중국 군사과학원이 개발한흡입용 코로나19백신이 국제학술지 란셋(The Lancet)에 공개됐다. 란셋은 영국에서 발간하는 의학 저널로 가장 오래된 학술지 중 하나로 꼽힌다. 지난 7월 26일 중국 군사의학연구원 연구원 겸 중국공정원 천웨이(陈薇) 원사팀이 개발한 흡입식 아데노바이러스 재조합 코로나19 백신은 세계 최초로 백신을 폐로 직접 흡입하는 방식이다. 이번에 학술지에 실린 내용 역시 코로나19 관련 흡입식 점막 면역 가능성에 대한 임상 시험 연구 결과에 대한 논문이다. 천웨이 원사를 주축으로 한 연구팀은 학술지를 통해 흡입 방식의 백신 접종이 주사 부위의 통증 등 기존 주사용 백신과 비교해 우수한 효능이 입증됐다고 밝혔다. 특히 흡입용 백신은 기존 주사용 백신의 사용량 대비 약 5분의 1의 극소량만 흡입해도 충분한 면역 반응을 기대할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 또 2차 부스터 샷이 권고되는 주사 방식의 백신과 달리, 흡입용 백신은 단 1회 접종으로 면역 및 항체 형성이 가능한 것으로 알려졌다. 천식 치료제를 분무기와 마스크 등을 착용해 투약하는 것과 가장 유사한 방식이다.연구팀을 이끈 천웨이 원사는 “코로나19는 주로 코와 목, 폐 등의 내벽 세포를 통해 감염과 전파가 확산된다”면서 “내벽의 표면은 인체 다른 부분과 다른 면역 반응을 보인다. 때문에 근육에 주사하는 백신에 비해 호흡기를 통해 흡입하는 백신이 더 효능이 좋다”고 했다. 또, 기존 주사방식 백신접종으로 겨드랑이와 팔 등의 통증을 호소한 부작용을 줄일 수 있을 것이라는 기대다. 때문에 어린이와 노약자의 백신 접종에 효율성을 높일 수 있을 것이라는 기대가 고조됐다. 코로나19 바이러스가 가장 먼저 침투하는 코와 목, 기도, 폐 등에 집중해서 예방 접종을 하는 것이 면역 체계 완성에 효과적이라는 설명이다.연구팀이 밝힌 흡입 방식의 백신 접종의 장점은 이 뿐만이 아니다. 천웨이 원사 연구팀은 흡입용 백신은 현재 상용화된 주사 방식의 백신과 비교해 운송과 보관 면에서도 경제적이라고 분석했다. 백신 접종 시 주사기가 불필요하다는 점에서 의료 폐기물 처리 문제에 긍정적인 영향을 줄 것이라는 전망이다. 중국군사의학연구원의 후리화 박사는 “특히 무엇보다 중요한 점은 백신 생산량 확대와 공급물량 확충 면에서 흡입식 백신이 유리하다”면서 “향후 백신 접종을 희망하는 국가와 지역에 보급이 용이할 것”이라고 전망했다. 한편, 흡입용 백신 관련 임상시험은 지난해 9월 중국 후베이성 우한에서 최초로 실시됐다. 이후 군사의학연구원이 우한대 중남병원과 공동으로 연구를 진행, 지난 6월 중국국가약품감독관리국이 임상시험을 승인한 바 있다. 현재 2기 임상 시험을 순차적으로 추진하고 있는 상태다. 중국당국은 해당 백신에 대해 WHO에 긴급 사용권을 즉각 신청할 계획이다.

초, 중, 고등학교를 다니는 자녀가 있는 부모들은 아이들이 자신들보다 공부를 잘 했으면, 특히 대학입시와 직결되는 수학과목을 잘 했으면 하는 바람을 갖고 있다. 방학을 맞아 서점을 찾거나 오프라인 서적 교육분야만 봐도 수학공부를 잘할 수 있는 ‘비법’(?)을 공개한 책들이 상당히 많다는 것을 알 수 있다. 공통적으로 공부를 잘 하기 위해서는 오랜 시간 자리에 앉아 집중해야 하며 수학시험에 익숙해지기 위해서는 기본 개념을 완벽하게 이해하고 문제를 많이 풀어보라고 조언하고 있다. 그렇지만 오랜 시간 책상 앞에 앉아 교과서와 문제집을 열심히 공부하는데도 생각만큼 성적이 오르지 않는 경우도 적지 않다. 책이나 전문가라는 사람들이 조언하는 것 말고 다른 것이 있는 것이 아닐까. 이런 상황에서 뇌신경과학자, 인지과학자, 심리학자들은 뇌 속 특정 신경전달물질이 많은 아이들이 수학성적이나 학업성취도가 높다는 연구결과를 내놨다. 영국 옥스포드대 실험심리학과, 스완지대 심리학과, 러프버러대 수학인지연구센터, 서리대 심리학과, 애스턴대 심리학부, 미국 퍼듀대 보건·인간과학부 공동연구팀은 학업성적, 특히 수학성적은 뇌 후두정엽의 두정엽내고랑 부분 ‘가바’(GABA)와 ‘글루타메이트’라는 신경전달물질의 양과 비율이 좌우한다는 사실을 확인했다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 7월 23일자에 실렸다. 연구팀은 20세 이상 성인과 6~19세 아동, 청소년 255명을 대상으로 수학시험(60분)과 일반 인지능력 평가(30분)를 실시했다. 또 1년 6개월이 지난 뒤 다시 수학과 인지능력 분야 평가를 했다. 이와 함께 연구팀은 시험 전후에 실험참가자들의 뇌를 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 연구팀은 fMRI를 통해 뇌신경전달물질 중 가바(GABA)와 글루타메이트 분비에 주목했다. 가바(GABA)는 억제성 신경전달물질이며 글루타메이트는 글루탐산으로 불리는 흥분성 신경전달물질이다. 흔히 가바는 수면 유도에 도움이 되며 글루타메이트가 체내에 과다분비될 경우는 치매나 각종 신경정신질환을 앓을 가능성이 높은 것으로 알려져 있다. 가바는 학습능력과 뇌 가소성에도 영향을 미친다는 연구결과들이 있다. 뇌 가소성은 개인이 평생동안 겪는 환경변화나 자극 등으로 조금씩 변할 수 있는 능력이다. 분석 결과부터 보면 가바와 글루타메이트의 농도가 수학과 같은 복잡한 학습능력과 밀접한 관계를 갖고 있으며 아동·청소년과 성인의 수리인지능력과 두 신경전달물질의 농도는 서로 다른 상관관계를 보이는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 20대 이하 아동, 청소년에게 있어서는 두정엽내고랑 부분의 가바 수치가 높을수록 수에 대한 인지능력이 뛰어나고 수학성적도 높은 것으로 조사됐다. 글루타메이트 수치가 아동, 청소년들의 수학성적은 그에 못 미치는 것으로 조사됐다. 반면 20대 이상 성인에게 있어서 두정엽내고랑 부분 가바 수치가 높으면 오히려 수학성적이나 수리인지능력이 떨어지는 것으로 나타났다. 오히려 글루타메이트 수치가 높은 성인들이 수리에 밝은 것으로 확인돼 전혀 반대의 결과를 보인 것이다.연구를 이끈 영국 옥스포드대 로이 코언 카도시 교수(인지신경과학)는 “이번 연구는 뇌 가소성에 관여하는 신경전달물질이 연령으로 표현되는 인간의 발달단계에 따라 관여하는 정도가 달라진다는 것을 보여주고 있다”라고 설명했다. 카도시 교수는 “신경전달물질이 학업성취도나 수학성적에 상당한 영향을 미치는 것도 사실이지만 수학공부를 중도에 포기하거나 하지 않는 경우는 수학을 더 못하게 되고 학업성적까지 떨어지게 된다”라며 “앞서 연구에서 수학공부를 중도 포기할 경우 전체적인 뇌인지기능이 떨어진다는 사실도 염두에 둬야할 것”이라고 덧붙였다. 카도시 교수는 수학·수리인지와 학습인지능력 분야에서 세계적인 학자이다. 카도시 교수가 이끄는 옥스포드대 연구진은 러프러버대 수학인지연구센터, 웰컴 통합신경이미지연구센터와 함께 아동, 청소년기에 수학 공부를 포기하거나 중단하면 뇌인지기능 발달에 부정적인 영향을 미친다는 연구결과를 지난 6월 8일 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표하기도 했다.

