SF 영화를 보면 빛이나 초음파를 이용해 상대를 조종하거나 뇌파를 변화시키는 장면이 나온다. 사람을 조종하는 것은 아니지만 비정상적인 움직임을 보이는 뇌 부위를 초음파로 자극해 치료할 수 있는 방법이 나왔다. 카이스트 전기및전자공학부, 덴마크 공과대(DTU) 공동연구팀이 초소형, 초경량화시킨 미세초음파소자를 이용해 살아움직이는 쥐의 뇌에 초음파 자극을 줄 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘뇌 자극’ 3월호에 실릴 계획이다. 기존에는 뇌의 특정 영역을 미세하게 자극할 수 있는 심부뇌자극술과 광유전학을 이용해 빛으로 뇌를 자극하는 자극방법이 있지만 외과수술을 통해 칩이나 자극기기를 삽입해야 하기 때문에 임상에 적용이 쉽지 않다. 반면 경두개전기자극술과 경두개자기자극술은 외과수술 없이 비침습적으로 자극이 가능하지만 자극부위가 지나치게 넓고 뇌 깊이 자극할 수가 없어서 적용에 한계가 있다. 초음파는 비침습적이기 때문에 동물실험이나 인체에도 안전하게 사용할 수 있으며 초음파를 한 점에 집중시킬 수 있어 원하는 부위에 깊이 자극이 가능하다는 장점이 있다. 문제는 초음파 소자가 무거워 생쥐실험을 할 때도 반드시 고정하거나 마취를 시켜야만 했다.연구팀은 미소전자기계시스템(MEMS) 기술을 활용해 1g 미만의 초경량, 초음파 소자를 개발했다. 특히 생쥐의 몸에 맞는 중심주파수, 크기, 초점거리, 초음파 세기를 갖도록 만들었다. 이렇게 만들어진 초음파 소자를 이용해 쥐의 대뇌 운동피질을 자극해 쥐의 앞발을 움직이도록 했다. 그 결과 초음파 강도를 높일수록 운동피질이 더 많이 자극돼 쥐의 앞발이 더 빨리 움직이는 것을 확인했다. 이번 기술을 활용하면 쥐 뇌의 3~4㎜ 깊이까지 초음파가 도달할 수 있으며 쥐 뇌 전체 크기의 25%를 자극할 수 있다고 연구진은 설명했다. 현재 연구팀은 이번에 개발한 기술을 활용해 초음파가 수면에 미치는 영향을 연구 중에 있다. 이현주 카이스트 전기및전자공학부 교수는 “이번에 개발한 초경량 초음파 소자를 활용함으로써 고정되거나 마취된 상태가 아닌 살아움직이는 상태에서 초음파의 영향을 확인할 수 있게 됐다”며 “수면장애, 파킨슨병, 치매, 우울증 같은 여러 뇌 질환의 새로운 치료법 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스연구진, 대변이식으로 장내미생물 균형 연구 계획 우리 몸 속에 살고 있는 또 다른 생명체인 장내미생물이 소화기능은 물론 각종 면역기능을 좌우한다는 것은 잘 알려져 있다. 이 때문에 장내미생물의 균형을 맞춤으로써 알레르기 같은 면역기능 장애로 발생하는 질병과 소화불량 같은 질환을 치료하려는 시도들이 늘고 있다. 최근 들어서는 장내미생물이 사람의 뇌에도 영향을 미칠 수 있다는 연구결과들이 속속 나오고 있다. 유럽 연구진이 동물실험이 아닌 사람의 몸 속 장내미생물을 분석해 이같은 상관관계를 밝혀낸 대규모 실험결과를 발표해 주목받고 있다. 벨기에 루벤대 의학연구소, 신경과학과, 브뤼셀대, 브뤼셀자유대 생물공학과, 네덜란드 그로닝엔대 의대 유전학과, 노르웨이 오슬로대 면역학과 공동연구팀이 소화기관을 비롯해 체내에 존재하는 각종 미생물의 분포와 변화가 인간의 정신건강에 상당한 영향을 미친다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 5일자에 발표했다. 지금까지 생쥐를 이용한 실험에서 장내미생물이 행동에 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌고 소규모의 사람을 대상으로 한 분석에서도 우울증 환자의 장내미생물 분포가 정상인과 다르다는 사실은 알려져 있었다. 그렇지만 이번처럼 대규모의 사람을 대상으로 장내미생물과 정신건강의 관계를 분석해 미생물이 분비하는 화학물질이 인간의 기분에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 보여준 것은 처음이다. 연구팀은 우울증과 장내미생물의 관련성을 확인하기 위해 장내미생물 검사를 받았던 벨기에인 1054명의 샘플을 면밀히 분석했다. 특히 이들 중 173명은 우울증 진단을 받거나 삶의 질 검사에서 낮은 점수를 받은 사람들이다. 이에 연구팀은 이들과 다른 사람들의 장내미생물 분포를 비교 분석했다. 그 결과 코프로코쿠스와 디알리스터라는 종류의 장내미생물이 연령이나 성별과 상관없이 삶의 질이 높은 사람들에게는 풍부했지만 우울증 환자들에게서는 전혀 나타나지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또 우울증 환자들의 장내미생물 분포를 확인한 결과 설사와 복통을 일으키며 만성과민대장증후군을 유발시키는 크론병과 관련된 미생물들이 많은 것으로 나타났다. 특히 이들 미생물은 장내에서 염증반응을 유발시키는 것으로 잘 알려져 있다. 또 연구팀은 1064명의 네덜란드 사람들에게서 채취한 시료를 검사한 결과 마찬가지로 우울증 환자의 장내미생물에는 코프로코쿠스와 디알리스터가 없는 것으로 조사됐다. 연구팀은 장내미생물이 만들거나 분해할 수 있는 물질 중에서 신경계에 영향을 미칠 수 가능성이 큰 56종을 분류해 냈다. 이를 통해 코프로코쿠스는 도파민 분비와 관련이 있는 것으로 분석됐다. 실제로 스위스 바젤대에서는 건강한 사람의 변을 이식해 우울증 환자들의 비정상적인 장내미생물 분포와 숫자를 늘리고 균형잡으려는 임상계획이 진행되고 있다. 이번 연구를 주도한 예로엔 라스 루벤대 의대 교수는 “이번 연구는 많은 장내미생물이 만들어 내는 물질로 인해 신경세포의 기능 변화가 나타날 수 있음을 보여준 것”이라며 “소화기관에서 만들어진 화합물이 어떻게 신경세포나 뇌에 영향을 미치는지 정확한 메커니즘을 알기 위해서 추가 연구를 진행할 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

의과학 기술의 발달로 지금까지 불치의 병이라고만 알려져 왔던 ‘암’이 치료가능한 질병으로 바뀌고 있다. 그렇지만 암조직이 커지고 다른 조직으로 전이되는 과정에 대해서는 정확히 밝혀진 것이 없다. 국내 연구진이 암세포가 다른 조직으로 전이될 때 지방산을 연료로 사용한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 지금까지 암세포는 포도당을 연료로 사용한다고 알려진 것과는 다른 사실이다. 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단, 카이스트 의과학대학원, 연세대 의대, 미국 프린스턴대 공동연구팀은 암세포가 림프절로 전이할 때 지방산을 연료로 활용해 주변 환경에 적응하고 대사과정을 변화시킨다는 사실을 발견하고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자에 발표했다. 림프절은 사람의 전신에 분포해 있는 대표적인 면역기관이다. 그래서 암의 림프절 전이 정도는 환자의 생존율 예측과 치료방향 설정에 중요한 판단 기준이 된다. 지금까지는 암세포가 림프절로 전이되는 과정과 메커니즘이 정확히 밝혀져 있지 않았다. 더군다나 각종 면역세포가 집결해 있는 림프절에서 암세포가 생존해 다른 조직으로 전이된다는 것은 암 연구에 있어서 대표적인 수수께끼 중 하나였다.