중요한 판단을 하는 데 활용돼 ‘멀티태스킹’이 가능하게 된다. 설치류 뇌의 등쪽 내측 선조체(영장류에서는 미상핵)는 목적지향 행동을, 등쪽 외측 선조체(영장류에서는 조가비핵)는 습관 행동을 만들어내는 데 관여한다. 이 회로들이 서로 경쟁적으로 작용해 최선의 행동을 만든 결과가 습관이다. 이것을 바꾸는 것은 대체로 쉽지 않고 수많은 의식적 반복행동을 통해서만 새로운 습관이 형성된다. 우리는 걷기와 말하기부터 글씨를 쓰고, 키보드를 두드리고, 신발 끈을 묶고, 전화를 받고, 비디오게임을 하는 것에 이르기까지 수없이 많은 습관화된 행동으로 하루하루를 살고 있다. 그 덕분에 우리는 습관이라는 ‘자동항법장치’를 켜고 살면서 중요한 사안의 결정에만 효율적으로 뇌기능을 동원하게 되는 것이다. 머지않아 습관에 대한 더 깊은 이해를 통해 더 나은 습관들을 만들어 낼 수 있는 날이 올지도 모르겠다.

사람의 뇌에는 1000억개의 신경세포가 있다. 신경세포끼리 만나는 작은 부위를 ‘시냅스’라고 부르며 그 수는 100조개에 달한다. 시냅스에는 20~40㎚의 틈이 있는데 이 간극에 화학물질을 분비해 신호를 전달한다. 전체 신경전달물질은 60여종에 이르며 그중 ‘도파민’은 비교적 잘 알려진 물질이라고 할 수 있다. 도파민은 세로토닌, 옥시토신, 엔도르핀과 같이 기분을 좋게 하는 물질로 알려져 있다. 또 동기 유발과 집중력 유지에 중요한 역할을 한다. 도파민이 부족하면 의욕을 상실해 우울증이 생길 수 있다. 운동 조절과 관계된 ‘흑질-선조체 뇌회로’에 도파민이 부족해지면 행동이 느려지고 손발 떨림, 근육강직 등의 징후를 특징으로 하는 파킨슨병이 생길 수 있다. 이런 질환에는 도파민을 증가시키는 약물을 투여해 증상을 완화할 수 있다. ‘중뇌-변연계 뇌회로’ 상에 도파민이 지나치게 증가하면 환청, 망상, 현실감 상실 등과 같은 정신병 증상이 나타난다. 조현병이나 양극성 장애에서 이런 증상이 나타날 수 있다. 이때 도파민 수용체를 차단하는 약물을 투여하면 정신 증상을 비교적 잘 조절할 수 있다. 각종 중독도 도파민과 관련이 있는데 병의 기전은 좀더 복합적이다. 중독을 일으키는 마약, 술, 도박, 인터넷 등은 뇌 속의 도파민 용량을 극도로 높인다는 공통점이 있다. 이런 자극이 만성화하면 뇌 속 보상회로가 도파민 대량 분비에 적응해 도파민에 반응하는 수용체의 양이 점차 감소한다. 삶 속의 평범한 활동으로 유도되는 도파민 양으로는 삶의 동기를 부여하기에 턱없이 부족한 상태에 이르게 되고, 결국 중독 행위를 반복하게 되는 병적 상태에 이르게 된다. 이렇게 변화된 뇌를 정상화하기 위해서는 상당한 시간이 필요하고 정신건강의학과 전문의의 치료가 필수적이다. 최근 에이다 에번로스차일드 미국 미시간대 교수는 생쥐의 도파민 신경세포의 활성을 늘려 주면 잠자리를 준비하는 본능적 행동이 현저히 줄고 수면 시간도 감소하는 것을 확인해 학술지 네이처 뉴로사이언스에 보고했다. 우리가 피곤한 상태에서도 잠들지 않고 공부를 하거나 야근을 하고 놀 수 있는 것은 다 도파민 덕분일지도 모르겠다. 박소영 독일 뤼베크대 교수는 섭취하는 음식이 체내 도파민에 변화를 일으켜 의사결정에 영향을 줄 수 있다는 사실을 미국 국립과학원회보에 보고했다. 각각 탄수화물과 단백질 위주의 아침 식사를 한 사람들을 관찰한 결과 탄수화물 식사군의 혈액에는 세로토닌 생산에 필요한 ‘트립토판’ 수치가 높았고 단백질 식사군은 도파민 생산에 필요한 ‘타이로신’이 많았다. 두 종류의 피험자들은 ‘최후통첩게임’도 했다. 컴퓨터에 나타난 상대방이 10유로의 돈을 8대2 비율로 나눠 갖자고 제안하고 실험 참가자는 제안을 받아들이거나 거절할 수 있다. 