“역병은 사람들을 두려움에 떨게 만드는 질병들을 지칭하는 일반적 명칭이었을 뿐만 아니라 집단적 악, 천벌을 나타내는 최고의 본보기로서 오랫동안 은유적으로 사용돼 왔다.” 미국 작가이자 연극연출가, 영화감독, 사회운동가였던 수전 손택(1933~2004)은 저서 ‘은유로서의 질병’에서 암 치료 경험을 바탕으로 질병과 환자의 몸을 묘사하는 언어가 환자를 소외시켜 더 고통스럽게 만드는 경우가 많다고 밝혔습니다. 특정 질병이나 치료법을 대중에게 이해시키기 위해 다른 분야 용어들을 사용하는 경우가 많습니다. 손택은 의료, 특히 암 치료에서는 군사용어를 많이 차용하는데 이런 언어 사용이 공포를 가중시키고 치료 과정에서 환자의 적극적 참여를 가로막는 장벽이 되기 십상이라고 지적했습니다. 의학뿐만 아니라 첨단 과학기술 분야에서도 이해하기 쉽게 설명하기 위해 다른 분야의 익숙한 용어들을 끌어들이곤 합니다. 우리가 무의식적으로 정신병이라고 부르는 신경정신질환에서 언어는 매우 중요한 역할을 합니다. 지금은 뇌전증, 조현병, 양극성장애로 더 잘 알려진 질환들이 불과 몇 년 전까지만 해도 간질병, 정신분열증, 조울증으로 불렸습니다. 똑같은 질병인데도 부르는 이름에 따라 머릿속에 떠오르는 이미지의 차이가 너무 큽니다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립약물중독연구소, 국립정신건강연구소, 국립알코올중독및장애연구소 공동연구팀도 신경정신질환과 중독 증상을 표현할 때 적절한 언어를 사용하는 것이 질병에 대한 사회적 인식을 개선할 수 있고, 환자들이 질병 치료에 적극 나서게 해 줄 뿐만 아니라 새로운 치료법 개발에도 도움을 줄 수 있다고 21일 밝혔습니다. 이런 분석 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경정신약리학’ 7월 19일자에 실렸습니다. 연구팀은 10년 이상 신경정신질환과 중독환자를 치료, 연구한 의료진이나 과학자를 만나 인터뷰하고 분석해 이런 결론을 도출했습니다. 너무 뻔한 결론처럼 보이지만 그래서 인식하지 못했던 것일 수도 있습니다. 연구팀에 따르면 미국에서만 중증 신경정신질환자의 35%, 약물중독 및 약물사용장애를 가진 사람의 90%가 치료를 받지 않고 있습니다. 1차적으로 임상의들이 쓰는 말이 환자 스스로 질병에 대한 잘못된 인식을 갖게 만든다고 합니다. 질병과 장애에 어떤 용어를 쓰고 의미를 부여하는 가에 따라 일반인이 해당 질병에 갖는 대중 낙인(public stigma)과 환자 스스로가 갖는 자기 낙인(self stigma)이나 트라우마를 만든다고 합니다. 결국 환자의 자존감, 자신감을 떨어뜨리고 치료를 피하도록 해 치료시기를 놓치고 결국 완치가 불가능하게 만들 수 있다는 것입니다. 이런 문제의 중요한 해법은 환자 중심의 용어 사용으로 낙인효과를 줄이는 것입니다. 사용 언어를 바꾸는 것만으로도 환자가 치료에 적극적으로 나서게 만들고 사회적 비용도 줄이는 등 즉각적인 효과를 가져올 수 있다고 연구팀은 조언했습니다. 잘못된 메시지로 인해 국민들의 적극적 참여로 쌓아 올린 K방역이 무력화되고 코로나19 4차 대유행으로 이어진 요즘 상황은 언어 사용의 중요성을 보여 주는 대표적 사례입니다. 말은 천 냥 빚을 갚게도 하지만 모든 것을 한순간에 무너뜨릴 수도 있다는 점을 항상 염두에 둬야 할 것 같습니다.

미국 럿거스대 의대, 뉴욕대 랭곤메디컬센터, 스웨덴 예테보리대 공동연구팀은 항생제에 과다 노출돼 소아당뇨 발병 위험이 큰 신생아에게 산모의 분변을 이식하면 영아의 장내미생물이 정상 회복되고 당뇨발병 위험도 낮아진다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 호스트 앤드 마이크로브’ 7월 21일자에 실렸다. 소아당뇨로 알려진 1형 당뇨는 자가면역으로 인한 췌장기능 이상에 따라 주로 어린 시절 발병한다. 연구팀은 생후 10일 이내 새끼 생쥐를 항생제에 과다노출시켜 소아당뇨를 일으킨 다음 1주일이 지난 뒤 어미 생쥐의 분변을 이식시키고 변화를 관찰했다. 그 결과 분변이식을 받은 새끼는 그렇지 않은 생쥐에 비해 1형 당뇨 발병 위험이 기준 이하로 낮아지는 것이 확인됐다.

DGIST 뇌·인지과학전공 고재원 교수, 엄지원 교수 공동연구팀이 뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보표적을 발견했다. 이번 연구 성과는 불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발을 위한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다. 고재원?엄지원 교수 공동연구팀은 지난 2016년 억제성 시냅스 단백질인 IQSEC3를 최초 발굴했다. 또한 지난해에는 IQSEC3가 기억, 학습 등 뇌의 고등기능을 매개하는 부위인 해마 치아이랑(hippocampal dentate gyrus)의 신경회로 활성과 소마토스타틴(somatostatin) 펩타이드 양을 조절해, 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다. 이러한 연구결과를 바탕으로 이번 연구에서는 IQSEC3 단백질이 외부자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자인 Npas4 단백질의 하위 인자로 작동하면서, 뇌의 해마영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경전달을 조절함을 증명했다. 또 연구팀은 화학유전학(chemogenetics) 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위인자인 IQSEC3의 작동경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절함을 규명했다. 특히 IQSEC3 단백질이 신경세포들의 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA)의 분비를 촉진하여 해마 내 네트워크 활성 조절을 통한 특정 행동을 제어하는 신규 메커니즘을 제시했다. 고 교수는 “엄지원 교수팀과의 지속적인 공동연구를 통해 IQSEC3 단백질이 뇌 억제성 신경회로 활성을 조절하는 일관된 단서들을 꾸준히 확보하고 있다”라며, “본 연구는 IQSEC3이 흥분성-억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명해, 불안장애 등 뇌정신질환의 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”으로 소감을 밝혔다. 이번 연구성과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 ‘셀 리포트(Cell Reports)’에 20일자 온라인 게재됐다. 아울러 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘뇌과학원천기술개발사업’, ‘중견연구사업’, 그리고 대구경북과학기술원의 ‘미래선도형특성화연구’의 지원을 받아 수행됐다.