연구팀은 대표적인 피부암인 흑색종과 유방암을 유발시킨 생쥐를 이용하고 암세포 조직의 RNA분석을 실시한 결과 림프절에 도달한 암세포는 지금까지 알려진 것처럼 포도당이 아닌 지방산을 주 에너지원으로 사용한다는 사실을 밝혀냈다. 특히 림프절에 도달해 자라나는 암세포에서 종양발생에 핵심적 역할을 하는 것으로 알려진 YAP 전사인자가 활성화돼 있다는 사실을 확인했다. YAP 전사인자가 암세포의 지방산 산화를 조절하는 인자라는 것을 밝혀낸 것이다. 실제로 암세포 내에서 YAP 전사인자의 발현과 지방산 대사를 억제하는 약물을 주입하자 림프절 전이가 억제되는 것을 발견했다. 암세포가 전이와 확장을 위한 연료를 잃었기 때문이다. 고규영(카이스트 의과학대학원 특훈교수) IBS 혈관연구단 단장은 “이번 연구는 암 세포가 다른 장기나 조직으로 전이되는 첫 번째 관문인 림프절에서 대사 변화와 환경 적응을 위한 연료로 지방산을 쓴다는 사실을 처음으로 밝혀냈다”며 “림프절 전이를 표적으로 하는 차세대 항암제 개발에 상당한 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몸 관리를 어떻게 하느냐에 따라 달라지겠지만 나이가 들수록 몸이 생각대로 움직여주지 않는 것은 자연의 이치이다. 특히 나이가 들어 가장 먼저 고장나는 부분은 무릎이나 팔, 다리 등 관절 부위이다. 그런데 이렇게 나이가 들면서 나타나는 퇴행성 관절염의 원인이 알고보니 콜레스테롤 때문이라는 사실을 국내 연구진이 밝혀냈다. 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 전장수 교수와 전남대 치의학전문대 류제황 교수 공동연구팀은 관절에 쌓이는 콜레스테롤이 관절연골을 파괴하고 염증과 통증을 유발시켜 퇴행성 관절염을 유발시킨다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 7일자에 발표했다. 나이가 들면서 관절 연골이 닳아 없어져 나타나는 퇴행성 관절염은 노년층에 있어서 삶의 질을 떨어뜨리는 대표적인 질환이다. 실제로 전세계 60대 이상 인구의 30% 정도가 퇴행성 관절염을 앓고 있으며 국내에서도 약 441만명의 환자가 있는 것으로 알려져 있다. 더군다나 고령화사회가 되면서 연평균 4%씩 환자들이 꾸준히 늘어나고 있는 추세이다. 그렇지만 정확한 발병원인이 밝혀지지 않고 있어서 인공관절 수술 같은 외과적 시술이나 소염진통제를 활용한 통증완화 같은 대증적 요법만 사용되고 있을 뿐 근본적인 예방이나 치료법은 개발되지 않고 있다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 관찰한 결과 정상적인 연골에 비해 나이가 들어 퇴행된 연골에는 콜레스테롤이 비정상적으로 많이 유입된다는 사실을 확인했다. 나이가 들고 연골이 약해진 이들이 콜레스테롤이 높은 음식을 섭취할 경우 퇴행성 관절염이 더욱 악화될 수 있다는 설명이다. 또 정상 연골이라도 콜레스테롤을 많이 섭취할 경우 퇴행성 관절염과 같은 증상이 나타날 수 있다는 사실도 확인했다. 연구팀은 관절연골에 콜레스테롤 유입을 차단하거나 콜레스테롤 대사를 억제할 경우 퇴행성 관절염이 억제된다는 것도 밝혀냈다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 퇴행성 관절염이 노화에 따라 나타나는 질병이 아니라 동맥경화처럼 콜레스테롤 대사에 의해 나타나는 대사성 질환이라는 것을 밝혀낸 것”이라며 “콜레스테롤 대사 과정을 차단하는 방식으로 새로운 퇴행성 관절염 치료법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2004년 영화 ‘이터널 선샤인’에서 짐 캐리와 케이트 윈슬렛은 이별을 앞둔 연인으로 등장한다. 이들은 이별을 앞두고 서로에 대해 완전히 잊기 위해 기억 삭제 시술을 받게 된다. 기억이 지워진 상태에서 나타나는 사건들을 통해 사랑의 본질에 대해 묻는 내용으로 2015년 재개봉되면서 더욱 화제를 모으기도 했다. 영화에서처럼 많은 사람들은 자신들의 흑역사나 공포스러웠던 장면, 트라우마로 남은 순간을 지워버리고 싶어 한다. 또 대인공포증, 고소공포증, 광장공포증 같이 이유없는 공포증상으로 사회생활이 어려운 사람들도 공포증을 유발하는 원인을 찾아 없애버리고 싶어한다. 국내 연구진이 공포기억을 지워주는 ‘이레이저’, 일명 지우개 효소를 발견해 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과, 기초과학연구원(IBS), 미국 존스홉킨스 의대, 뉴욕대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 특정 효소를 제거함으로써 공포기억을 지울 수 있다는 사실을 발견했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 실렸다. 기억의 생성과 소멸은 신경생물학 분야에서 중요한 연구 주제이다. 이는 사람이 살아가는데 있어서 심각한 문제를 초래하는 각종 공포증이나 외상후스트레스장애(PTSD) 등의 문제를 해결하는데도 도움을 줄 수 있기 때문이다. 흔히 기억의 소멸은 단순히 기억을 지우는 차원이 아닌 공포자극을 불러일으키는 원인 기억을 또다른 학습으로 억제하는 기제로 알려져 있다. 연구팀은 생쥐에게 강한 소리자극과 전기자극을 함께 가해 공포기억을 학습시켰다. 그 다음 뇌의 흥분성 신경세포에서만 나타나는 이노시톨 대사효소라는 물질을 제거하면 공포기억이 사라진다는 사실을 연구진은 확인했다. 이노시톨은 포도당과 유사한 물질로 체내에서도 일부 합성되지만 음식으로 섭취되는 중요한 영양분으로 세포 지질막을 구성하고 인산화된 형태로 세포의 각종 활성을 조절한다. 이노시톨 대사효소는 이노시톨을 인산화시켜 세포 성장과 에너지 대사조절을 하는 중요한 물질이지만 뇌에 미치는 영향은 거의 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이노시톨 대사효소가 생쥐의 편도체에서 공포기억의 소거 반응을 전달하는 신호전달계의 활성화를 조절한다는 사실을 확인했다. 이노시톨 대사효소가 제거될 경우 공포기억에 무덤덤해지게 된다는 것이다. 김세윤 카이스트 교수는 “이번 연구는 대형 사고나 트라우마로 인해 겪게 되는 PTSD, 고소공포증을 비롯해 광장공포증, 대인공포증 같은 각종 사회공포증 등에 대한 이해를 높이고 새로운 치료방법을 찾아내는데 도움을 주게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