단, 승낙하면 제안대로 돈을 갖고 거절하면 컴퓨터와 사람 모두 돈을 갖지 못하도록 했다. 그 결과 단백질 식사군은 부당한 제안도 쉽게 받아들이는 경향을 보였다. 도파민 수치가 높아지면 눈앞의 이익을 더 중요하게 여기는 경향을 보여 준다는 것이다. 도파민의 역할과 기능 이상을 보면 ‘과유불급’이라는 말이 새삼스럽게 느껴진다. 즐거움과 동기를 유발하고 의지를 불태울 수 있도록 하는 도파민도 과할 때는 우리의 마음과 정신을 무너뜨릴 수 있는 위협으로 작용할 수 있다. 어느 한쪽으로 치우치지 않고 중도를 지키는 것이 우리 뇌와 정신 건강을 유지하는 데에도 유익하다는 것을 다시 한 번 생각해 본다.

아이들을 키워 봤거나 키우는 부모들 누구나 공감하는 부분이 있습니다. ‘아들 키우기가 딸 키우기보다 훨씬 어렵다’는 겁니다. 사춘기를 겪기 전 아이들을 보면 여자아이의 행동은 어느 정도 예측 가능하지만 남자아이는 그야말로 예측불가입니다. 사람 많은 장소에서 갑자기 부모 손을 뿌리치고 이리저리 뛰어다니는 남자아이 때문에 진땀 빼는 사람들을 보면 ‘남의 일이 아니다’라는 생각이 들기도 합니다.●농도 높을수록 즉각보상 원해 흔히 여성이 남성보다 감성적으로 즉흥적인 판단을 내리는 경우가 많다고 알려져 있지만 꼭 그렇지만은 않습니다. 의사결정 과정에서 합리성보다 순간 판단에 의존하는 경향이 강하고 독단적이며 타인과 협력하는 능력이 떨어지는 것은, 남성호르몬인 테스토스테론 때문이라는 연구 결과가 있습니다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍), 펜실베이니아대 와튼경영대학원, ZRT임상연구소, 캐나다 웨스턴대 공동연구진이 지난달 행동과학 분야 국제학술지 ‘심리과학’에 발표한 논문에서 나온 겁니다. 남성의 테스토스테론 분비량은 20대 초반까지 서서히 증가해 20대 초·중반에 최고치를 찍고 조금씩 줄어드는 것으로 알려져 있습니다. 10대 청소년기에는 테스토스테론이 인지능력에 어떤 영향을 미칠까요. 독일 막스플랑크 인간발달 연구소와 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 공동연구팀은 10~14세 남자아이들 72명을 대상으로 체내 테스토스테론 농도와 충동적이고 위험한 행동과의 상관관계를 분석하는 실험을 진행했습니다. 정신과학 분야 국제학술지 ‘정신신경 내분비학’ 최신호에 발표한 이 논문을 보면 실험에 참가한 청소년 75% 이상이 즉각적인 보상을 원했으며 테스토스테론 농도가 높을수록 즉각적이고 충동적 선택을 하는 경향이 컸다고 합니다. 연구팀은 청소년들의 테스토스테론 농도를 측정한 뒤 ‘보상’과 관련된 80개 문항이 담긴 충동성 시험을 했습니다. 두 가지 결정 중 하나를 선택하면 일정 금액을 보상받는데, 기다림이 필요한 결정을 할 때 받는 보상이 즉각 결정에 따르는 보상보다 크다고 설정했습니다. 시험 결과 청소년 4명 중 3명이 즉각 결정을 했고 테스토스테론이 과다할수록 충동 선택을 했습니다. 이런 참을성 없이 불합리한 선택을 한 것은 테스토스테론이 보상을 담당하는 뇌의 ‘선조체’ 부위에 영향을 미치기 때문입니다. 기존 연구들에서는 청소년의 충동성과 즉흥성을 설명할 때 뇌의 성장 측면만 봤지만 이번 연구 결과는 호르몬의 영향도 있다는 것을 알려주고 있습니다. ●“단기보상심리 이용한 교육 필요” 이런 연구 결과를 볼 때마다 생각나는 것이 일부 극성 학부모들입니다. 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 치료제를 ‘아이를 차분하게 만들어 공부 잘하게 해 주는 약’으로 생각하고 처방받으려 정신과를 찾기도 하는 그들입니다. 