국내 연구진이 늦가을부터 이듬해 봄까지 발생해 사람들을 괴롭히는 미세먼지의 원인물질을 이용해 하수와 폐수를 깨끗하게 정화하는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터, 육군사관학교 물리화학과 공동연구팀은 미세먼지 원인 물질이자 대기오염물질로 알려진 질소산화물을 이용해 하수, 폐수 속에 유기물을 손쉽게 분해해 깨끗하게 정화할 수 있는 기술을 개발하고 국내환경기업에 기술이전에 성공했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 화학회에서 발간하는 화학분야 국제학술지 ‘JACS Au’에 실렸다. 산업폐수나 하수에는 페놀, 비스페놀A와 같은 분해가 어려운 유기물질들이 많이 포함돼 있다. 이를 제거하기 위해 물에 황산제이철이라는 응집제를 넣어 바닥에 침전시켜 제거하거나 과산화수소나 오존을 과량 주입해 유기물을 물, 일산화탄소, 이산화탄소로 변환시켜 제거하는 방식을 썼다. 문제는 응집제를 사용할 경우는 별도의 공정이 필요하고 분해제는 재사용이 어렵다는 단점이 있다는 것이다. 이에 연구팀은 질소산화물은 자동차나 공장 배기가스에 포함돼 있고 햇빛을 만나 초미세먼지로 바뀌어 황산화물과 함께 미세먼지 원흉으로 알려진 질소산화물에 주목했다.질소산화물을 폐수, 하수 분해제로 사용하기 위해서는 방사성 물질과 함께 큰 에너지를 주입하고 극한의 산성조건을 만들어줘야 한다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 질소산화물을 촉매로 활용하는 방법을 고안했다. 연구팀은 150도의 저온의 공기에서 질산염을 이산화망간 촉매 표면에 고정시켰다. 이렇게 만들어진 촉매를 적은 양의 과산화수소와 함께 넣으면 질소산화물 분해제를 만들어 내는 것이다. 이렇게 만들어진 질소산화물 분해제는 기존 분해제보다 하수, 폐수 정화효율이 5~7배 이상 높은 것을 확인했다. 또 손쉽게 대량으로 생산할 수 있고 공정비용이 저렴해 기존 분해제 촉매를 만드는 것보다 30% 가량 저렴하다는 장점도 있다. 또 1회용이 아닌 10번 이상 재사용이 가능하다는 장점이 있다. 김종식 KIST 박사는 “국내 환경기업에 기술이전된 이번 기술은 촉매 대량합성이 쉽고 기존 폐수, 하수처리 공정에도 바로 적용할 수 있기 때문에 조만간 상용화될 것으로 기대한다”라고 말했다.

천문학자들이 2019년 인류 최초로 블랙홀의 모습을 촬영한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT)으로 약 1400만 광년 떨어진 은하 한 가운데에 있는 블랙홀 제트의 선명한 이미지를 확보하는데 성공했다. 독일 막스플랑크 전파천문학연구소, 네덜란드 라드바우드대 수학·천체물리·입자물리학연구소, 미국 하버드대 블랙홀연구소, 예일대, 캘리포니아공과대(칼텍)를 포함해 호주, 스페인, 일본, 대만, 이탈리아, 폴란드, 중국, 캐나다, 칠레 등 12개국 29개 연구기관과 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 국제연구단은 거대 블랙홀을 가지고 있는 것으로 알려진 센타우루스A 은하가 내뿜는 제트를 비롯한 상세한 이미지를 얻는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 7월 20일자에 실렸다. 센타우루스A 은하는 남반구에서 관찰할 수 있는 별자리로, 우리은하에서 약 1400만 광년 떨어져 있는 센타우루스 자리에 있는 특이은하이다. 은하 중심에는 태양의 5500만배에 해당하는 질량을 가진 초대질량블랙홀이 있는 것으로 알려져 있으며 여기서 뿜어져 나오는 상대론적 제트는 X선과 라디오파를 방출한다. 블랙홀과 뿜어내는 제트에 대해 선명하게 관측된 자료가 없기 때문에 센타우루스A 은하 가운데 있는 거대블랙홀이 이전에 촬영된 M87 블랙홀과 다른 거동을 보이는지 등도 명확히 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 이 같은 비밀을 밝혀내기 위해 이번 연구에서도 1.3㎜ 파장의 선명한 해상도로 관찰하기 위해 2019년 블랙홀 촬영을 했을 때와 마찬가지로 초장기선 전파간섭측정기술(VLBI)을 활용했다. 전 세계 8개 전파망원경을 연결해 가상의 지구 크기 EHT 망원경을 만들어 관측했다. 또 4개 대륙 9개 전파망원경으로 연결돼 4㎝, 1.3㎝ 두 파장으로 우주를 관찰할 수 있는 ‘호주 활성 은하핵추적 밀리초 간섭계 기술’(TANAMI)도 사용했다. 흔히 블랙홀은 빛조차도 빠져나가기 어려운 것으로 알려져 있지만 실제로는 주변 물질을 빨아들이기도 하고 방출하기도 한다. 특히 거대 블랙홀에서는 블랙홀 극지방을 중심으로 강력한 제트 형태로 고에너지를 내뿜는다. 블랙홀의 제트 현상은 우주에서 가장 신비로운 특성 중 하나이지만 그 발생원리에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 연구팀은 기존의 모든 고해상도 관측촬영과 비교해서도 센타우루스A 은하에서 방출되는 제트를 16배 더 선명한 분해능으로 촬영하는데 성공했다. 이 같은 분해능은 달표면에 떨어져 있는 사과 하나를 구분해낼 수 있을 정도의 수준이다. 관측 결과 센타우루스A 중심에서 방출되는 제트는 중심보다 가장자리가 더 밝게 비추는 것이 확인됐다. 이 같은 현상은 크기가 작은 블랙홀에서는 관측됐지만 거대블랙홀에서도 같은 현상이 관측된 것은 처음이다. 연구를 이끈 독일 막스플랑크 전파천문학연구소 에두아르도 로스 교수는 “이번 발견은 초거대블랙홀에서 나오는 제트가 어떻게 만들어져 배출되는지를 이해할 수 있을 것”이라며 “우주의 신비 중 하나인 블랙홀 제트현상을 이해하고 블랙홀 탄생의 비밀을 파악하는 단초를 마련해줄 것으로 본다라고 설명했다.