삐, 삐, 삐. 집중치료실, 일명 중환자실(ICU)은 환자의 상태를 시시각각 체크하기 위해서 다양한 장치들이 연결돼 낮은 신호음만 조용히 울린다. 그런데 갑자기 혈액 산소수치가 낮아지는 징후가 보인다든지 혈압이 급상승하거나 떨어지면 요란한 소리로 경보를 울리며 의료진을 긴장시킨다. 문제는 환자가 침대에서 누워있는 자세를 약간만 바꿔도 경보음이 울리는 경보오류 발생이 잦다는 것이다. 이런 오류 경보는 실제 위급상황의 경보를 놓치게 만들 수도 있다. 이에 스위스 취리히연방공과대(ETH) 모바일 보건시스템학부와 취리히대학병원 신경중환자 집중치료병동 의료진이 공동으로 경보오류를 구분해 낼 수 있는 인공지능을 개발해 냈다고 1일 밝혔다. 연구팀은 이번 기술의 기본 개념을 지난해 스웨덴 스톡홀름에서 열린 ‘제35회 국제 머신러닝 컨퍼런스’에서 이미 발표한 바 있다. 연구팀은 중환자실이나 응급실에 설치된 컴퓨터 지원시스템에 있는 종합적 집중치료 데이터 기록인 ‘ICU 콕핏’을 활용했다. 여기에는 환자의 동의하에 바이탈사인(활력징후)에 따라 울린 경보들이 시간대별로 정밀하게 저장돼 있다. ICU에서는 보통 순환계, 뇌파, 인공호흡기 등 다양한 기기들이 서로 독립적으로 작동하고 있다. 결과적으로 각각의 장치는 특정 기준값 이상이나 이하로 떨어질 경우 자동적으로 경보를 울리게 되는 것이다. 연구팀은 이런 다양한 의료장비들의 데이터를 통합하고 동기화한 다음 의학적으로 아무런 문제가 없는 오류 경보만을 걸러내도록 하는 인공지능 기술을 만든 것이다. 중환자실에 입원한 환자들의 상태나 예후가 모두 다르고 환자들에게서 울리는 경보에 의료진이 일단 모두 대응을 해야 하는 만큼 경보를 분류한다는 것은 쉽지 않다. 또 환자 치료에 집중해야 하는 의료진들에게 컴퓨터를 따로 가르쳐 분류하도록 하는 것도 쉬운 일은 아니다. 그래서 연구팀은 의료진이 기존 중환자실이나 응급실에서 기록된 경보들 중에서 잘못된 경보를 일부 분류해 놓기만 하더라도 컴퓨터가 알아서 스스로 학습해 오류 경보만 걸러내도록 했다. 이를 위해 연구팀은 취리히 대학병원의 협조를 얻어 14명의 환자에게서 일주일 동안 얻은 바이탈 사인과 경보기록을 활용해 오류 경보를 걸러내는 인공지능을 개발했다. 평균적으로 중환자실에서 각종 의료기기들은 환자 한 명당 하루에 약 700번, 2분에 한 번 꼴로 경보를 울리는 것으로 조사됐다. 약 1만 4000번의 경보 중 87% 정도는 인공지능이 진짜인지 가짜경보인지를 정확히 분류해냈다. 연구팀은 인공지능의 오차범위를 5%라고 할 경우 허위경보의 77%를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 발터 카렌 ETH 교수는 “컴퓨터가 학습을 하기 전에 특정 경보가 심각한 상황과 관련이 있는지 없는지를 구분해 내도록 분류원리를 이해시키는 것이 가장 중요한 문제”라고 설명했다. 카렌 교수는 이어 “이번에 개발한 인공지능 시스템을 활용한 결과 오류경보인지 여부를 사람이 직접 판단해야하는 것은 25~50개에 불과했다”며 “인공지능 시스템이 더 정교해진다면 의료진이 진짜 응급환자에게 더 집중할 수 있도록 도와줄 것으로 보인다”고 강조했다. 연구진은 실제 의료환경에 적용하기 위해 추가 임상실험을 실시할 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“일찍 일어나는 새가 먹이를 잡는다”라는 격언처럼 한 때 아침형 인간이 되야 성공의 기회를 잡을 수 있다는 류의 자기개발서와 방송이 넘쳐났던 적이 있다. 그렇지만 최근에는 “일찍 일어나는 새는 독수리나 부엉이에게 잡아먹힌다” “일찍 일어나는 새는 피곤하다”는 식의 패러디가 등장하는 등 아침형 인간의 열풍이 예전 같지는 않다. 그런데 최근 미국과 유럽 연구진이 사람의 생체시계는 습관으로 만들 수 있는 것이 아닌 유전적으로 결정돼 있다는 연구결과를 발표했다. 이들은 억지로 아침형 인간이 됐다가는 자칫 병원신세를 질 수도 있다고 충고하기도 했다. 영국 엑스터대 의대 왕립 데본앤엑스터병원, 브리스톨대 의대, 맨체스터대 의학및보건대, 미국 매사추세츠종합병원, 펜실베니아대 의대, 하버드대 의대, 바이오벤처 23andMe, 네덜란드 e사이언스센터, 에라스무스의대, 독일 사노피-아벤티스 연구소, 호주 퀸스랜드대 공동연구팀이 인체 내 생체시계를 결정하는 유전자는 다르기 때문에 사람의 지문처럼 신체활동 패턴이 모두 다르고 건강한 삶을 살기 위해서는 생체시계에 맞춰서 생활하는 것이 필요하다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 30일자에 실렸다. 연구팀은 특히 생체시계는 우울증이나 조현병 등 정신질환의 위험성과도 매우 밀접한 관계를 갖고 있다는 사실을 밝혀냈다. 생체시계는 유전자와 식습관, 인공 조명에 대한 노출, 직업과 활동을 포함한 다양한 생활양식에 의해 영향을 받으며 호르몬 수치와 체온 등 다양한 생체신호와 수면 패턴에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 실제로 생체시계의 발견은 2017년 노벨생리의학상의 수상업적으로 선정될 정도로 중요하지만 실질적으로 질병의 위험을 높이는지에 대해서는 구체적으로 연구되지 못한 상태였다. 지금까지 생체시계 교란이 당뇨나 비만을 유발시킬 수 있다고는 알려져 왔지만 정신질환과의 연관성은 거의 연구되지 않았다. 연구팀은 미국 바이오벤처인 23andMe를 통해 확보한 25만명의 미국인과 영국 바이오뱅크에 저장된 45만명의 게놈 정보와 건강데이터 분석과 설문조사를 1차적으로 실시했다. 그 다음 영국 바이오뱅크에서 무작위로 8만 5000명을 선정해 손목형 활동 추적기로 깨어있고 잠드는 시간 등을 분석했다. 그 결과 아침형 인간과 저녁형 인간의 차이를 만드는 게놈은 최소 24개에서 351개에 이르는 것으로 밝혀졌다. 또 유전자의 차이에 따라 기상시간이 25~30분 가량 차이가 날 수 있다는 사실을 확인했다. 아침형 인간과 저녁형 인간을 나누는 것은 뇌가 외부 빛 신호에 반응하는 방식과 내부 생체 시계의 기능을 동조화시키는 게놈의 차이 때문이라고 연구팀은 설명했다. 마이클 위든 영국 엑스터대 의대 교수는 “이번 연구는 다양한 사람들이 어떻게 다른 생체시계를 가질 수 있는지를 결정하는 것이 다름 아닌 유전자 때문이라는 것을 보여주고 있다”라고 설명했다. 위든 교수는 이어 “신체시계 유전자 조절을 통해 조현병이나 우울증 같은 정신질환을 고칠 수 있다는 가능성을 보여준 것 뿐만 아니라 생체시계가 교란된 사람에게 사전에 개입해 정신건강의 악화를 막을 수 있게 도와줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘명절 증후군’이라는 말이 여성들의 머릿 속에 맴도는 때가 왔다. 오랜만에 만나는 친인척들이 결혼하지 않거나 아이가 없는 이들에게 생각 없이 던지는 언어폭력과 ‘명절 가사노동은 여성들의 전유물’이라는 구태의연한 생각에 남성들은 배 깔고 누워 팔만대장경이라도 필사하고 있는지 코 빼기도 보이지 않고 새끼새들처럼 먹을 것만 요구하는 모습들을 생각하면 여성들은 골머리가 아파진다고 입을 모은다. 명절이 아니라도 맞벌이 가정에서 여성들은 자신도 모르게 가정을 관리하고 육아까지 책임지는 ‘슈퍼맘’이 돼야 한다는 의무감에 짓눌려 있기 십상이다. 그런데 미국 연구진이 이렇듯 보이지 않는 정신적, 정서적 가사노동들이 육체적 가사노동보다 여성의 웰빙과 행복감을 훨씬 더 좀 먹는다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 미국 애리조나주립대, 오클라호마주립대 실험심리학과 공동연구진은 여성들의 가사노동, 특히 정신적 가사노동이 여성의 행복감에 어떻게 영향을 미치는지 조사한 결과를 심리학 분야 국제학술지 ‘성 역할’ 2월호에 발표했다. 과거와 비교해 오늘날 남성들이 가사노동과 육아에 더 적극적으로 참여하고 있으며 과학기술의 발달로 여성들의 육체적 가사노동의 부담은 많이 줄었지만 가정의 관리라는 전체적 측면에는 대해서는 여전히 여성들에게 더 부담이 크다는 전제에서 연구진은 연구를 시작했다.연구팀은 결혼을 했거나 동거 중이면서 18세 미만의 아이들을 가진 393명의 미국 여성들을 대상으로 조사했다. 이들 중 70% 이상이 대학교육을 받았으며 대부분이 중산층 이상의 가정에서 자랐으며, 중산층에 해당하는 것으로 분류됐다. 연구진은 가족의 일정을 계획하는 일, 아이들 교육이나 육아에 대해 계획하는 일, 주요 재정 문제와 관련한 결정 같은 3가지 과제를 집 안에서 누가 주도적으로 하는지에 대한 설문조사를 통해 가정 내 노동 분화 정도를 측정했다. 또 여성들이 느끼는 행복감과 전반적인 삶에 대한 만족도에 대해서도 조사했다. 그 결과 10명 중 9명의 여성이 가족의 일정을 계획하는 일을 직접 하거나 책임감을 느낀다고 밝혔으며 10명 중 7명은 일과 중에도 가사노동에 대해 걱정하고 있다는 답변을 했다. 또 10명 중 8명은 자녀들의 학교에 본인들이 참석했으며 그래야 한다고 느끼고 있으며 10명 중 6명은 자녀들의 정서반응에 대해 민감하게 남성들보다 민감하게 반응한다고 답했다. 수니아 루타르 애리조나주립대 심리학과 교수는 “여성의 90% 이상이 가정을 관리하고 유지하는데 전적으로 책임이 있다고 느끼고 있기 때문에 항상 시간이 부족하고 피로에 찌들게 된다”라며 “여성이 자녀들의 고민이나 고통에 대해 먼저 반응하는 것은 자연스러운 일이지만 이렇게 보이지 않는 정신적 가사노동은 여성들의 정신건강을 악화시킬 수 있다”고 지적했다. 또 투자나 주택 구입, 자동차 구매 같은 가정 내 재정적 결정은 많은 경우 남성들이 주도할 것으로 생각되고 있지만 조사결과 여성들이 남성들과 동등하게 참여하고 있는 것이 확인됐다. 그렇지만 다른 부분과는 달리 가정 내 재정적 결정에 적극적으로 참여하는 여성은 만족도나 행복감이 높은 것으로 조사됐다. 루치아 치치올라 오클라호마주립대 심리학과 교수는 “이번 연구가 이야기하는 것은 아이들이 건강하게 자라고 건강한 가정을 유지하기 위해서는 여성들의 안녕에 대해 좀 더 주의를 기울일 필요가 있다는 점”이라며 “보이지 않는 가사노동의 불평등을 해결하는 것이 건강한 가정을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 여성들의 행복감 증진에도 도움을 줄 수 있다”고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연세대 기계공학과 이형석, 생명공학과 조승우 교수 공동연구팀이 음파를 이용해 혈관질환 치료용 인공혈관을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 노화나 손상으로 인해 회복이 불가능한 혈관을 대체하기 위해 줄기세포로 제작한 인공혈관 연구가 최근 주목받고 있다. 이에 연구팀은 음파를 이용해 실제 혈관의 3차원 구조를 정밀하게 흉내낸 인공혈관을 만들었다. 음파를 가해 주면 줄기세포가 정렬되면서 세포 간 접합과 상호작용이 높아지고 혈관 형성 유도 단백질이 왕성하게 분비되는 원리를 이용한 것이다. 음파 장치를 이용해 만들어진 인공혈관을 동물에게 적용한 결과 이식 4주 만에 주변 정상 혈관과 결합돼 빠른 회복을 보이는 것이 관찰됐다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공룡은 중생대 말 지구에 운석들이 떨어져 그 영향으로 지구에서 완전히 사라졌다고 알려져 있습니다. 과연 공룡들은 완전히 멸종한 걸까요. 과학자들은 지금도 주변에서 공룡을 흔히 볼 수 있다고 이야기합니다. 도심에서 흔히 볼 수 있는 비둘기는 물론 닭이나 까치 같은 새들이 다름 아닌 공룡이라는 것입니다. 중생대 말 대부분의 공룡은 사라졌지만 그중 한 갈래가 살아남아 현재 1만종이 넘는 조류로 진화했다는 것이지요. 새가 공룡의 후손이라는 것을 알려 주는 증거들은 상당히 많습니다. 현생 조류의 조상인 초기 공룡들은 두 발로 걸어다녔고 날개로 진화할 수 있었던 긴 앞발, 뼈 속의 공기 주머니, 파충류보다는 현생 조류의 알과 비슷한 공룡알, 중온동물, 깃털로 둘러싸인 몸 등이 대표적입니다. 그중 가장 결정적인 증거는 바로 깃털입니다. 현생 조류의 조상인 초기 공룡들도 새들처럼 온몸이 깃털로 덮여 있었다고 합니다. 그렇지만 이 깃털들은 비행 목적이 아닌 보온이나 배우자를 유혹하기 위한 수단이었다고 생각돼 왔었습니다. 또 공룡들이 어떻게 날 수 있게 됐는지에 대해서도 명확히 알려져 있지 않았습니다. 그런데 중국 과학원 난징 지질학·고생물학연구소, 산둥성 린이대, 미국 노스캐롤라이나주립대, 노스캐롤라이나 자연사박물관, 유전자 분석전문 기업 앰비오팜 공동연구팀은 현재 살고 있는 조류와 여러 파충류의 유전체, 7500만~1억 6000만년 전에 살았던 깃털공룡들의 유전체를 분석한 결과 공룡의 깃털을 구성하는 핵심 단백질들이 시간이 지나면서 가벼워지고 신축성을 갖도록 진화해 날 수 있게 됐음을 밝혀냈습니다. 이 같은 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 실렸습니다. 모든 척추동물들은 ‘케라틴’ 단백질을 갖고 있습니다. 사람에게는 털·피부·손발톱을 만드는 알파케라틴이 있고, 파충류·양서류·조류에게는 베타케라틴이 발톱과 부리·깃털을 형성합니다. 과학자들은 현생 조류와 파충류의 유전체를 분석한 결과 현생 조류들은 알파케라틴을 거의 상실했으며 베타케라틴이 더욱 많아지면서 탄력 있고 가벼운 깃털을 갖게 됐다는 것을 밝혀냈습니다. 또 연구팀은 ‘안키오르니스 헉슬리아이’라는 1억 6000만년 전에 살았던 닭 크기 깃털공룡의 깃털 유전체를 분석한 결과 그 이전에 살았던 깃털공룡들보다 베타케라틴 단백질의 양이 상당히 늘어났다는 사실을 밝혀냈습니다. 연구팀은 1억 3000만년 전에 살았던 ‘슈부이아 데세르티’라는 깃털공룡의 유전체도 분석했는데 안키오르니스보다 알파케라틴은 더 줄고 베타케라틴의 양은 늘어났다는 사실을 발견했습니다. 여전히 날지는 못하고 날갯짓을 하며 뛰어다니는 수준이었지만 현생 조류 중 날지 못하는 새에 가까워졌다는 설명입니다. 이번 연구에 참여한 진화생물학자들은 깃털공룡의 형태뿐만 아니라 유전적 변화가 날지 못하는 공룡을 날 수 있도록 진화시켜 다양한 새로 진화하게 된 것이라고 설명하고 있습니다. 만약 중생대 말 공룡이 모두 멸종했다면 지금 우리는 치킨의 맛을 알지 못했을 겁니다. 그리고 설 명절, 오랜만에 만나는 친척 아이들에게 이런 재미있는 공룡 이야기들을 풀어 놓는다면 똑똑한 삼촌, 이모, 고모로 보이지 않을까요. 아이들이 가장 좋아하는 이야기는 다름 아닌 공룡 이야기이니까요. edmondy@seoul.co.kr

북미·유럽 폭우, 남아시아 지역에 영향 무관해 보이는 기후 현상 실제론 밀접 “전염병·정보 확산 밝히는 데도 응용”“브라질에 있는 나비의 날갯짓이 미국 텍사스에서 발생한 토네이도의 원인일까?” 1961년 미국의 수리기상학자 에드워드 로렌츠 박사가 날씨와 관련한 컴퓨터 시뮬레이션 작업을 하던 중에 발견한 ‘나비 이론’은 작은 변동이 결과적으로 엄청난 변화를 일으킬 수 있다는 복잡계 과학의 핵심이 되고 있다. 복잡계 과학은 특히 기상 예측 분야에서 다양하게 변형돼 활용되고 있다. 기상 현상은 대기와 해수의 운동들이 복잡하게 결합돼 나타나는 것으로, 규칙성이 없어 보이기까지 하기 때문에 복잡계 과학을 적용해 연구하기 가장 좋은 소재다. 유럽 연구진이 복잡계 과학을 활용해 지구온난화로 인해 나타나는 여러 종류의 이상 기후 중 극한 강우라고 불리는 폭우 현상을 사전에 예측할 수 있는 방법을 개발했다. 영국 임페리얼칼리지 기후변화연구소, 리딩대 지구과학과, 독일 포츠담 기후영향연구소, 포츠담대 지구환경과학연구소, 훔볼트대 물리학과, 러시아 사라토프주립대 공동연구팀은 전 세계적으로 내리는 극한 강우 현상들이 상호 연관성을 갖고 일정한 패턴을 보인다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 1월 31일자에 발표했다. 연구팀은 북위 50도~남위 50도 사이 지역을 대상으로 이 지역을 2500㎞ 단위의 격자로 나눈 뒤 1998년부터 2014년까지 발생한 극한 강우 현상과 기상위성 데이터를 통한 수증기의 이동패턴을 정밀 분석했다. 극한 강우는 해당 지역에서 상위 5% 내에 드는 강수량을 기록한 비가 내린 것을 의미한다. 분석 결과 연구팀은 중부 유럽에서 엄청난 양의 폭우가 퍼붓고 닷새가 지난 뒤 멀리 떨어져 있는 인도에서 똑같이 폭우가 내릴 수 있음을 밝혀냈다. 흔히 생각하는 것처럼 비구름이 천천히 이동하면서 유럽과 인도 사이에 있는 지역들에 비를 퍼부으며 지나가는 것이 아니라 중부 유럽과 인도에서만 폭우가 발생해 전혀 상관없이 보였던 현상이 실제로는 밀접한 관계를 갖고 있다는 설명이다. 특히 인도, 파키스탄 등 남아시아 지역의 날씨는 미국과 캐나다 등 북미 지역과 중부 유럽 지역의 폭우 현상과 밀접하게 연관돼 있다는 것이 이번 연구를 통해 확인됐다. 즉 극한 강우에 ‘원격상관 패턴’이 있다는 것인데 폭우 현상이 원격상관 패턴을 갖고 있다는 것이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 원격상관 패턴은 특정 지점에서 나타난 현상과 이와 지리적으로 멀리 떨어져 있는 지역에서 나타나는 현상이 상관관계를 보이는 것을 말하는 기상학 용어다. 1935년 북대서양 지역의 기후를 연구하던 스웨덴 기상학자 안데르스 옹스트롬이 처음 사용했으며, 1975년 독일 기상학자 헤르만 플론과 헤리베르트 플리어가 적도 태평양의 기후변화와 관련한 논문을 발표하면서 널리 알려지게 됐다. 원격상관 패턴의 대표적인 사례는 우리에게도 잘 알려진 엘니뇨와 라니냐 현상이다. 남미 지역의 해수 온도 변화가 멀리 떨어져 있는 아프리카 남부에 가뭄을 일으키거나 대서양 지역에 강력한 허리케인을 만들고 동북아시아 지역에 혹한이나 폭염을 가져오는 식이다. 니컬러스 보어 임페리얼칼리지 교수는 “이번 연구 결과는 복잡계 과학과 대기과학을 결합한 학제 간 연구의 산물로 최근 잦아지고 있는 극심한 기후 변화와 폭우 현상에 대한 연관성을 밝혀냈다는 데 큰 의미가 있다”며 “이번 연구 결과는 국지성 폭우와 그로 인한 홍수뿐만 아니라 전염병이나 정보의 확산 현상을 밝혀내는데도 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가천대학교가 29일 대학 가천관 중회의실에서 중국 장춘재경대학교와 교류협력을 위한 협정을 맺었다고 30일 밝혔다. 이날 체결식에는 가천학원 김신복 이사장, 가천대 조효숙 부총장, 김충식 대외부총장, 장춘재경대 리수펑 이사장, 리우청리 부총장 등 20여명이 참석했다. 이번 협정으로 양 대학은 상호 우호적인 협력 정신을 바탕으로 학생·학문·문화 교류 및 공동연구 등을 통해 상호발전에 협력키로 했다. 특히 가천대는 장춘재경대 교수진을 대상으로 박사학위프로그램을 운영하기로 했다. 총 31명의 교수가 올해부터 가천대 일반대학원 글로벌경영학과에 입학해 박사학위 과정을 밟는다. 교육 과정은 총 3년으로 모든 수업은 중국어로 진행된다. 리수펑 장춘재경대 이사장은 “가천대 대학원 교육프로그램이 우수하고 박사학위과정도 중국어로 교육해 깊이 있는 학문탐구가 가능해 가천대와 협정을 맺게 됐다”며 “우리의 젊고 우수한 교수들이 박사학위 뿐만 아니라 가천대의 교육방식, 학사운영 등 선진 교육시스템을 배워오길 바란다”고 말했다. 김신복 가천학원 이사장은 “오늘 양 대학의 협정은 박사학위 과정 운영으로 이어져 더욱 뜻깊다”며 “박사 교육프로그램을 시작으로 공동연구, 교직원·학생 교류가 활발하게 이루어지길 바란다”고 말했다. 장춘재경대학교는 중국 길림성 장춘시에 위치한 대학으로 회계대학, 외국어대학 등 10개 단과대학 23개학과에 학생수는 1만1000 여명이다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

국내 연구진이 우울증 환자의 땀을 측정해 상태와 중증정도를 객관적으로 판단해 자살과 같은 예기치 못한 사고를 사전에 막는 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI) 바이오의료IT연구본부, 삼성서울병원 정신건강의학과, 인천대 전자공학과 공동연구진은 피부 전도도 센서를 이용해 우울증 환자의 피부에서 나타나는 땀 반응을 측정함으로써 우울증 진단과 조기 예측을 가능케 하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 우울증을 비롯한 각종 정신질환의 경우 증상이 악화되면 뇌와 관련한 호르몬 반응에 장애가 발생하고 이는 땀의 분비 같은 자율신경계 반응으로 이어진다는데 착안해 이번 기술을 개발했다. 연구팀은 우울장애 환자의 상태를 객관적이고 보다 정확하게 진단하고 모니터링 할 수 있는 인공지능 기계학습 기반의 자동진단 모델도 함께 개발했다. 연구팀은 일반인과 우울증 환자, 공황장애 환자를 대상으로 이번 기술을 적용해 3개월 간 추적 관찰한 결과 땀 반응으로만 정신질환 여부와 정신질환의 진행 정도를 파악할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.연구팀은 가로, 세로 각각 36.5㎜, 33㎜ 크기의 다중 생체신호 측정이 가능한 복합센서를 만들었다. 복합센서는 땀, 심박, 호흡, 혈압, 뇌파 등의 생체신호들을 측정할 수 있게 했다. 연구팀은 실제 환자들이 시계처럼 차고 다닐 수 있도록 센서의 크기를 줄이고 무선통신으로 스마트폰과 연결시키는 기술을 준비 중에 있다. 연구팀은 이번 기술이 완성되면 우울증, 공황장애, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 외상후장애스트레스, 자폐 등 각종 정신질환을 진단하고 징후를 예측해 보호자나 병원에 자동 통보해 관리할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김승환 ETRI 바이오의료IT연구본부장은 “현재 우울증을 비롯한 각종 정신과적 질환의 진단은 심리검사나 의사의 문진에 의존하고 있는데 의료진에게 보다 객관적인 방법을 통해 정신질환을 조기에 발견하고 에방하기 위해 이번 기술을 개발한 것”이라며 “혈액이나 혈압, 심박 등 다양한 생체신호와 결합시켜 우울증 이외의 정신질환에 대한 진단기술도 개발할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

형성된 지 1년도 채 되지 않은 것으로 추정되는 독특한 형태의 크레이터가 화성에서 발견됐다. 미국항공우주국(NASA)의 화성정찰위성((mars reconnaissance orbiter·MRO)에 장착된 고해상도 카메라(HiRISE)로 촬영한 이 크레이터는 화성의 남반구에 있는 빙모(산 정상부를 덮은 돔 모양의 영구 빙설·ice cap) 지역에서 포착됐다. 전문가들은 두 가지 색깔로 대비돼 보이는 이 크레이터가 소행성과 같은 충돌체에 의해 생긴 것으로 보고 있다. 특히 이 크레이터는 지난해 7~9월 사이에 형성된 비교적 신생 분화구로 보여 관심을 사로잡았다. 화성정찰위성 고해상도카메라 공동연구원인 로스 베이어는 “외부로부터 온 거대한 충돌체가 화성 표면과 부딪치면서 폭발과 같은 엄청난 충격이 있었다”면서 “이 충격파로 인해 화성 표면에 크고 작은 패턴이 생겼다”고 설명했다. 이어 “크레이터의 안쪽에 어두운 패턴은 충돌체가 비교적 얇은 얼음표면과 부딪혀 지하 깊숙한 곳까지 관통한 뒤, 얼음 아래쪽에 있는 모래를 밖으로 파내면서 생긴 것”이라면서 “주위에 크고 밝은색의 폭발 패턴은 충돌체와 화성 표면의 충돌 영향으로 바람이 불면서 형성된 것으로 보인다”고 덧붙였다. 한편 화성에서는 매년 200개 이상의 새로운 크레이터가 생겨나며, 이는 대체로 소행성과의 충돌로 인한 것으로 알려져 있다. 화성과 충돌하는 소행성 또는 혜성의 파편은 1~2m 내외의 비교적 작은 크기로 알려져 있지만, 이 소행성에 의해 생기는 크레이터의 크기는 폭이 약 4m 정도로 작지 않다. 베이어 박사는 “충돌체와의 충돌로 형성된 패턴은 해당 크레이터의 생성 시기를 찾는데 도움이 된다”고 밝혔다. 한편 NASA의 화성정찰위성은 2005년 8월 발사된 뒤 2006년부터 화성의 모습을 촬영해 지구로 전송하고 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

사이클 타는 사람들은 커피 마시는 것을 좋아한다. 커피에 들어 있는 카페인이 각성 작용을 해 능력도 올리고 피로 회복에도 좋기 때문이다. 라이딩 하기 전에 마시며 코스 공략을 구상하고, 반환점에서는 커피를 마시면서 휴식을 취하고 체력을 회복한다. 라이딩을 마친 뒤 마시는 커피 맛은 남다르다.그런데 앞으로 좋은 커피를 마시기 어려워지고 가격도 비싸질 것으로 보인다. 캐나디안 사이클링 매거진(Canadian Cycling Magazine)이 23일 인터넷판에 올린 기사에서 야생 커피 종의 멸종을 다뤘다. 영국에 있는 큐 로열 보태닉 가든(The Kew Royal Botanic Gardens)에 따르면 야생에서 발견된 커피 종의 60%가 멸종한다고 한다. 커피 종 멸종에도 다른 동식물 멸종에 기여(?)한 인간이 책임이 있다. 사이언스 어드밴스(Science Advances)가 발표한 연구에 따르면 기후변화와 벌채, 가뭄, 전염병 때문에 많은 커피 종의 미래가 불확실하다고 한다. 커피 종의 급감은 물론 인류에게 즉각적으로 위험이 되지 않는다. 하지만 미래에 커피 맛이 더 떨어지면서 더 비싸지게 된다는 의미가 있다. 영국과 에티오피아는 공동연구에서 정부와 대량 생산업자들이 다양한 커피 종을 비축하지 않고 특정한 종의 커피 생산량을 늘리고 있다고 결론 내렸다. 선임 연구원 애런 데이비스는 CNN에 “기억해야 하는 중요한 것은 커피 종은 생존하기 위해 숲 서식지가 필요하다”면서 “벌채는 전 세계에서 엄청나게 진행되고 야생 커피 종은 놀라울 속도로 충격을 받고 있다”고 밝혔다. 커피 재배 면적 감소는 커피 종이 다양하지 않게 하고 앞으로 커피를 건강하게 재배하기가 어렵게 한다. 커피 종의 다양성은 기후 변화와 해충에 저항할 수 있는 새로운 종을 개발할 수 있다. 연구원들은 야생종과 상업재배 종의 이성교배로 튼튼한 커피 종을 만들 수 있어 커피 종의 유전적인 다양성을 보전하는 게 필요하다고 한다. 그렇지만 더 자주 발생하고 심각해지는 가뭄과 농지를 확보하기 위한 벌채, 기후 변화가 야생 커피 종에 대한 위협의 전부는 아니다. 연구원들은 현재 커피 종 보전 조치가 커피 생존에 부적합하다고 지적한다. 에티오피나는 야생 아라비카 커피 종을 살리기 위해 최근 3곳의 새로운 보호지역을 지정했다. 아라비카는 세계에서 가장 대중적인 커피 종으로 이미 멸종 위기 위험 목록에 올라 있다. 데이비스의 이전 연구는 아라비카가 60년 뒤에 멸종한다고 추정했다. 땅이 오염되고 곰팡이에 오염돼 아라비카 원두가 줄어들고 로부스타 종 원두 생산량이 압도적으로 늘어난다는 것을 의미한다. 현재 아라비카와 로부스타 종은 60대 40로 재배된다. 아라비카는 로부스타보다 더 달콤하고 부드러운 향을 가져 고급 커피의 대부분을 차지한다. 로부스타는 일반적으로 강하고 거친 맛이 나 싼 커피나 인스턴트 커피에 많이 사용한다. 전 세계적으로 식물 종은 22%가 멸종 위험에 있지만 커피 종은 훨씬 높은 60%에 이른다. 이는 커피나무가 매우 특정한 지역에서 잘 자라기 때문에 기후 변화로 기온이 올라가고 강수량이 증가하면 멸종 위험에 노출될 정도가 더 높아진다. 실제로 마다가스카르와 탄자니아에서 오랫동안 재배해왔던 야생종의 70%가 지금 멸종 위험에 있다. 인류 역사상 처음으로 자전거 타는 사람이 좋아하는 주요 상업 작물이 멸종 위험을 맞는 것은 커피가 처음이 아니다. 1900년대 중반 파나마(Panama) 병이라고 불리는 곰팡이 때문에 거의 전 세계에서 재배되던 그로 미셀 그로(Gros Michel) 바나나 생산이 급감했다. 바나나는 칼륨 등이 풍부해 피로 회복에 좋고 공복감도 해소해 운동 선수들이 잘 먹는다. 테니스 경기 중계를 보면 휴식 시간에 바나나 먹는 모습을 볼 수 있다. 하지만 그로미셀은 사라졌고, 지금은 그보다 맛이 떨어지는 가벤디시 바나나가 대신했다. 김영중 선임기자 jeunesse@seoul.co.kr

아이를 키우는 부모들에게는 잘 알려진 ‘100일의 기적’이라는 단어가 있다. 태어난 지 100일이 지나야 비로소 밤잠을 잘 이뤄 부모들이 한 시름 놓는다는 것을 비유적으로 표현한 것이다. 물론 백일이 지난 뒤에도 밤낮이 뒤바뀌어 있어 부모들이 힘들어 하는 경우가 있다. 그러나 이럴 때도 아이를 안거나 그네 형태의 침대에 눕혀 흔들어주면 스르르 잠드는 모습을 볼 수 있다. 그런데 최근 생물학자들이 어른들 역시 불면증에 시달리거나 깊이 잠들지 못할 경우 아이들의 경우처럼 흔들의자나 해먹에서 약간 흔들리는 분위기에서 잠들면 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 더군다나 잠자는 동안 기억력과 관련된 중추를 강화시킨다는 부가적 효과도 있다고 한다. 스위스 로잔대 생물학 및 의학부, 통합유전체학센터, 스위스 정서과학센터, 제네바대 의대, 제네바대학병원 수면의학센터 공동연구팀은 잠자는 동안 약간씩의 흔들림이 숙면과 기억력 강화에 도움이 된다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 24일자에 두 편의 논문으로 발표했다. 연구팀은 수면시 규칙적으로 흔들리는 움직임이 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 생쥐와 사람에 대해 각각 실험을 실시했다. 연구팀은 18명의 젊은 성인남녀를 대상으로 부드럽게 흔들리는 침대에서 잘 때와 일반적으로 움직이지 않는 잠자리에서 잘 때의 잠에 빠져드는데 걸리는 시간과 숙면시간, 그리고 자는 동안의 뇌파를 함께 측정했다. 그 결과 평소 잠을 잘 자는 사람이라도 흔들리는 상황에서 더 빨리 잠이 들었고 더 긴 시간 깊이 잠들었으며 불면증에 시달리는 사람 역시 쉽게 잠에 들고 숙면을 취하는 시간이 길어졌다는 것이 확인됐다. 또 연구팀은 기억력 측정을 위해 실험 참가자들에게 잠들기 전에 일련의 새로운 단어들을 외우도록 했다. 흔들리는 침대와 그렇지 않은 침대에서 잠들게 한 뒤 아침에 일어나자마자 단어를 얼마나 빨리, 그리고 많이 기억해내는지 측정했다. 그 결과 흔들리는 침대에서 잠든 사람들이 더 많은 단어를 더 빨리 기억해 낸다는 사실을 확인했다. 연구팀은 사람 이외의 종에서도 마찬가지 효과가 나타나는지 확인하기 위해 생쥐를 대상으로 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 생쥐들도 사람들과 마찬가지로 흔들리는 환경이 더 빨리 잠들게 만들고 깊이 잠들게 만든다는 사실을 확인했다. 연구팀은 지속적이고 규칙적인 흔들림이 수면과 기억의 통합에 중요한 역할을 하는 대뇌 시상피질에서 발생하는 신경활동을 돕기 때문으로 분석했다. 연구팀은 이에 앞서 45분 정도의 낮잠을 자는 동안에도 약간씩의 흔들림이 피로를 회복하는데 훨씬 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 로렌스 바이엘 제네바대 의대(수면과학) 교수는 “숙면이라는 개념은 빨리 잠들고 중간에 깨지 않고 깊이 잠들 수 있는 상태”라며 “이번 연구는 약간씩의 흔들림이 숙면을 취하거나 불면증을 치료하는데 도움을 준다는 것을 보여줬다”라고 설명했다. 이어 바이엘 교수는 “이번 연구결과가 수면 부족이나 기억력 장애를 겪는 사람은 물론 밤잠이 부족해 고생하는 노인들에게 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

망막모세포종은 망막의 시신경세포에 발생하는 악성 종양으로 영유아에게서 나타나는 소아암 중 3~4%나 차지하고 있다. 질환을 예측하기 쉽지 않아 단순히 ‘시간이 지나면 나아지겠지’라고 생각하고 방치할 경우 생명을 잃을 수도 있다. 화학요법을 사용하거나 외과수술, 방사선 치료 등이 있지만 실명 같은 부작용도 나타날 수 있다. 그런데 과학자들이 생쥐실험을 통해 종양조직만 선택적으로 파괴하는 바이러스를 이용한 망막모세포종 치료기술을 개발해 주목받고 있다. 스페인, 프랑스, 스위스, 온두라스, 아르헨티나의 생물학자와 의과학자로 구성된 국제공동연구팀은 암 세포를 파괴하는 바이러스를 이용해 심각한 부작용 없이 망막모세포종을 치료할 수 있다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 23일자에 발표했다. 많은 과학자들이 바이러스를 이용해 암 치료 방법을 찾아왔는데 망막모세포종에 대해서는 시도가 거의 없었다. 연구팀은 열감기나 인후염을 유발시키는 것으로 알려진 아데노바이러스의 일종인 ‘VCN-01’을 이용해 실험했다. 연구팀은 우선 VCN-01의 안전성을 확인하기 위해 안구 종양이 없는 정상적인 토끼의 눈에 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스는 토끼 눈에 염증 같은 부작용을 일으키지 않았으며 다른 신체부위에도 영향을 미치지 않고 6주 정도가 지난 뒤 자연적으로 사라진 것이 확인됐다. 그 다음 연구팀은 악성 안구종양을 일으킨 생쥐의 눈에 VCN-01 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스가 주입된 생쥐는 아무런 치룔르 받지 않은 생쥐보다 외과 수술을 받아야할 때까지 걸리는 시간이 두 배 이상 늘었다. 이와 함꼐 고용량의 바이러스를 주입받은 생쥐는 화학요법 치료를 받은 생쥐보다도 예후가 좋은 것으로 나타났다. 연구팀은 화학요법이나 방사선요법으로도 치료되지 않는 어린이 환자 2명을 대상으로 보건당국의 허가를 받고 임상시험을 실시했다. 그 결과 첫 번째 어린이는 치료 시기가 너무 늦어 외과 수술을 받아야 했으나 두 번째 어린이는 안구 내 종양세포를 줄어들게 만들고 파괴시킨 것으로 관찰됐다. 첫 번째 어린이의 안구 조직에서도 바이러스가 정상적인 눈 세포로 옮겨가거나 망막을 손상시키는 증거는 발견되지 않았다. 연구를 주도한 스페인 산후안 아동병원 산하 산후안데우 연구소의 종양학자 앙헬 카르보소 박사는 “동물 실험에서는 충분히 효과가 나타난 만큼 난치성 안구 종양으로 고생하는 어린이 환자를 대상으로 추가로 실험을 진행할 예정”이라고 말했다. 이번 연구에 대해 종양학자들은 “바이러스가 종양세포만 파괴하고 정상적인 안구구조를 손상시키지 않는다는 것은 매우 흥미로운 사실이지만 지속적 치료방법이 될 수 있을지는 지켜봐야 한다”면서 “바이러스가 종양세포를 파괴하는데 도움이 된다고 하더라도 환자의 면역계에서 바이러스를 공격해 치료법을 완전히 무위로 돌릴 수 있을 가능성도 살펴봐야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인공지능(AI) 기술이 눈부시게 발전해 바둑의 인간 고수를 꺾고 의료 진단을 내리는 등 활약을 보이고 있지만 여전히 특정 분야에만 활용되고 있다. 바뀌는 환경에 빠르게 적응해나가는 인간의 두뇌는 여전히 따라가지 못하고 있는 셈이다. 그래서 인공지능 연구자들은 인간과 같은 범용적인 기능을 갖춘 기술개발에 주목하고 있지만 여러 가지 문제에 부딪치고 있다. 그런데 한국과 영국 연구진이 인간의 뇌를 관찰하면 차세대 인공지능 설계 문제를 의외로 쉽게 풀어낼 수 있을 것이라는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 이상완 교수와 영국 케임브리지대, 알파고를 개발한 구글 딥마인드 공동연구팀은 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 뇌를 살펴보면 해결할 수 있을 것이라는 차세대 뇌 기반 인공지능 시스템 설계 방향을 제시했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 로봇 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 16일자에 실렸다. 인공지능 분야에서 강화학습은 머신러닝의 한 영역으로 20여년 동안 꾸준히 연구돼 왔는데 최근 5년 동안은 심층학습(딥러닝) 기술의 발전과 맞물려 급격한 발전을 했다. 그 덕분에 알파고 같은 전략탐색은 물론 로봇 제어, 의료 진단 같은 다양한 분야에 적용될 수 있었다. 그렇지만 주어진 문제에 맞춰 시스템을 설계해야 하며 불확실성이 높은 환경에서는 성능이 떨어진다는 근본적인 문제가 있다. 연구팀은 개별 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌가 이미 해결하고 있다는 사실에 기반한 ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 발표했다. 전두엽 메타 제어 이론은 사람의 중뇌 도파민-복외측전전두피질 네트워크에서 외부 환경에 대한 학습 신뢰도를 스스로 평가할 수 있는 보상 예측 신호나 상태 예측 신호같은 정보를 처리하는데 이 정보들을 경쟁적-협력적으로 통합하는 프로세스로 외부 환경에 가장 적합한 학습 및 추론 전략을 찾는다는 것이다. 연구팀은 이 원리를 AI 알고리즘이나 로봇설계에 적용하면 외부 상황변화에 따라 성능, 효율, 속도 사이에 균형점을 찾는 최적의 제어시스템을 설계할 수 있다고 주장했다. 이상완 카이스트 교수는 “연구를 하다보면 우리 뇌는 공학적 난제를 의외로 쉽게 해결하고 있다는 것을 알 수 있는데 이 원리를 AI 알고리즘 설계에 적용할 수 있을 것”이라며 “이번 연구는 계산신경과학에 기반한 결과로 딥러닝과 강화학습에서 겪는 성능, 효율, 속도에 대한 문제를 해결하는 실마리가 될 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국과 중국이 고농도 미세먼지를 2~3일 전 미리 예측할 수 있는 조기경보시스템을 공동 구축하기로 했다. 환경부와 외교부는 지난 22~23일 서울 중국 소공동 롯데호텔에서 한·중 환경협력 국장회의, 한·중 환경협력 공동위원회를 열어 이렇게 합의했다고 24일 밝혔다. 이날 회의에서 우리 측은 최근 재난 수준의 고농도 미세먼지 발생 등으로 미세먼지에 대한 국민 불안이 가중하고 있다고 지적했다. 그러면서 국민 삶의 질과 건강에 영향을 미치는 미세먼지를 국민이 체감할 수 있는 수준으로 저감하기 위해 양국이 함께 꾸준히 노력해야 한다고 강조했다. 이에 중국 측은 자국 내 정책을 통해 2013년 이래 주요지역 대기 질이 40% 이상 개선되는 등 중국 내 생태환경 전반의 질이 뚜렷이 개선됐다고 설명했다. 이어 장기적 대응이 필요한 미세먼지 저감을 위해 한국 정부와 국민이 인내심을 갖고 중국과 협력해 나가자고 언급했다고 환경부와 외교부는 전했다. 양측은 미세먼지를 실질적으로 줄이기 위해 미세먼지 관련 별도 전문가분과 창설, 대기 질 예보 정보·기술 교류 프로그램(미세먼지 조기경보체계) 착수, 한중 공동연구 사업(청천 프로젝트) 범위 확대, 지방정부 간 미세먼지 교류협력 확대 지원에 합의했다.환경부는 미세먼지 조기경보체계에 대해 “고농도 미세먼지가 발생하면 보다 빠르고 정확한 예보를 통해 대응력을 높일 수 있도록 우리 환경부가 제안해 합의했다”고 설명했다. 유제철 환경부 생활환경정책실장은 “구축이 완료되면 양국의 예보 결과를 실시간 공유해 예보 정확도가 향상돼 고농도 미세먼지가 예상되면 2∼3일 전 경보를 발령할 수 있을 것”이라고 말했다. 구체적인 협력 내용과 일정 등은 다음 달부터 실무협의를 통해 논의할 계획이다. 논의 결과는 올해 하반기 일본에서 개최되는 제21차 한·중·일 환경장관회의(TEMM 21)에 보고할 계획이다. 양측은 미세먼지 발생과 이동 경로를 규명하기 위해 2017년 5월 시작한 청천 프로젝트 범위를 확대하기로 합의했다. 이로써 이 프로젝트 대상 지역은 지난해 중국 4개 도시(베이징·바오딩·창다오·다롄)에 2개 도시(탕산·선양)가 추가돼 총 6개 도시로 늘어난다. 청천 프로젝트는 지상과 항공 관측을 중심으로 중국 북부지역 주요 도시의 대기오염물질 특성을 파악하고 오염 원인을 규명하는 한중 공동조사 연구사업이다. 아울러 ‘동북아 장거리이동 대기오염물질 공동연구(LTP) 보고서’를 올해 하반기 일본에서 한·중·일 환경장관회의가 열릴 때 발간될 수 있도록 한중 양국, 한·중·일 3국 간 협의할 계획이다. 앞서 한·중·일 3국은 지난해 이 보고서를 공개할 예정이었지만 중국의 반대로 무산된 바 있다. 오달란 기자 dallan@seoul.co.kr

오류 가능성 높여 정신장애 원인되기도신약이나 새로운 물질을 개발할 때는 항상 동물을 이용해 독성이나 부작용을 확인하는 전임상실험을 합니다. 제브라피시나 초파리, 생쥐도 활용되고 있지만 이런 동물들로 실험을 할 경우 사람에게 나타날 수 있는 문제점이 발견되지 않을 가능성이 높습니다. 그렇기 때문에 사람과 유전자 일치도가 93.5%에 이르는 원숭이로 실험을 하곤 합니다. 원숭이는 사람과 유사성 때문에 뇌과학 연구에서도 많이 활용되고 있습니다. 이스라엘 와이즈만 과학연구소, 텔아비브대 의대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경외과 공동연구팀은 사람과 원숭이의 뇌를 비교 분석해 ‘뇌 소프트웨어’가 서로 다르다는 것을 밝혀냈습니다. 사람의 높은 지능은 물론 각종 정신장애의 원인도 다름 아닌 진화를 통해 장착된 뇌의 소프트웨어 때문이라는 것입니다. 이런 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 17일자에 실렸습니다. 그동안 많은 연구자들은 사람의 뇌를 이해하기 위해 이들 둘의 해부학적 차이(하드웨어)에만 주목해왔습니다. 그렇지만 이번 연구팀은 하드웨어가 아닌 소프트웨어인 뇌신호에 주목한 것입니다. 연구팀은 편도체와 대상피질에 주목해 비교했습니다. 진화적 관점에서 보면 원시적 영역인 편도체는 정서, 특히 공포감정과 공포기억에 관련돼 있으며 대상피질은 학습 같은 정교한 인지기능과 통제를 담당하는 것으로 알려져 있습니다. 뇌과학 연구의 궁극적 목표는 인간의 뇌에 대해 알고자 하는 것이지만, 사람의 뇌를 직접 연구하는 것은 쉽지 않은 일입니다. 멀쩡한 자신의 뇌를 열어 과학자들에게 공개하겠다고 나서는 사람은 없을테니 말입니다. 보통 뇌전증 환자들을 치료할 때는 뇌에 미세한 전극을 이식한 뒤 전기신호를 모니터링하면서 뇌의 어떤 부위에서 이상신호가 발생해 발작을 일으키는지를 찾습니다. 그 다음 이상신호를 유발시키는 손상된 뇌조직과 전극을 제거하는 수술을 하는 것이지요. 치료를 위해 전극이 심어져 있기 때문에 뇌전증 환자들은 이번처럼 뇌기능 연구에도 자발적으로 참여하기도 합니다. 연구팀 역시 뇌전증 수술을 받기 위해 전극을 이식받은 환자 7명과 원숭이 5마리를 대상으로 편도체와 대상피질의 뉴런 움직임을 비교했습니다. 연구팀은 두 영역에 있는 750여개의 뉴런을 대상으로 강건성(robustness)과 효율성(efficiency)을 분석했습니다. 강건성은 일부 뉴런이나 시냅스의 오작동이 있더라도 전체 시스템의 특성이 변하지 않는 성질을 말합니다. 반면 효율성은 정보처리의 속도를 위해 시스템 안정성을 희생하는 것을 의미합니다. 분석 결과 사람은 편도체나 대상피질 모두에서 강건성보다 효율성이 높은 것으로 나타났다고 합니다. 뇌의 효율성이 높다는 것은 환경에 빠르게 적응하기 위해 신경세포의 활성패턴을 빠르게 전환시킬 수 있다는 말이기도 합니다. 인간이 뇌의 효율적 활용을 위해 강건성을 희생한 것으로 해석할 수 있을 것입니다. 효율성 중심의 패턴 때문에 뛰어난 지적 능력을 발휘할 수 있겠지만 그만큼 오류 가능성도 높아집니다. 바로 이 오류가 정신장애라는 결과로 나타날 수 있다는 것이 연구진의 설명입니다. 연구진이 제시한 ‘강건성-효율성 상충가설’에 대해 많은 신경과학자들은 추가 연구를 통해 검증돼야 할 부분이지만 매우 흥미있는 내용이라고 평가하고 있습니다. 그런데 이번 연구 결과를 보면서 문득 스쳐지나간 생각입니다만, ‘이것이 신이 인간을 창조한 증거’라거나 ‘창조과학을 뒷받침하는 증거’라고 주장하는 사람들은 설마 없겠지요. edmondy@seoul.co.kr