“다정도 병인 양하여 잠 못 들어 하노라.” 고려 후기 문신 이조년이 지은 시조 ‘다정가’의 마지막 문장이다. 애상적이고 외로운 감정을 병에 비유한 작품이다. 시조에 등장하는 ‘다정’은 정이 많다는 뜻이 아니라 고요하고 아름다운 밤 풍경 속에서 느끼는 주체할 수 없는 외로움, 우수, 쓸쓸함 등 복잡한 감정을 말한다. 과학적으로 살펴보면 인간이 극심한 외로움이나 상실감을 느낄 때 활성화되는 뇌의 전대상피질은 신체적 통증을 느낄 때 활성화되는 부위이기 때문에 정서적 극한 감정이 신체적 병처럼 느껴질 수 있다. 넘치는 감정은 교감신경계를 흥분시켜 과각성 상태를 유발해 잠 못 들게 한다. 사회적 고립은 전 세계적으로 증가 추세를 보이고 있어 세계보건기구(WHO)에서도 중대한 공중보건 위험 요인으로 주목하고 있다. 사회적 고립은 약물 오남용에도 직접 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과도 많다. 그렇지만 고립됐다는 느낌이 뇌를 어떻게 바꾸는지 충분히 밝혀지지 않았다. 이런 상황에서 미국 노스웨스턴대 의대, 소크 생물학 연구소 공동 연구팀은 외로움은 뇌를 ‘술을 더 마시게 만드는 방향’으로 재구성할 수 있다는 사실을 확인하고 신경과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 뉴로사이언스‘ 8월 25일 자에 발표했다. 재미있는 부분은 사회적 고립이 남성의 음주는 늘리고 여성에 대해서는 오히려 음주를 억제하는 방향으로 뇌를 바꿀 수 있다는 점이다. 연구팀은 성체 암수 생쥐를 여러 마리가 함께 지내는 사회적 사육 환경에서 키운 다음 일부를 한 마리씩 따로 지내는 단독 사육 방식으로 바꿨다. 성인기의 사회적 고립 상황을 실험적으로 재현한 것이다. 이후 생쥐들에게 매일 한 시간씩 물이 든 병과 15% 알코올 용액이 든 병 중 하나를 골라 마시도록 했다. 사회적 환경에서 생활한 생쥐와 고립된 생쥐를 대상으로 2주 동안 어떤 음료를 선택하는지 얼마나 마시는지를 추적했다. 그 결과, 고립된 환경에서 생활한 수컷 생쥐는 그렇지 않은 수컷 생쥐보다 알코올을 더 많이 선택하고 섭취량도 점점 늘려가는 것이 확인됐다. 반면 고독한 환경의 암컷 생쥐는 알코올 섭취를 점점 줄여가는 것으로 나타났다. 연구팀은 초소형 현미경으로 쥐가 우리 안을 자유롭게 돌아다니며 음주 여부를 선택하는 동안 특정 뇌세포 활동을 기록했다. 특히 감정과 스트레스 신호를 처리하는 기저와측 편도체(BLA)와 내측 전전두피질(mPFC)을 연결하는 회로에 주목했다. 연구팀에 따르면 고립 상태에서는 해당 회로가 과활성화되고 이것이 직접 음주 행위에 관여하는 데 암컷과 수컷이 다른 전략을 사용한다는 것이다. 연구팀은 추가로 이 뇌 경로가 단순히 음주 행동을 반영하는 것인지 음주를 일으키는 것인지 확인하기 위해 광유전학 실험을 했다. 고립되지 않은 수컷 생쥐에게 짧은 빛으로 해당 뇌 회로를 인위적으로 활성화하자 이들의 뇌는 마치 사회적으로 고립됐던 것처럼 알코올에 반응했다. 반대로 고립됐던 수컷 생쥐에게 해당 회로 활동을 중지시키면 알코올 섭취량이 줄어드는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 리샤 파텔 노스웨스턴대 의대 교수는 “이번 연구는 사회적 고립이 수컷에서 음주 증가로 이어지는 과정을 설명할 수 있는 특정 뇌 회로를 짚어냈다는 점에서 의미가 크다”라며 “고립에서 비롯되는 알코올 오남용을 이해하고 치료하기 위한 훨씬 더 명확한 생물학적 표적을 찾는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