연초 다양한 종류의 코로나19 백신이 개발돼 많은 나라들에서 접종이 시작되면서 많은 이들이 코로나19와 인류의 전쟁이 곧 끝날 것이라는 기대를 품었다. 그렇지만 1년 넘게 인류를 괴롭혀 온 바이러스는 쉽게 포기하지 않고 변이를 만들어 반격에 나섰다. 국내에서도 최근 델타변이의 확산과 방역 피로감까지 겹치면서 4차 대유행이 진행 중이다. 4차 대유행이 시작됐지만 여전히 인류는 코로나19에 대해 모르는 것이 많다. 특히 코로나19 바이러스가 사람의 뇌신경에 어떤 영향을 미치는지는 명확히 밝혀지지 않은 상태였다. 이 같은 상황에서 의과학자들이 코로나 바이러스의 침투전략과 확산 과정에 대해 새로운 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 신경과학과, USCD 의대 소아과, 샌디에고 래디 아동병원 유전자의학연구소, 럿거스대 의대 면역·염증연구센터, 위스콘신-메디슨대 화학생명공학과, 위스콘신-메디슨대 의대 신경외과 공동연구팀은 줄기세포를 이용해 코로나19 바이러스가 인간의 뇌에 어떻게 침투해서 영향을 미치는지 과정을 규명했다고 18일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 7월 9일자에 실렸다. 연구팀은 줄기세포로 뇌신경 오가노이드를 만들어 코로나19를 일으키는 바이러스(SARS-CoV-2)에 노출시켰다. 오가노이드는 다양한 형태의 줄기세포를 이용해 3차원(3D) 형태로 재조합하거나 배양해 만든 장기유사체이다. 연구팀은 ‘주피’(Pericytes)라고 불리는 혈관주변세포가 오가노이드에 형성되도록 해 보다 정교한 형태의 뇌신경세포를 만들었다. 실험 결과 사람의 신경세포(뉴런)은 코로나19 바이러스의 직접적인 공격에 대해서는 저항성을 보이는 것으로 확인됐다. 그렇지만 코로나19 바이러스는 ‘트로이 목마’처럼 뇌신경세포를 직접 공격하는 것이 아니라 인체에 무해한 것처럼 세포를 속여 뇌신경 주변 주피를 먼저 감염시키는 것으로 나타났다. 뇌신경세포 주변 혈관을 감염시킨 뒤 코로나19 바이러스는 성상교세포로 알려진 ‘별아교세포’를 주요 공격대상으로 삼는 것으로 확인됐다. 성상교세포는 신경세포의 이온농도조절, 신경세포의 지지, 노폐물 제거, 식세포작용 등 다양한 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 보통 뇌-혈관장벽 때문에 혈액을 통해서 약물이나 병원균이 뇌에 쉽게 침투하지 못하지만 코로나19 바이러스는 혈액이 아닌 혈관세포를 직접 감염시켜 뇌로 침투한다는 설명이다. 연구팀에 따르면 이처럼 뇌신경 혈관주변세포가 코로나19 바이러스에 감염되면 혈관염증을 유발해 가볍게는 편두통에서 혈액응고, 뇌졸중, 뇌출혈 같은 증상을 유발시킨다는 것이다. 실제로 코로나19 중증환자는 편두통과 뇌졸중, 뇌출혈 등 증상이 빈번히 나타나는 것으로 알려져 있다. 연구를 주도한 조셉 그리슨 UCSD 의대 교수는 “이번 연구를 통해 코로나19가 유발시키는 합병증 중 하나인 뇌신경질환을 효과적으로 설명할 수 있게 됐을 뿐만 아니라 감염병과 다른 뇌신경질환을 이해하는데 도움을 받을 수 있게 됐다”라고 설명했다.

국내 대표적 어깨질환 치료 전문의로 알려진 명지병원 정형외과 이용걸 교수가 오십견 치료에 부분마취를 도입해 치료 성과를 높이고 있다. 17일 명지병원에 따르면 오십견은 회전근개 파열 다음으로 많은 어깨질환이다. 50대 무렵 주로 발병한다고 해서 ‘오십견’이라고 부르지만, 정식 의학명칭은 ‘유착성 관절낭염’이며 ‘동결견’이라고도 한다. 오십견은 어깨관절을 감싸고 있는 주머니(관절낭)가 오그라들어 관절이 굳어져 버리는 상태다. 팔을 움직이지 못해 머리 빗질을 하거나 세수를 하는 일상적인 생활에 큰 불편을 준다. 통증이 심하고 어깨관절의 운동범위가 제한된다는 점에서 회전근개 파열과 혼동하기도 하는데, 회전근개 파열은 반대편 팔로 아픈 팔을 들어 올릴 수 있다. 하지만 오십견은 팔을 거의 들어 올릴 수가 없고 야간에 통증이 더욱 심해져 잠을 이루기 힘들 정도다. 도수치료(맨손 치료)나 물리치료, 주사요법 같은 비수술적 치료를 받으면 호전되는 경우가 많다. 이 교수는 도수치료를 진행할 때 환부에 부분마취를 한다. 환자가 통증을 느낄 수 없는 상태에서 수동 조작으로 딱딱하게 굳어진 어깨를 최대한 많이 풀어주는 게 중요하기 때문이다. 그렇게 하면 팔의 가동범위가 넓어져 운동치료의 효과를 높여준다. 예를 들어 앞으로 팔을 들어 올리는 운동의 경우 수술 전 100도였다면 수술 후엔 170도까지 올라간다. 그러다보니 일반 도수치료 후 일상 활동에 복귀하는데 수개월 이상 걸렸다면, 부분마취를 하면 빠르면 2주 후부터 일상생활이 가능하다. 진료와 치료, 운동요법까지 당일 끝낼 수 있고 회복 속도도 빨라 1년 여 간 치료 받은 환자 70여 명 가운데 90%가 만족하고 있는 것으로 전해졌다. 이 교수의 무통도수치료 성과는 지난 해 12월 SCI급 국제학술지인 JSES(Journal of Shoulder and Elbow Surgery)에 실리기도 했다. 이 교수는 1979년 경희대 의과대학을 졸업하고 1989년부터 경희대학교병원 정형외과 교수로 재임했으며, 지난 해 3월 명지병원으로 자리를 옮겼다. 대한견주관절학회장, 대한정형외과초음파학회장, 대한관절경학회장, 대한정형외과학회 총무, 아시아견주관절학회 사무총장 및 교육위원장 등을 역임했다. 또 국내외 학술지에 견주관절 질환에 관한 SCI급 논문 110편을 포함해 연구 논문 200여 편을 발표했다. 2015년 제26회 유럽 견주관절학회에서 ‘Best Poster Award’를 수상했고 2019년 9월 아르헨티나에서 개최된 제14회 세계견주관절학술대회에서 ‘견주관절 선구자상’을 아시아인 최초로 수상했다.

아이들이 있는 가정에서 고민 중 하나는 어떻게 하면 편식 안하고 골고루 음식을 먹도록 할 수 있을까이다. 그래서 요리 방법도 바꿔보고 부모들이 맛있게 먹는 모습을 보여주기도 하지만 편식습관을 고치기는 쉽지 않다. 더군다나 최근 코로나19로 인해 등교를 하지 않다보니 그나마 골고루 음식을 먹을 수 있는 급식 기회도 사라져 부모들의 고민이 더 커졌다. 그런데 아동 심리학자, 실험 심리학자, 경제학자, 식품영양학자로 구성된 연구진은 아이들의 편식은 부모의 노력보다 친구들의 도움으로 바로잡을 수 있다는 재미있는 연구결과를 내놨다. 아랍에미리트(UAE) 자예드대, 샤자르아메리칸대, 아부다비 뉴욕대, 스페인 그라나다대, 스위스 생갈렌대, 룩셈부르크 국립사회경제연구소 공동연구팀은 아동, 청소년들은 음식을 고르거나 새로운 음식을 접했을 때 친구들의 결정을 따르는 경우가 많다는 연구결과를 심리학 분야 국제학술지 ‘아동 발달’ 15일자에 발표했다. 아이들의 식습관이나 음식선택에 있어서 친구 따라 강남가는 경향이 강하다는 말이다. 세계보건기구(WHO)의 통계에 따르면 2016년 기준으로 과체중 또는 비만상태에 있는 전 세계 5~10세 아동은 3억 4000만명에 이르고 있다. 이는 1975년과 비교해 14%포인트 증가한 수치이다. 소아비만은 제대로 관리하지 않을 경우 청소년기와 성인기까지 계속 이어지면서 당뇨, 심혈관질환 등대사질환이 조기발병할 위험이 커진다. 코로나19 확산으로 인해 지난해부터 등교하지 않고 집에 머무는 시간이 늘면서 아동, 청소년의 체지방지수(BMI)가 높아지는 추세라는 분석도 나오고 있다. 이 때문에 실내에서 할 수 있는 신체활동과 함께 건강한 식습관을 들이려는 부모들이 많지만 쉽지 않다. 연구팀은 이 같은 전 세계적 추세에서 아동, 청소년들의 식습관 형성에 결정적 요인은 무엇인지에 주목했다. 이를 위해 연구팀은 UAE 아부다비에 있는 국제초등학교 3곳에 재학 중인 5~6학년생 467명을 무작위로 선정했다. 연구팀은 우선 이들에게 평소 식습관에 대한 설문조사와 함께 같은 또래 다른 아이들은 어떤 음식을 좋아할지를 예상해 답하도록 했다. 그 다음 연구팀은 일주일 동안 건강한 식품(사과, 바나나, 배, 녹색야채, 물 등), 건강하지 않은 식품(초콜릿, 사탕, 설탕이 많이 포함된 음식, 가당음료 등)이 섞인 급식을 제공하며 식판에 4개의 음식을 선택해 담도록 한 뒤 어떤 음식을 선택했는지 분석했다. 분석 결과 아이들은 또래 아이들이 좋아한다고 생각하는 음식을 선택하거나 옆 친구들의 음식과 같은 것을 선택하는 경향이 큰 것으로 나타났다. 가정에서 주로 먹는 음식이나 자신이 선호하는 음식과는 다른 선택을 하는 경우도 많은 것으로 조사됐다. 연구팀은 건강하지 못한 음식을 좋아하고 편식이 심한 아이 옆에 건강한 음식을 즐겨먹는 친구를 짝으로 만들었을 때 건강하지 못한 음식을 먹던 아이들이 건강한 음식을 선택하는 경향성이 강한 것으로 나타났다. 의외로 반대의 경우는 많지 않은 것으로 나타났다. 이와 함께 5학년 학생들보다 6학년 학생들이 친구들의 영향을 더 많이 받는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 스페인 그라나다대 프란시스코 라고스 교수는 “이번 연구는 아동, 청소년들은 의사결정을 할 때 동료의 의견을 따라가는 경향이 강하다는 것을 보여주고 있다”라며 “아동, 청소년이 건강한 식습관을 갖게 하기 위해서 또래가 함께 식품영양교육을 받게 하는 등의 전략이 필요하다”라고 말했다.

달의 인력이 파도 거세게 만들고바다 수량 늘면서 이중 타격 될듯알래스카 제외 美 해안지역 위험 약 10년 후부터 달의 인력이 파도를 크게 만드는 주기가 해수면 상승과 결합해 미국의 해안도시에 잦은 홍수를 불러 일으킬 것이라는 연구 결과가 나왔다. 미국을 대상으로 한 연구이지만 세계 다른 지역도 비슷한 상황을 겪을 것으로 보인다. 워싱턴포스트(WP)는 14일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)를 인용해 달은 18.6년을 주기로 공전하는데 조수의 세기를 누르던 시기가 끝나고 조수의 격차를 확대하는 시기에 진입했다고 전했다. 또 향후 10년간 지금의 속도대로 해수면이 상승할 경우 이와 결합해 “이중 타격”으로 홍수가 잦아질 것이라고 전망했다. 욕조에 물이 많아지면 물결을 더 거세게 만들 수 있는 것과 같은 이치라는 것이다. 해당 연구를 국제학술지 ‘네이처 기후변화’에 발표한 하와이대 필립 톰슨 박사의 연구팀은 달의 인력과 해수면 상승의 이중 타격에 따른 홍수가 2030년까지 미 전역에서 연간 7~15일 가량 나타날 것으로 봤다. 또 20년 후에는 홍수가 평균적으로 연간 25~75일까지 발생할 수도 있다고 전망했다. 이외 알래스카와 북부 해안도시를 제외하면 미국의 거의 모든 해안 지역에서 홍수 빈도가 늘어날 것으로 봤다. 톰슨 박사는 “이런 홍수가 한 달에 10~15번 정도 발생한다면 주차장이 늘 물에 잠기니 장사를 못해 일자리가 사라지고, 하수구로 오물이 역류하면서 공중 보건 문제도 일으킬 것”이라고 설명했다. 홍수 외에도 이상기온의 경고는 이곳저곳에서 나타나고 있다. 미국과 캐나다 서부 지역은 50도를 넘나드는 폭염으로 곳곳에서 산불이 나고 있으며, 러시아 모스크바도 120년만에 가장 높은 6월 기온을 기록했다. 이에 그간 다소 기후변화대응에 소극적이라고 평가됐던 블라디미르 푸틴 러시아 대통령도 달라진 태도를 보이고 있다. 그는 이날 존 케리 미국 기후특사를 만나 기후변화 대응에서 “(양국이) 공통의 이해관계를 갖고 있고 비슷한 접근을 하고 있다”고 말했다고 AFP 통신이 전했다. 미국도 외교·안보·경제 분야에서 중국 및 러시아와 경쟁관계이지만, 기후변화 대응에 있어서는 협력을 하겠다고 밝혀왔다.

올 초 세계기상기구(WMO)는 지난해에 이어 올해도 역대 ‘가장 더운 해’가 될 것이라는 예측을 내놨다. 아니나 다를까. 미국 국립기상청(NWS)은 북미 지역을 덮친 살인적 폭염에 따라 지난달은 미국 본토에서 기상 관측을 시작한 이래 ‘가장 뜨거운 6월’이었다는 분석을 최근 발표했다. 북극권인 러시아 모스크바도 120년 만에 최악의 더위에 시달리고 있다.이런 최악의 폭염은 그동안 지구 기후조절 역할을 했던 열대우림이 파괴되는 동시에 도심 확대로 온실가스 배출량이 줄지 않으면서 나타나는 현상이라는 경고가 또다시 나왔다. 브라질 국립우주연구소(INPE), 상파울루대 고등과학연구소, 리우데자네이루대, 국립 자연재해 조기경보·감시센터, 미국 해양대기청(NOAA) 지구감시연구소, 영국 리즈대, 엑스터대, 뉴질랜드 국립 지질·원자력과학 동위원소연구센터, 네덜란드 바헤닝언대, 흐로닝언대 공동연구팀은 아마존 열대우림의 무분별한 벌목 행위와 그로 인한 국지적 기후변화가 전 지구 탄소 처리 능력을 떨어뜨리고 있다는 연구 결과를 과학저널 ‘네이처’ 7월 15일자에 발표했다. 아마존 열대우림은 전체 면적이 750㎢로 세계 최대 규모다. ‘지구의 허파’이자 지구 생물종의 3분의1이 존재하는 ‘생물 다양성의 보고’로 불린다. 기후학적 측면에서도 아마존 열대우림은 온실가스 축적과 저장에서 중요한 역할하고 있다. 그렇지만 최근 경제개발을 이유로 심각한 수준으로 파괴되고 있다. 일부 과학자들은 최근 북미 지역 폭염도 이 같은 아마존 열대우림 파괴의 결과라고 본다. 연구팀은 2010년부터 2018년까지 브라질 지역의 아마존 일대 대류권(고도 10㎞ 이하) 내 이산화탄소와 일산화탄소 농도 데이터를 수집해 분석했다. 특히 브라질 아마존 동부와 서부 지역의 탄소배출량을 비교 분석한 결과 동부에서의 탄소배출량이 서부보다 많은 것으로 조사됐다. 조사 대상 기간 동안 아마존 남동부 지역에서는 벌목이 광범위하게 이뤄졌고, 그로 인해 토양이 건조해지고 산불이 자주 일어나면서 탄소 흡수원이 아닌 배출원이 됐다고 연구팀은 밝혔다. 아마존 열대우림의 벌목은 해당 지역의 탄소 흡수·배출의 균형을 깨뜨리면서 기후변화에 심각한 영향을 미칠 뿐만 아니라 생물 다양성을 위협한다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 브라질 국립우주연구소의 루치아나 가티 박사는 “아마존 파괴는 전 지구적 탄소흡수 용량까지 감소시켜 남미와 북미 지역 기후에 영향을 미치고, 나비효과처럼 지구 전체 기후에 변화를 일으킨다”고 말했다. 이와 함께 중국 중산대 환경과학기술학부, 광둥성 환경오염통제관리기술연구소 공동연구팀은 전 세계 25개 메가시티가 전 세계 온실가스 배출량의 52%를 발생시키고 있다고 14일 밝혔다. 메가시티는 인구 1000만명 이상이 거주하고 활동하는 거대 도시를 말한다. 이 같은 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 ‘최신 지속가능 도시학’ 7월 13일자에 실렸다. 연구팀이 전 세계 53개국 167개 주요 도시의 온실가스 배출량을 분석한 결과 중국과 인도의 대도시들은 선진국 도시들보다 온실가스 배출량이 월등히 많은 것으로 나타났다. 167개 도시 중 중국 상하이·쑤저우, 일본 도쿄, 러시아 모스크바, 터키 이스탄불 등 상위 25개 도시가 온실가스 배출의 52%를 차지하고 있다. 연구팀은 “열대우림 파괴, 지속가능하지 못한 도시 확대 등을 통제하지 못한다면 인류는 여섯 번째 대멸종의 길로 갈 수밖에 없을 것”이라고 했다.

미국 브라운대 의대 응급의학과, 공과대 의생명공학부, 로드아일랜드병원 공동연구팀은 스마트폰 카메라로 결막을 찍은 사진만으로도 빈혈 여부를 파악하는 방법을 개발했다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 7월 15일자에 실렸다. 빈혈은 혈액 중 적혈구 수가 줄거나 헤모글로빈 농도가 부족한 경우 나타나는데 전 세계 인구 4명 중 1명이 앓고 있을 정도로 흔한 질환이다. 연구팀은 결막 색과 혈관 상태로 헤모글로빈 수치를 예측해 빈혈 여부를 판단할 수 있는 알고리즘을 만들었다. 연구팀은 성인 남녀 202명을 상대로 이번 기술을 이용한 예측치와 혈액검사 결과를 비교했더니 정확도 94~95%로 빈혈 여부를 판별할 수 있었다고 밝혔다.

매일 커피를 1∼3잔 마시면 신종 코로나바이러스(코로나19) 감염 위험이 10％ 줄어든다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 12일(이하 현지시간) 뉴욕포스트에 따르면 미국 일리노이주(州) 노스웨스턴대학 연구진은 지난달 20일 국제학술지 ‘뉴트리언츠’(Nutrients)에 이 같은 내용의 연구를 발표했다. 연구진은 영국 바이오뱅크(UK Biobank)가 보유한 40∼70세 3만7988명의 식단 자료를 토대로 코로나19 감염 현황을 추적해 평소 섭취했던 음식과 코로나19 감염 사이 상관관계를 분석했다. 일종의 코호트 연구(Cohort study) 프로그램인 바이오뱅크에는 2006년부터 2010년까지 약 50만 명의 유전·신체·음식 섭취 등의 기록이 취합돼 있다. 연구 결과 일일 커피 섭취량이 1잔, 2∼3잔, 4잔인 경우, 1잔도 안마실 때와 비교해 코로나19 양성 판정률은 각각 10％, 10％, 8％가량 떨어졌다. 연구진들은 “커피는 항산화, 항염증성 성분을 갖고 있다”면서 “종양괴사인자 알파(TNF-α), C-반응성 단백질(CRP-C-reactive protein) 등 염증성 표지 물질에 커피가 유리하게 작용한다”고 분석했다. C-반응성 단백질과 종양괴사인자 알파 모두 코로나19의 중증도와 사망률에 영향을 미치는 물질이다. 커피에 함유된 건강 증진 성분이 코로나19를 막는 면역 개선 효과를 내고 있다는 추정이다. 꾸준한 채소 섭취 역시 코로나19 감염 확률을 낮추며, 모유 수유도 아기에게 같은 효과를 발휘하는 것으로 나타났다. 매일 0.67인분의 채소를 섭취하기만 해도 코로나19 감염 확률이 떨어졌다. 연구진은 채소가 면역 개선 효과를 내는 항염증성 성분 등을 풍부하게 함유하고 있기 때문이라고 설명했다. 반면 가공육의 경우 매일 0.43인분만 섭취해도 코로나19 감염 확률이 높아졌다. 가공을 거치지 않은 붉은 고기 섭취는 코로나19 감염 확률에 영향을 주지 않았다. 연구진은 이 같은 차이를 두고 고기 섭취 자체보다는 염장, 훈연 등 가공 작업 시 면역에 영향을 주는 요소가 있을 것이라 추정했다. 연구자들은 코로나19 예방 가이드라인을 세우는 데 특정 식단이 도움이 될 수 있을 것이라고 연구 의의를 전했다.

DGIST 정보통신융합전공 임성훈 교수 연구팀이 딥러닝 기술을 활용해 복잡하고 다양한 이미지에서 영상의 환경 정보를 분리, 변환하는 인공지능 신경망 모듈을 개발했다. 향후 이미지 변환, 도메인 적응 등 인공지능 분야 발전에 획기적인 기여가 기대된다. 임성훈 교수 연구팀은 이미지 정보의 구성이 도메인마다 다를 수 있고 선형적 구성처럼 단순한 구성이 아닐 것이라는 가설을 세웠다. 연구팀은 이미지 정보를 전체적인 형태 정보와 스타일 정보로 뚜렷하게 나눌 수 있는 분리기를 설계했다. 이를 이용해 도메인마다 다른 가중치를 사용해 도메인 간의 차이를 반영할 수 있게 했다. 또한 분리된 이미지 정보들 간의 연관성을 이용해 각 이미지 구성에 알맞은 스타일 정보를 찾는 새로운 신경망 구조를 개발하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 신경망은 한 모델로도 여러 도메인의 이미지 변환이 자유자재로 가능한 장점이 있다. 이에 시각 인지 문제에 연구팀이 개발한 도메인 적응 알고리즘을 적용했을 때, 기존보다 2배 높은 정확도를 보일 수 있었다. 임 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 신경망은 이미지 정보에 대한 새로운 분석이 담긴 신경망”이라며 “향후 관련 기술을 좀 더 개선한다면 많은 분야들에 적용되어 인공지능 분야의 발전에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구 결과는 제1저자인 정보통신융합전공 이승훈 학위연계과정생이 참여했다. 아울러 인공지능 분야 최우수 국제학술지 ‘IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition’에 게재 및 지난 6월 25일 온라인 발표됐다.

한국인이 가장 사랑하는 나무이자 기후변화와 병해충으로 피해가 큰 소나무 보존·관리를 위한 기반이 마련됐다.산림청 국립산림과학원은 14일 기후변화에 대응해 각 지역에 분포하는 소나무의 유전다양성 분석해 유사한 특성을 갖는 분포지역을 분리한 ‘소나무 전국 유전자 분포지도’를 완성했다고 밝혔다. 분포지도는 경북 울진 소광리 산림유전자원보호구역 등 전국의 소나무 분포지 60곳을 대상으로 DNA 분석을 실시한 결과 4개의 유전구역으로 구분됐다. 제주도는 내륙과 다른 유전적 특성을 보였다. 내륙지역은 3개 구역으로 구분됐으며, 강원지역과 울진지역 소나무들이 동일한 유전구역에 포함됐다. 이에 따라 유전다양성이 유사한 분포지역을 통합적으로 보존·관리가 가능해져 전국 소나무림에 대한 관리구역 설정에 활용할 수 있다. 또 산림유전자원보호구역과 소나무림 육성을 위한 종자 배포의 실효성도 높일 수 있게 됐다. 소나무는 전국에 분포하지만 그동안 전국 차원이 아닌 일부 지역 소나무림에 대한 관리가 이뤄졌다. 이번 연구 결과는 산림 분야 국제학술지 ‘포레스트’에 게재됐다.

시험을 앞두고 벼락치기로 열심히 외운 문제가 나왔는데도 기억이 나지 않아 시험을 망친 기억이 누구나 한 번쯤은 있을 것이다. 열심히 공부하고 외웠는데도 기억이 나지 않는 경우가 있는가 하면 잊혀진 줄만 알았던 기억이 갑자기 떠오른 경우도 있다. 국내 연구진이 이런 독특한 기억 형성에 대한 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 수많은 뇌신경세포(뉴런)와 이들 사이의 시냅스 연결로 구성된 복잡한 신경망에서 기억을 형성하는 뉴런이 선택되는 원리를 규명했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 1949년 캐나다 신경심리학자 도널드 헤브는 두 뉴런이 시간상 동시에 활성화되면 뉴런간 시냅스연결이 강화되는 시냅스 가소성이 생길 것이라는 아이디어를 제시했고 이후 실험을 통해 학습, 경험 등으로 특정 시냅스가 장기강화(LTP)가 일어난다는 것이 증명됐다. 수업을 들은 직후 배운 것을 한 번 훑어보는 것만으로도 기억이 오래 지속될 수 있기 때문에 학습에서 복습이 강조되는 것이다. LTP가 기억의 핵심이라는 것은 알려져 있지만 LPT가 기억을 인코딩하는 뉴런을 어떻게 정하는지 아직까지 규명되지 않았다. 실제 경험과 학습은 기억이라는 형태로 뇌에 저장돼 필요할 때 불러오게 되는데 이 같은 기억은 뇌 전체 중에 극히 적은 수의 뉴런들에 인코딩되고 저장된다고 알려져 있다. 그런데 기억 담당 뉴런이 정해져 있는 것인지, 아니면 특정 과정에 의해 선택되는지는 불확실했다. 연구팀은 광유전학 기술을 이용한 생쥐 실험으로 이 같은 비밀을 파헤쳤다. 연구팀은 생쥐의 뇌 편도체 부위 중 자연적 학습조건에서는 LPT가 생기지 않는 시냅스를 자극하거나 차단함으로써 기억을 인코딩하는 뉴런이 달라지는지를 본 것이다.연구팀은 생쥐에게 기억과 관련없는 시냅스를 미리 자극해 LTP가 형성되기 쉽게 만든 뒤 공포체험을 시키면 공포기억이 원래 기억에 관여하는 시냅스가 아닌 자극된 시냅스에 장기기억이 만들어진다는 것을 확인했다. 또 공포기억이 형성된 뒤 광유전학 기술로 해당 시냅스 연결을 약하게 만들면 기억이 형성되지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면 시냅스 강도를 인위적으로 조작하면 기억이 새겨지는 뉴런이 바뀔 수 있다는 것이다. 한진희 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구는 LTP에 의해 뉴런들 사이에서 새로운 연결패턴이 만들어지고 경험이나 학습에 연관된 특이적 세포집합체가 뇌에 새롭게 만들어짐을 보여줌으로써 기억형성원리를 규명한 것”이라며 “기억이 뇌에 어떻게 형성되는지를 알려줌으로써 치매는 물론 조현병 같은 기억형성 관련 질환을 치료하는 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 화재나 폭발위험이 없고 저장용량도 큰 전고체 이차전지 기술을 완벽하게 개발해 냈다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능형센서연구실, 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학연구소 공동연구팀은 화재 및 폭발위험이 없는 전고체 이차전지용 양극기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구팀은 지난해 전고체 이차전지용 음극구조 기술을 개발해 안전하면서 성능이 우수한 전고체 이차전지 핵심원천기술을 확보했다는 평가를 받고 있다. 이번 연구결과는 에너지 과학 분야 국제학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈’에 실렸다. 현재 많이 쓰이는 리튬이온전지는 액체전해질이 쓰이기 때문에 외부 충격이나 온도 상승 등이 원인이 돼 폭발 및 화재위험이 상존한다. 이 때문에 배터리에서 이온을 전달하는 전해질을 액체 대신 고체를 적용한 전고체 이차전지를 상용화하기 위한 기술이 활발하게 연구되고 있다. 일반적으로 전고체 이차전지의 양극은 전자 전도를 담당하는 도전재, 이온 전도를 담당하는 고체 전해질, 에너지 저장을 담당하는 활물질, 이들을 물리화학적으로 고정시켜주는 바인더로 구성된다. 전해질은 리튬이온이 원활하게 이동해 전기를 생산하도록 하기 때문에 반드시 필요한 부분이지만 고체전해질 구성비가 늘어나면 상대적으로 활물질이 적게 들어가 에너지 밀도(용량)를 늘리는데 한계가 있다. 이에 연구팀은 고체전해질 없이 이황화티타늄이라는 물질에 압력을 가해 입자간 빈틈이 없게 만든 활물질과 바인더만으로 구성된 양극구조를 만들었다. 연구팀은 활물질과 바인더로만 구성된 양극구조로 된 전지를 사용했을 때 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터 가상실험한 결과 리튬이온이 이황화티타늄 입자들을 통해 원활하게 움직이는 것을 확인했다. 고체전해질 없이도 전고체 이차전지가 작동할 수 있다는 것이다. 실제로 고체전해질을 사용하지 않고 활물질 함량을 늘릴 수 있어 고체전해질을 사용했을 때보다 에너지 밀도를 1.3배 이상 높일 수 있고 제작 비용도 낮출 수 있다는 장점이 있는 것으로 확인됐다. 이영기 ETRI 책임연구원은 “이번 연구와 앞서 지난해 연구한 결과를 통해 음극과 양극 모두에서 활물질만으로 이온확산이 가능하다는 것을 확인한 만큼 에너지밀도를 더욱 높일 핵심원천기술을 확보해 화재, 폭발위험이 없는 전고체 이차전지기술 상용화를 앞당길 것”이라고 설명했다.

DGIST 장경인 교수팀이 한국뇌연구원 라종철 교수팀과 한국생산기술연구원의 금호현 박사팀과 공동으로 반도체 및 소자 제작을 위한 새로운 전사인쇄 공법을 최초 개발했다. 최근 웨어러블 디바이스나 곡면 디스플레이 기술 등이 발전하면서 고도화된 반도체 소자 제작기법이 요구되는 추세다. 이에 더욱 정확하고 신속한 전사인쇄 공법의 개발 필요성이 대두되고 있다. 전사인쇄는 서로 다른 기판에서 제작된 소자들을 새로운 기판으로 옮겨 통합시키는 반도체 제작의 필수 공정인데, 복잡한 전자 소자를 제작 시 광범위하게 사용된다. 종래 사용된 습식 전사 인쇄 공법은 기판 위에 소자를 제작 후 부식액을 이용해 아래층을 녹여 없앤 후 새로운 기판으로 옮기는 방법이다. 하지만 기판의 층 면적이 큰 경우, 녹이는 데 시간이 오래 소모되는 점과 소자 모양의 왜곡 가능성 등 대량생산의 한계가 있었다. 이를 대체하기 위해 개발된 최근의 건식 전사 인쇄 기법들은 기존 습식 공법보다 좋은 성능을 가진다. 하지만 공정의 범용성 부족, 고가의 장비 필요, 대량생산의 어려움 등 여전히 많은 한계점이 있는 실정이다. 이에 DGIST 장경인 교수 연구팀은 인접한 두 물질이 온도 상승에 따른 부피 변화 값의 차이를 나타내는 열팽창 계수를 이용해, 소자를 안정적이고 신속히 기판에서 분리하는 새로운 건식 전사인쇄 공법을 개발했다. 연구팀은 열팽창 계수 차이가 큰 금(Au)과 규소(Si) 또는 구리(Cu)와 규소(Si)를 얇은 박막형태로 서로 겹치게 제작했다. 이들을 높은 온도로 가열함에 따라 두 물질 사이 경계면에 강한 힘이 집중되며 균열이 발생했고, 이를 통해 소자를 기판에서 분리시키는 데 성공했다. 연구팀은 물리적 모델링과 시뮬레이션을 통해 무선 통신 시스템부터 복잡한 구조인 심혈관 센서, 가스 센서, 광유전학 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있음을 추가 입증했다. 특히 기존 습식 전사인쇄방식에 비해 1만 배 이상 소모시간이 단축되고 정밀한 전사 인쇄가 가능하다는 점이 장점이다. 장 교수는 “기존의 습식 전사인쇄 기술로는 불가능했던 바이오센서나 반도체 소자 제작처럼 정밀하고 대량 생산이 필요한 산업에 적용 가능하며, 연구실 단위의 소규모 시설에서도 빠르고 안정적인 고정밀 소자 제작이 가능하다.”면서, “앞으로 더 많은 분야에서 적용될 수 있도록 해당 기술을 더욱 발전시키겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 로봇공학전공 하정대 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 사이언스의 자매지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 7월 9일자 온라인 게재됐다.

국내 연구진이 최근 주목받는 메타버스 기술에 적용가능한 인공감각 시스템을 개발하는데 성공했다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 고려대 전자정보공학과, 한양대 신소재공학부 공동연구팀은 메타버스, 가상(VR)·증강(AR)현실에 적용할 수 있는 인간 피부-신경모사형 인공감각 인터페이스 시스템을 개발했다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 전자공학 분야 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 실렸다. 사람은 다양한 유형의 촉각 수용기를 통해 압력, 진동, 마찰 등 정보를 조합해 촉각을 느끼기 때문에 메타버스나 가상증강현실은 물론 인공피부, 로봇형 의수나 의족에 활용되는 인공감각 시스템을 개발하려는 시도는 많이 있었지만 실제 사람의 감각기관처럼 만들기는 쉽지 않았다. 연구팀은 압력은 전기신호로 바꿀 수 있는 압전재료와 압전 저항성 재료를 조합해 전자피부를 만들었다. 연구팀이 개발한 전자피부는 피부내 압력을 감지할 수 있는 ‘늦은 순응 기계적 수용기’와 진동을 감지하는 ‘빠른 순응 기계적 수용기’를 동시에 흉내낼 수 있다. 연구팀은 이런 복합 촉각센서 전자피부를 실제 신경패턴에 기반한 신호변환 시스템과 연결시켰다. 연구팀은 이 과정에서 생체 내 반응을 최대한 흉내내기 위해 실제 감각신경에서 나타나는 신호를 측정해 함수화하는 방법을 사용했다.연구팀은 이렇게 만든 시스템을 생쥐에게 적용한 결과 인공 감각 시스템에서 발생한 신호가 왜곡없이 생체 내에 전달되고 근육반사 작용 같은 생체감각 관련 현상을 구현할 수 있다는 것을 확인했다. 또 지문구조로 만든 감각시스템을 20여 종류의 직물과 접촉시킨 뒤 인공지능 심층학습 기법으로 직물의 질감을 99% 이상 분류할 수 있고 학습된 신호를 바탕으로 사람과 동일하게 예측이 가능하다는 것을 확인했다. 카이스트 바이오및뇌공학과 박성준 교수는 “이번 연구는 실제 신경신호의 패턴학습을 바탕으로 감각시스템을 구현했다는데 의미가 크다”라며 “기존보다 좀 더 현실적인 감각을 표현할 수 있을 뿐만 아니라 다른 감각 시스템들과 결합해 더 큰 시너지 효과를 낼 수 있을 것”이라고 설명했다.