이번 연구 결과를 보고 테스토스테론을 억제하면 충동성이 낮아져 ‘똑똑한 선택’을 하지 않을까라는 어처구니없는 생각을 하는 게 아닐까 하는 우려가 생기기도 합니다. 이번 연구를 주도한 코리나 라우베 막스플랑크연구소 박사도 그런 걱정을 했던 걸까요. 그는 “충동성이란 단어가 좋지 않은 의미로 이해되기도 하지만 청소년의 충동성은 성장 과정에서 나타나는 건강한 발달의 한 부분”이라면서 “10대들을 독립적으로 살아갈 수 있는 방법을 배울 수 있게 해 주는 긍정적 면이 있다”고 합니다. 청소년들의 긍정적 행동을 유발시키기 위해서는 장기적 보상보다는 단기적 보상심리를 자극하는 방법이 필요하다는 게 그가 강조하는 점입니다. edmondy@seoul.co.kr

새해가 되면 많은 사람들이 ‘담배를 끊겠다’ ‘술을 줄이겠다’ 같은 다양한 결심을 하지만 사흘 이상 지속되는 경우가 거의 없다. 특히 ‘다이어트에 성공하겠다’는 결심처럼 지키기 어려운 새해 결심은 없는 것 같다. 살집이 있는 사람들은 몸을 움직이는 것을 꺼리는 경향이 강하기 때문에 이런 결심을 지키기는 더 어려워 보이는 것이 사실이다. 이 때문에 ‘뚱뚱한 사람은 의지가 약하다’라는 말이 있지만 최근 과학자들이 몸을 움직이기 싫어하는 사람은 의지 문제가 아니라 뇌 호르몬 이상 때문일 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 미국 국립보건원 산하 국립당뇨·소화기 및 신장질환연구소(NIDDKD) 알렉세이 크래비츠 박사팀은 신체활동을 꺼리는 것은 뇌 도파민 신호이상과 관련 있다는 동물실험 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 최신호에 발표했다. 이전에도 쾌락과 보상에 관여하는 뇌 호르몬인 도파민 신호에 이상이 발생할 경우 음식 섭취량에 영향을 미쳐 살이 찌게 된다는 연구는 있었다. 연구팀은 실험용 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 쪽은 고지방식을, 다른 한쪽은 일반식을 먹이며 18주 동안 관찰했다. 그 결과 2주째부터 고지방식 섭취 생쥐들은 일반식을 먹는 쥐들보다 눈에 띄게 살이 찌기 시작했고 4주째부터는 움직임이 적은 비만 쥐들의 움직임이 그렇지 않은 쥐들보다 현저하게 느려졌다. 연구팀은 움직임 감소와 체중 증가에 대한 연관관계를 분석했다. 고지방식을 섭취한 쥐들은 실제 체중이 늘기 전부터 이미 움직임이 줄어드는 모습이 관찰됐다. 비만쥐는 대뇌 선조체에서 D2R이라는 단백질이 줄어든 것이 발견됐다. 파킨슨 환자들에게서도 D2R이 줄고 운동능력이 떨어지는데 비슷한 현상이 나타난 것이다. 실제로 날씬한 쥐의 뇌 선조체에서 D2R을 제거한 결과 신체 움직임이 줄어든 것이 확인됐다. 이 때문에 연구진은 신체활동 감소는 비만의 원인이 아닌 비만의 결과일 가능성이 높다고 설명했다. 크래비츠 박사는 “비만에 영향을 주는 다른 요인들도 많지만 이번 연구는 살이 찌면 도파민 신호 시스템을 교란시켜 신체를 덜 움직이게 되고 더 비만에 걸리게 한다는 사실을 보여주는 것”이라며 “이번 연구결과는 의지력이 행동을 좌우한다는 말로 비만인들을 낙인찍는 일을 줄여줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인삼이 파킨슨병 등 뇌질환 치료에 효과가 있다는 국내 연구 결과가 나왔다. 파킨슨병은 뇌의 흑질에 분포하는 도파민 분비 신경세포가 점차 소실돼 발생하는 신경계 퇴행성 질환이다. 떨림, 경직, 운동성 저하 등의 증상이 나타난다. 