‘잘 되면 내 탓, 못 되면 조상 탓’이라는 속담이 있다. 일이 잘 풀리면 내 실력 덕으로 생각하고 일이 잘 안 풀리면 남이나 조상 등 외부 탓으로 돌리는 태도를 꼬집는 내용으로 책임을 회피하고 합리화하려는 심리를 의미하기도 한다. 영국 옥스퍼드대 실험심리학과, 옥스퍼드대 부속 존 래드클리프 병원 공동 연구팀은 속담에서 말하는 것처럼 우리가 경험하는 결과가 우리 자신의 행동 때문인지 아니면 통제할 수 없는 외부 상황 때문인지 파악하는 데 영향을 미치는 뇌 메커니즘을 규명했다고 23일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 8월 21일 자에 실렸다. 연구팀은 성인 남녀 22명을 대상으로 화면에 파란색 점과 주황색 점 중 어느 것이 더 많은지 판단하고 각 선택에 대해 얼마나 확신하는지 답하도록 했다. 여기서 중요한 점은 연구팀이 세상일이 내 노력대로 되는 상황과 완전히 운에 좌우되는 상황을 인위적으로 만들어 뇌가 어떻게 반응하는지를 살피기 위해서 참가자들의 게임 채점 방식을 몰래 조작했다는 것이다. 실력이 통하는 정직한 게임인 ‘통제 가능한 상황’은 참가자들이 정답을 고르면 90%의 확률로 정답으로 제대로 채점해주고 운에 좌우되는 ‘통제 불가능한 상황’에서는 90% 이상 참가자가 정답을 맞히든 틀리든 상관없이 무작위로 정답이나 오답 판정을 내리는 것이다. 연구팀은 참가자에게 실력 게임인지 운 게임인지 미리 알려주지 않고 문제를 풀고 채점 결과를 받으면서 스스로 판단하도록 했다. 즉 “내 실력대로 점수가 나오네”라고 안심하거나 “정답으로 확신했는데 왜 틀렸다고 나오는 것이지” 하며 상황의 패턴을 스스로 눈치채고 학습하도록 했다. 그 결과, 연구팀은 결과의 원인을 파악할 때 자기 확신을 사용한다는 사실을 확인했다. 참가자들은 강한 확신을 갖고 있었음에도 예상치 못한 부정적 결과를 통보받으면 그것이 무작위로 생성됐다고 생각할 가능성이 높았다. 반면 확신이 낮았을 때는 부정적 피드백을 자기 능력 탓으로 돌릴 가능성이 큰 것으로 나타났다. 이와 동시에 이런 경험을 바탕으로 외부 상황에 대해 자기들이 어느 정도의 통제력을 갖고 있는지에 대해 예측하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 참가자들이 게임을 하는 동안 초고해상도 기능성 자기공명영상(fMRI)과 비침습적 뇌 자극 기법으로 뇌를 관찰했다. 그 결과, 실험 참가자들이 확신을 갖고 결과를 분석할 때 배내측 전전두피질(dmPFC)과 뇌 깊은 곳의 작은 구조인 배측 솔기핵을 연결하는 회로가 활발하게 신호를 주고받는다는 점을 확인했다. 연구팀은 추가로 뇌의 dmPFC 부위가 내 탓과 환경 탓을 구별할 때 관여하는지 명확히 알아보기 위해 20명의 새로운 남녀 참가자를 대상으로 ‘비침습적 자기 뇌 자극’(TMS) 기술로 실험했다. TMS로 dmPFC 부위 활동을 일시적으로 교란시켜 내 탓과 환경 탓을 구별하지 못하도록 한 뒤 똑같은 의사결정 게임을 수행했다. 그 결과, 자기가 받는 점수가 ‘자기 수행 능력’을 반영하는 것인지 아니면 ‘무작위로 나오는 엉터리 점수’인지 파악하는 데 평소보다 훨씬 오랜 시간이 걸리는 것으로 나타났다. 연구팀은 사람들이 어떤 문제를 맞닥뜨렸을 때 자신의 결정에 확신이 있지만 예상치 못한 부정적인 결과를 얻었을 때 외부 상황 탓으로 돌릴 가능성이 더 높지만 자신의 결정에 대한 확신이 부족할 때는 자기 수행 능력을 원인으로 여길 가능성이 더 크다고 설명했다. 연구를 이끈 옌허 리우 옥스퍼드대 박사(실험 심리학)는 “결과가 우리 자신으로 인해 발생했는지, 통제할 수 없는 외부 요인에 의해 발생했는지 아는 것은 학습에서 중요한 역할을 한다”며 “원인을 잘못 판단하면 잘못된 교훈을 얻고 엉뚱한 방향으로 움직일 수 있게 된다”라고 말했다. 리우 박사는 “이번 연구 결과는 사람들의 통제력에 대한 인식이 때로 왜곡되는 이유를 이해하는 데 도움을 준다”고 덧붙였다. 매튜 러시워스 교수(실험 생물학)는 “통제감은 우리가 행동하는 방식에 지대한 영향을 미친다”며 “만약 결과가 우리 자신의 행동으로 인해 발생했다고 믿는다면 다음번에는 그 행동을 바꾸는 것이 합리적이지만 통제할 수 없는 무언가에 의해 발생했다고 믿는다면 대응 방식은 완전히 달라지기 때문”이라고 지적했다. 러시워스 교수는 “이번 연구는 우리가 그러한 구별을 할 수 있게 해주는 뇌 회로를 밝혀내기 시작했다는 데 의미가 크다”며 “우울증, 불안증, 조현병 등 정신신경질환과 관련된 임상적 개입 방법을 설계하는 데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

슬픔이나 두려움 등 부정적 이미지를 접한 남녀의 반응이 크게 다른 점은 뇌 기능에 미묘한 차이가 있기 때문임을 나타내는 연구결과가 나왔다. 캐나다 몬트리올대 연구진이 건강한 성인남녀를 대상으로 부정적 이미지를 보여줬을 때 느낀 감정을 보고하고 이때 뇌를 자기공명영상장치(MRI)로 검사했다. 또한 실험 전후 테스토스테론과 에스트로젠과 같은 호르몬 수치 변화를 조사했다. 그 결과, 여성이 대체적으로 남성보다 부정적 이미지에 더 크게 영향을 받아 부정적 감정을 느끼는 것으로 나타났다. 또한 성별에 상관없이 여성적 성향이 강한 사람일수록 이미지에 영향받는 감수성이 높았다. 실제로 남성 호르몬인 테스토스테론 수치가 높은 사람은 감수성이 낮았다. 이에 대해 연구를 이끈 아드리아나 멘드렉 박사는 “정신질환이 발병했을 때 남녀 모두 같은 증상을 보이는 것은 아니다”면서 “일반적으로 여성이 남성보다 감정적 반응이 커, 결과적으로 여성이 남성보다 두 배 이상 우울 및 불안 장애에 걸리기 쉽다”고 말했다. 이런 배경으로 우리 뇌에서도 중심부에 있는 대뇌변연계가 관련성이 크다고 연구진은 설명했다. 이런 부위는 부정적 감정을 처리하는 등 사회·정서적 행동을 관장하는 역할을 하는 것으로 알려졌다. 또한 이번 연구에서는 이런 대뇌변연계 중에서도 편도(amygdale)라는 부위와 뇌의 배내측 전전두엽 피질(dorsomedial prefrontal cortex: dmPFC)이라는 부위가 부정적 이미지를 보는 동안 남녀 모두에게서 활성화되는 것을 확인했다. 특히 두 영역의 연결은 남성이 여성보다 더 강한 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 이런 연결이 강할수록 이미지에 관한 감수성이 떨어졌는데 이는 테스토스테론의 관여로 인해 그 관계가 강화했을 가능성이 크다고 설명했다. 뇌의 편도는 슬픔이나 두려움 등 부정적 감정에 관련돼 있으며 배내측 전전두엽 피질은 무언가를 분석하는 역할을 하는데 두 영역의 연결이 강할수록 분석하고 대처하는 성향이 강하다고 연구진은 보고 있다. 또한 실제 성별 외에도 남성다움과 여성다움도 관계가 있으며 문화적 요인도 영향을 준다고 연구진은 설명했다. 한편 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘신경내분비학’(Psychoneuroendocrinology) 9월호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“실패는 성공의 어머니”라는 속담이 있듯이 우리는 실수나 실패를 통해 무언가를 배워간다. 그런데 이때 우리 뇌에서는 구체적으로 어떤 반응이 일어나는지 과학자들이 들여다봤다고 한다. 미국 서던캘리포니아대(USC) 조르지오 코르셀리 교수팀이 연구를 통해 인간의 뇌는 실패나 실수를 해도 거기에서 무언가 배울 수 있다면 ‘결실’이나 ‘보상’을 얻었다고 느끼는 것을 알 수 있었다고 밝혔다. 무언가 배우는 학습 방법에는 ‘회피 학습’(avoidance learning)과 ‘보상 학습’(reward-based learning)이라는 두 가지 패턴이 있다고 한다. 회피 학습은 실수하게 되면 싫어하거나 혐오하는 부정적 경험을 하게 해 뇌가 그다음에는 실수를 저지른 상황을 피하도록 유도하는 학습법이다. 반면 보상 학습은 정답에 도달하게 되면 뇌가 보상받는다는 느낌을 경험을 통해 강화시키는 학습법이다. 연구팀은 평균 나이 26세인 젊은 실험 참가자 28명을 대상으로 정답을 맞히게 되면 돈이라는 보상을 받을 수 있고, 그렇지 못하면 돈을 잃는 규칙에서 여러 문제에 답해달라고 하고 두 번의 실험을 시행했다. 그때 첫 번째 실험에서는 회피 학습이 촉진되도록 했고 그다음 실험에서는 보상 학습이 촉진되도록 했다. 그후, 세 번째 실험에서 참가자들이 자신이 한 실수를 통해 배우고 있는지 확인하는 검사를 진행했는데 각자에게 무엇을 잘못했는지 검토해 정답을 이해할 기회를 제공했다. 그때 자기공명영상장치(MRI)를 통해 뇌의 어느 부위가 활성화되는지 확인한 결과, 흔히 ‘보상회로’나 ‘쾌락중추’로 불리는 부위가 활성화하고 있는 것으로 나타났다. 이 부위는 복측피개영역(VTA, ventral tegmental area)와 전뇌 부분의 내측전전두엽(mPFC, medial prefrontal cortex), 그리고 중격측좌핵(NAc, nucleus accumbens) 등으로 연결되는 신경망을 말한다. ■ 실수를 해도 거기서 답을 알게 되면 뇌는 보상을 얻는다 연구를 이끈 조르지오 코르셀리 교수는 “실수를 하게 돼도 정보가 충분해 그에 맞는 선택을 제대로 적용할 수 있다면, 우리의 뇌는 회피가 아니라 강화 방향으로 움직이는 것”이라고 말했다. 즉 이번 실험을 통해 실수나 실패를 해도 거기에서 배울 수 있는 경험을 하게 되면 그것이 ‘보람’이나 ‘보상’이 있는 경험으로 바뀌는 긍정적인 효과를 얻을 수 있다는 것. 연구팀은 “실패를 두려워해 아무것도 하지 않는다면, 뇌에 보상을 주는 모처럼의 기회를 놓칠지도 모른다”고 말했다. 한편 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(8월 25일자)에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아(위), 네이처 커뮤니케이션스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

쇼핑이 뇌의 기능을 강화시켜준다는 연구결과가 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 듀크대학교 연구팀에 따르면 쇼핑을 할 때 물건을 고르고 결정하는 행위가 뇌를 활성화 시켜 기억력 및 선택과 관련한 지적능력을 향상시키는데 도움을 주는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 평균 25세의 젊은층 참가자 20명과 평균연령 70세의 노년층 참가자 22명을 대상으로 유명 인터넷 쇼핑몰 등에서 쇼핑을 하게 한 뒤 뇌의 변화를 기능성자기공명영상(fMRI)을 통해 확인했다. 실험 참가자들에게는 한 화면에서 다른 화면으로 이동할 때 반드시 이전 물품에 대한 정보를 기억하도록 하는 규칙이 적용됐고, 두가지 물품을 비교한 뒤 그 중 하나를 선택하도록 했다. 예컨대 가격과 디자인이 각각 다른 스웨터 품목 두 개를 놓고 비교한 뒤 이중 하나를 골라야 한다. 가장 어려운 도전과제는 하나의 물품(스웨터)를 본 뒤 이와 관련없는 여러 가지 물품(책이나 신발 등)등을 둘러본 후에 다시 두 번째 물품(스웨터)를 보고 첫 번째 물품과 두 번째 물품 중 하나를 고르는 것이다. 젊은층과 노년층 모두 비슷한 속도와 정확도로 미션을 수행해 냈지만 뇌의 활동 변화는 비슷하지 않았다. 젊은층에 비해 노년층의 복내측전전두피질(VMPFC:ventromedial PFC)이라는 뇌 부위가 높은 수치로 활성화 됐다. 복내측전전두피질은 공감, 동정, 수치, 죄책감 같은 사회적 정서 반응 뿐만 아니라 기억력과도 연관이 있으며, 이 부위가 활발하게 작용할 경우 더 나은 임무수행 결과를 이끌어낼 수 있다. 연구를 이끈 듀크대학교 신경과학과 교수 로베르토 카베자는 “이번 연구는 의사결정에 장애를 겪는 노년층이 이 기능을 회복하게 하는 치료법을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 기대했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“안돼! 먹지마”vs “한번쯤은 괜찮아~” 다이어트나 금연을 시도해 본 사람이라면 누구나 한번쯤은 들어봤을 마음 속 ‘천사와 악마’의 목소리. 수 개월간의 노력을 한 번에 무너뜨리는 악마의 목소리를 컨트롤할 수 있을까? 미국 캘리포티아 공과대학(Caltech) 연구팀은 최근 뇌 부위 중 의지력을 파괴하는 ‘악마’부위와 목표 달성을 돕는 ‘천사’의 부위가 각각 존재한다는 사실을 밝혀냈다. ‘천사’ 부위는 일명 배외측 전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC)이라 불리는 곳으로 인지적 판단을 담당하고 있다. 반면 ‘악마’ 부위는 감정적 판단을 하는 부위로 복내측 전전두피질(ventromedial prefrontal cortex, VMPFC)이라고 불린다. 연구팀은 피실험자들에게 50가지의 음식 사진을 보여준 뒤 해당 음식의 맛과 건강에 대한 점수를 매기게 했다. 또 맛, 건강과 모두 상관없다고 생각되는 음식의 사진을 따로 고르게 한 뒤 ‘맛있는 음식’과 ‘모두 상관없는 음식’ 중 선택해 아무것이나 먹도록 유도했다. 이들이 음식에 점수를 매기고 선택하는 사이 연구팀은 모니터를 통해 뇌의 활동을 자세히 관찰했다. 그 결과 ‘천사’부위가 강하게 자극된 사람은 건강과 맛이 모두 좋은 음식을 선택했지만 ‘악마’ 부위가 자극된 사람들은 대부분 맛만 좋은 음식을 택했다. ‘천사’부위가 발달된 사람은 기름진 음식이나 담배를 갈망하는 대신 ‘건강’등의 추상적인 이미지를 떠올림으로서 유혹을 뿌리치는 반면 ‘악마’ 부위가 발달된 사람은 의지가 쉽게 약해진다는 것. 칼텍의 안토니오 랑겔 박사는 “‘왜 어떤 사람들은 운동을 통해 식욕이나 흡연욕구를 스스로 효과적으로 통제하는 반면 어떤 사람은 그렇게 하지 못하는가’는 매우 근본적인 질문”이라면서 “현대 신경과학의 관점에서 보면 이 질문은 ‘뇌 속의 어떤 특별한 회로가 스스로를 잘 컨트롤 할 수 있게 하는가’로 해석할 수 있다.”고 전했다. 함께 연구한 콜린 캐머러 교수는 “살찌는 음식이나 담배를 앞에 두고 ‘건강에 해롭다’는 사실을 떠올리면 ‘천사’부위가 자극돼 다이어트나 금연에 성공할 수 있을 것”이라면서 “상대적인 두 부위를 컨트롤 할 수 있다면 삶의 질이 달라질 것”이라고 전했다. 한편 이 연구결과는 사이언스 최신호에 발표돼 학계의 관심을 받고 있다. 사진=maxweber.hunter.cuny.edu 서울신문 나우뉴스 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr@import'http://intranet.sharptravel.co.kr/INTRANET_COM/worldcup.css';