한국연구재단은 부산대 한의학전문대학원 김승태 교수 연구팀이 뇌 신경세포를 보호해 파킨슨병을 치료하는 인삼 안의 메커니즘을 실험적으로 증명했다고 14일 밝혔다. 아직까지 파킨슨병 치료법은 개발되지 않은 상태다. 증상을 완화하기 위해 리보도파 등 약물이 사용되고 있지만 여러 부작용이 보고되고 있다. 이런 상황에서 연구팀은 한약재인 인삼을 쪄서 말린 홍삼을 파킨슨병 모델에 투여하면 흑질 속 도파민 신경세포의 파괴가 억제된다는 사실을 밝혀냈다. 인삼이 파킨슨병에 효과가 있다는 연구는 일부 있었지만, 인삼을 투여했을 때 뇌의 변화를 실험적으로 분석한 연구는 이번이 처음이다. 연구팀이 도파민을 생산하는 뇌세포를 죽이는 독성물질 ‘MPTP’를 주입해 파킨슨병을 유발한 동물을 면역조직 염색법으로 관찰한 결과, MPTP를 투여하면 도파민 신경세포가 파괴되지만 홍삼을 주입하면 파괴가 억제되는 것으로 나타났다. 또 전기장을 걸어 단백질을 분석하는 방법인 ‘이차원 전기영동법’을 이용해 뇌 선조체 내 단백질의 변화를 관찰했더니 홍삼이 파킨슨병으로 인해 발현이 억제됐던 63개 단백질을 회복시키는 것이 확인됐다. 이 단백질들은 당 대사 및 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환과 관련돼 있어, 인삼(홍삼)이 파킨슨병뿐만 아니라 퇴행성 뇌질환 치료에 광범위하게 활용될 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구 성과는 미래창조과학부·한국연구재단의 기초연구사업(선도연구센터)의 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 ‘플로스원’(PLOS One) 지난달 27일자에 실렸다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

밤새 술을 마신 다음날 오전 내내 속쓰림과 숙취로 괴로워하다가도 오후가 되면 다시 술 생각이 난다는 이들이 있다. 알코올 중독은 아닌 것 같은데 왜 자꾸 ‘한잔’ 생각이 나는 걸까. 미국 인디애나대 의대 신경과학과 데이비드 케러켄 교수팀은 술에 대한 갈망은 전두엽과 우뇌 뒤쪽 깊숙한 곳에 자리잡은 완두콩만 한 크기의 ‘복측선조체’가 지속적으로 자극되기 때문이라고 설명한다. 일반적으로 알코올 중독이 알코올 남용과 의존 증상에서 시작된다는 사실은 알려져 있지만 의존 증상의 발현 방식은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 24~26세의 건강한 남성 28명을 대상으로 일주일에 15~16잔씩 스포츠음료와 물, 맥주를 마시도록 하면서 90일 동안 추적 관찰을 했다. 음료를 마신 직후부터 3시간마다 기능성자기공명영상(fMRI)과 양전자단층촬영(PET) 기법으로 뇌를 촬영했다. 그 결과 스포츠음료와 물을 마셨을 때는 시간이 지나도 뇌에 특별한 변화가 없었지만, 맥주를 마신 직후에는 전두엽과 복측선조체가 활성화됐다. 6시간이 지나자 복측선조체가 집중적으로 자극받았다. 아울러 맥주를 즐겨 마시는 사람은 계속 맥주를 찾게 된다는 것도 확인됐다. 기쁨과 만족감에 관여하는 복측선조체는 알코올로 과다하게 자극받고, 지속적으로 알코올을 받아들이도록 뇌 회로를 바꾸기 때문이라고 연구진은 설명했다. 케러켄 교수는 “이번 연구는 우뇌 복측선조체가 알코올 중독 현상에 중요한 역할을 한다는 것을 처음으로 알아냈다는 데 의미가 있다”고 말했다. 연구 결과는 정신과학 분야 국제학술지 ‘알코올 중독-임상 및 실험연구’ 8월 30일자에 담겼다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr