tvN 새 예능 ‘알아두면 쓸데없는 신비한 잡학 사전’(이하 ‘알쓸신잡’) 촬영 기념사진이 공개됐다. 맛 칼럼니스트 황교익씨는 22일 자신의 SNS에 “첫 촬영 마치고 잠자러 들어가기 전 기념사진 한 컷”이라며 “꿀빵 봉다리까지 들고. 단체여행 온 아재들 느낌이 풀풀”이라는 글과 함께 한장의 사진을 게재했다. 사진에는 황씨와 함께 ‘알쓸신잡’에 출연하는 가수 유희열, 유시민 작가, 뇌과학자 정재승씨, 소설가 김영하씨가 한 식당 앞에서 나란히 서 있는 모습이 담겨있다. ‘윤식당’으로 성공을 거둔 나영석 PD의 차기작인 ‘알쓸신잡’은 사회과학, 문학, 뇌과학, 미식 등 다양한 분야의 내로라하는 전문가들이 총출동해 함께 국내여행을 다니며 수준 높은 이야기를 나누는 프로그램이 될 것이라는 기대를 받고 있다. 유희열은 연예게 대표 입담가로 전문가들의 대화를 중재하고 조율하는 MC역할을 맡는다. 사진 = 서울신문DB 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

3D 영상관 우주여행 ‘황홀’ 3D 프린터로 시제품 만들기 공존·생존·연결·순환 테마 ‘체험하는 과학관’ 차별화 “우주 끝으로 달려가 보겠습니다.”17일 서울 노원구 서울시립과학관 내 3차원(3D) 영상관. 이현배 서울시립과학관 전시과장의 말이 끝나자마자 눈앞에 광대한 우주가 펼쳐졌다. 태양이 강렬한 열기를 내뿜는 듯했고, 별의 집합체인 은하수는 반짝반짝 빛났다. 황폐화된 지구를 떠나 우주에서 새로운 정주지를 찾는 공상과학(SF)영화 ‘인터스텔라’의 주인공이 된 듯했다. 팔을 뻗어 별 하나를 움켜쥐려 했지만 손바닥에는 공기만 남았다. 3D 안경을 벗기까지 10분의 시간은 짧고도 황홀했다. 이 과장은 “3D 영상관 수용 가능 인원이 많지 않은데 북적북적할 것 같다”고 말했다. 서울 동북권에 청소년을 위한 시립과학관이 19일 문을 연다. 서울에 서대문구의 자연사박물관과 같이 자치구가 운영하는 과학관은 있었지만 시립과학관은 처음이다. 이날 언론에 처음 공개된 시립과학관은 단순히 전시물을 보고, 강연을 통해 배우는 데서 한발 더 나아가 학생들이 직접 체험하는 것이란 점에서 차별화된 모습을 보였다. 이정모 서울시립과학관장은 “3D 영상관 등을 통해 학생들이 과학에 흥미를 갖도록 하고 더 나아가서는 학생들을 연구하는 사람으로 키우고 싶다”고 소개했다. 학생들이 주제를 정해 실험을 수차례 해 보고 실패를 해 봐야 과학에 진정한 흥미를 느낄 수 있기 때문이다. 그는 “과학자는 매일 실패하는 사람이 아니냐”고 반문했다. 아이디어 제작소는 아이디어를 시제품으로 만들 수 있도록 대형 컴퓨터수치제어(CNC) 조각기, 대형 3D 프린터, 초고화질 3D 스캐너 등을 갖췄다. 학생들은 스티로폼을 조각기에 넣고 자신이 원하는 제품의 형태가 나올 때까지 수차례 시도할 수 있다. 실험실에는 현미경 등 과학장비를 갖춰 놓고 학생들이 맘껏 원하는 실험을 할 수 있도록 했다. 시내 중·고등학교 과학 교사들과 학생들을 위해 시립과학관이 ‘학교 밖 교육기관’으로서의 역할을 하는 것이다. 기본 과학전시물 관람 및 교육의 역할도 놓치지 않았다. 상설전시실에는 서울 일상을 공존(생태·환경·건축), 생존(인체·유전·물질), 연결(뇌과학·우주·수학), 순환(힘·에너지) 등 4개 주제로 구분해 표현했다. 사물함에는 주기율표 원소 이름을 붙여 놓았다. 이 관장은 “학생들이 ‘나는 마그네슘 칸에 가방을 넣어 놨어’라고 말하는 식”이라며 웃었다. 과학관 입장료는 19세까지는 1000원, 성인은 2000원이다. 이달 말까지는 무료다. 운영 시간은 3∼10월은 평일 오전 9시부터 오후 6시까지, 토요일과 공휴일은 오전 9시부터 오후 7시까지다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

꿈은 꾸라고 있는 법이다.철없던 학창 시절 누구나 한 번쯤은 신부나 수녀, 목사, 승려 같은 성직자가 되면 어떨까 하는 생각을 한다. 나 역시 그런 생각을 해 봤다. 철이 한참 든 뒤인 대학 졸업 무렵이었다는 점이 다를 뿐이다. 때는 대기업 서너곳 중 하나를 골라서 취업했다는 좋은 시절은 흘러간 옛 이야기가 돼 버린 1990년대 말 IMF 구제금융 시기였다. 타락한 세속적 인간이 거룩한 성직을 더럽혀서는 안 된다는 생각에 금세 마음을 고쳐 먹었지만 말이다. 막연한 미련 때문이었을까. 휴가 때면 가끔 산사를 찾기도 했다. 하나의 화두를 들고 잡념을 끊는 참선에도 참여했지만 내내 졸거나 끊임없는 잡생각으로 주지 스님의 죽비가 계속 어깨 위로 떨어졌다. 승려가 됐더라면 어깨가 남아나지 않을 뻔했다. 정신 차리라고 죽비로 많이 맞아서인지는 모르겠지만 산사를 다녀오면 머릿속이 개운한 느낌이었다. 최근 뇌과학이 발달하면서 외부에서 들어오는 정보를 의도적으로 차단하는 이런 참선이나 ‘멍때리기’ ‘명상’으로 뇌가 아무런 활동을 하지 않도록 ‘디폴트 모드’로 만들어 주는 것이 뇌 건강에 도움이 된다는 연구 결과들이 나오고 있다. 미국 디지털 경제미디어 ‘쿼츠’ 지난 8일자에도 미국 스탠퍼드대 자비·이타심 연구교육센터 에마 세페라 과학분과장이 쓴 ‘창의성에 가장 큰 걸림돌은 지나치게 바쁜 것’이라는 분석 기사가 실렸다. 열심히 일하는데도 창의적 성과가 나오지 않는 것은 뇌가 휴식 없이 필요 이상으로 움직이기 때문이라는 설명이다. 2014년 미국 캘리포니아 샌타바버라대 뇌과학과 연구진이 ‘심리학 연감’에 발표한 논문이나 스탠퍼드대 연구진이 ‘실험심리학 저널’에 발표한 논문에서도 새롭고 창의적인 아이디어는 쉼 없이 일에 몰두할 때가 아닌 공상에 잠기거나 딴짓을 하는 등 뇌가 여유를 가질 때 나온다고 지적하고 있다. 과학사에서도 ‘여유’가 놀라운 발명이나 발견으로 이어지는 사례를 찾을 수 있다. 고대 그리스의 과학자 아르키메데스가 목욕을 하다가 부력의 개념을 발견하고 옷도 입지 않은 채 ‘유레카’라고 외치며 거리를 뛰어다녔다는 얘기나 19세기 유기화학자 프리드리히 케쿨레가 꿈속에서 벤젠 고리 구조에 대한 영감을 얻었다는 이야기는 너무도 유명하다. 20세기 전자기학을 획기적으로 발전시킨 니콜라 테슬라도 1881년 연구를 잠시 쉬고 여행을 갔다가 교류 전기에 대한 아이디어를 얻기도 했다. 인터넷과 각종 소셜네트워크서비스(SNS) 때문에 현대인들은 정보 과잉에 시달리고 있다. 밥 먹으러 가는 것, 옷 사는 것 같은 일상의 사소한 문제도 쉽게 결정을 내리지 못하는 ‘결정장애’로 고민하는 사람들이 많아지는 것도 지나친 정보 과잉 때문으로 해석되고 있다. 우리 사회는 지나치게 앞만 보고 ‘열심히’ 달려왔다. 그렇지만 요즘 흔히 얘기되고 있는 4차 산업혁명의 시기에 선도 국가로 도약하기 위해서는 단순히 ‘노력’만으로는 안 된다. 반짝거리는 창의력이 있어야 한다. 이럴 때 ‘멍때리기’가 우리를 자유롭게 만들 것이다.

최근 ‘조현병’이라는 병명이 매스컴에서 종종 등장하고 있다. 과거 ‘정신분열병’이라는 이름으로 불리던 이 병은 2011년 의학용어 개정으로 조현병으로 변경됐다. 현악기를 잘 조율해야 조화로운 음악을 만들 수 있듯, 정신현상에도 균형 잡힌 조율이 필요하다. 이런 조율 기능에 이상이 생긴다는 뜻으로 조현병이라는 병명이 탄생했다. 과학적으로 타당한 용어를 사용하는 동시에 사회적 편견을 해소하려는 목적으로 병명을 바꿨는데 환자와 보호자뿐 아니라 사회적으로도 좋은 반응을 얻고 있다고 한다. 하지만 조현병이 무슨 병인지 이름만 들어서는 여전히 아리송한 것이 사실이다. 조현병 환자는 6개월 이상 지속적으로 망상, 환청, 엉뚱한 이야기 등의 증상 중 1개 이상을 보이고 감정표현 저하, 의욕상실 등의 ‘음성증상’과 엉뚱한 행동이 나타난다. 이런 5개 증상 중 2개 이상이 지난 1개월간 뚜렷이 보일 때 조현병 진단을 내린다. 그렇다면 조현병 환자의 뇌 속에서는 무슨 일이 일어나고 있는 것일까. 의과학자들은 조현병 환자의 유전자 연구를 통해 정상 대조군과 뚜렷한 차이를 보이는 유전자를 다수 찾아냈다. 신경세포 연결에 필요한 물질을 생산하거나 다른 유전자 발현에 영향을 미치는 유전자다. 이런 유전자 발현이 정상적으로 조율되지 않을 때 신경세포 연결도 비정상적으로 이뤄지게 된다. 특히 이런 변화는 청소년기에서 성인기로 이행되는 시기에 두드러지게 나타난다. 신경세포 연결에 이상이 생기면 신경망 전체로 볼 때 조직적인 뇌 활동이 방해를 받아 뇌신경으로 들어오는 신호를 효율적으로 처리하는 데 어려움이 생긴다. 부정확한 해석, 비논리적인 판단, 감각의 이상이라는 증상이 발현되는 것이다. 조현병 발병 기전은 이렇듯 복잡한 요소들이 상호작용해 작동하기에 한마디로 설명하기 어렵고 치료 과정도 복잡하고 길다. 그렇지만 치료법이 아주 없는 것은 아니다. 조현병 치료제는 ‘도파민 가설’에 바탕을 두고 있다. 조현병 증상이 심하게 나타날 때는 뇌 속에서 신경전달물질인 도파민이 비정상적으로 증가한다. 따라서 도파민의 작용을 막아 주는 약을 먹으면 환청, 망상 등의 ‘양성증상’이 감소한다. 다른 신경전달물질 ‘세로토닌’도 양성증상 발생에 영향을 미친다는 사실이 밝혀지면서 세로토닌과 도파민을 모두 막는 약물이 개발돼 각광을 받았다. 또 도파민을 적절한 수준으로 조절할 수 있는 약물도 개발됐다. 최근에는 신호전달 조절에 관여하는 신경수용체 ‘NMDA 수용체’의 기능 이상이 주목받고 있다. 킴도 스위스 로잔대 교수는 환원·산화 불균형과 신경염증의 결과로 NMDA 수용체의 기능저하가 생기고 이것이 조현병 발생기전의 공통분모가 된다고 주장한다. 이런 이론을 바탕으로 그는 항산화 작용이 강한 약물인 ‘N-아세틸시스테인’을 투여하는 동물실험을 진행했다. 환자들에게서도 음성증상이 줄어드는 효과가 나타났다. 사회적 고립, 동기소실, 감정표현의 저하와 같은 음성증상은 만성화된 조현병 환자의 삶의 질에 큰 영향을 준다. 도파민 계열의 약물이 양성증상 조절에 탁월한 반면 아직까지 음성증상에 효과적인 약물이 없었기에 반가운 연구 결과다. 조현병을 개인의 질병으로만 치부해서는 안 되고 사회의 관심이 필요하다. 조현병이 어떤 이유에서 일어나는지 뇌과학적인 이해가 높아지면서 막연한 두려움은 조금씩 줄어들고 있다. 조현병의 조기 진단과 치료를 통해 더 많은 환자가 건강한 모습을 되찾게 되기를 기대해 본다.

외국인들이 한국에 와서 문화적 충격으로 받아들이는 것 중 하나가 바로 직장 ‘회식’이다. 구성원들의 반강제적 참여를 전제로 하고 술잔을 돌리며 모든 사람이 한번에 술을 마시는 원샷 같은 행동은 외국에서는 보기 드문 풍경이기 때문이다. 캐나다 토론토대 심리학과와 미국 하버드대 비즈니스스쿨 공동 연구진은 동일 집단 내에서 이뤄지는 이런 ‘집단 나눔의식’(Group ritual)이 외부인에 대한 편견을 강화하고 배타적인 행동을 드러나게 한다는 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 뇌과학 및 심리학 분야 국제학술지 ‘심리과학’ 최신호에 실렸다. 집단의식은 인류학자들이 종교를 통해 오랫동안 연구해 온 분야지만 관습이나 전통을 배제하고 집단의 공유의식이 인간의 행동에 미치는 영향을 실험적으로 분석한 것은 처음이다. 연구팀은 100명의 남녀 대학생을 대상으로 컴퓨터에서 수많은 점을 순간적으로 보여 준 뒤 점의 숫자를 말하도록 했다. 점의 숫자를 과대평가한 학생들과 과소평가한 학생들을 나눈 다음 각기 다른 색깔의 티셔츠를 입혔다. 그다음 일주일 동안 10~20분 동안 머리 위로 손을 올리거나 눈을 감고 손을 흔드는 등 동일한 집단행동을 하도록 했다. 연구팀은 1주일이 지난 뒤 참가자들에게 자신의 그룹과 다른 그룹에 각각 1번씩 2번 1~10달러 사이의 돈을 투자해 3배를 돌려받을 수 있는 간단한 게임을 시켰다. 그 결과 참가자들은 똑같이 투자금의 3배를 돌려받을 수 있음에도 자신과 다른 그룹에 속해 있는 사람에게는 1~3달러 정도의 적은 돈만 투자하고 같은 그룹의 사람에게는 5달러 이상을 투자하는 것을 확인할 수 있었다. 연구팀은 이에 대해 사람들이 동일한 의식에 참여하지 않은 외부인에 대해서는 무의식적으로 불신감을 갖는다고 설명했다. 니콜라스 홉슨 토론토대 교수는 “이번 연구는 두 사람 이상의 집단에서 최소한의 의례활동조차 밖에 있는 사람에게는 거부감이나 장벽으로 받아들여질 수 있음을 보여 준 것”이라며 “별생각 없이 행해지는 의식활동이 상대방에 대한 불신과 적대감을 유발할 수 있다는 것을 알아야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

질투/피터 투이 지음/김현희 옮김/니케북스/372쪽/2만 2000원살면서 마음속에 질투라는 감정의 소용돌이를 겪지 않고 사는 사람은 흔치 않다. 특히 어릴 적부터 ‘엄친아’, ‘엄친딸’ 등 남과의 비교가 일상화된 한국 사회에서는 더욱 그렇다. 내가 갖지 못한 것을 가진 사람을 미워하고 다른 사람이 가진 것을 탐하는 마음인 질투. 질투라는 감정은 모든 인간관계를 망치는 비극의 씨앗으로 작용하기도 하고 때로는 끔찍한 범죄로 이어지기까지 하는 파괴적인 감정이 되기도 한다. 하지만 이와 동시에 질투는 수많은 예술 작품의 소재나 동기가 됐다. 현재 캐나다 캘거리대 그리스로마연구학과 교수이자 서양 고전학자인 저자는 다양한 미술 작품을 통해 질투를 예술사적으로 통찰력 있게 들여다본다. 평생 질투를 그림의 소재로 삼았던 에드바르 뭉크의 ‘질투’를 비롯해 사진작가 토머스 리 심스의 ‘질투’, 프랑스 화가 폴 랑송의 석판화 ‘슬픔, 또는 질투’ 등 다양한 작품을 통해 질투의 양상과 질투라는 감정의 역사를 살펴본다. 특히 저자는 현대 심리학과 뇌과학, 생물학과 인류학, 사회학 등 다양한 관점에서 질투라는 감정에 대해 분석한다. 또한 질투라는 감정이 내 몸과 마음에 어떤 작용을 하고 얼마나 많은 작가와 예술가와 과학자에게 영감을 줘서 깊은 성찰과 인식의 진보, 다채로운 예술을 낳았는지 보여준다. 사실 질투에 대한 학문적인 정의는 아직 확립되지 않았다. 삼각관계, 손실, 감정적 반응은 질투의 스펙트럼을 형성하는 근본 요소이자 기제이지만 질투와 부러움이 서로 다른 것인지 부러움이 질투보다 더 안전한 감정인지도 여전히 논쟁 중이다. 하지만 인류가 질투라는 감정을 인식하고 받아들이는 방식은 시대에 따라 변해왔다. 진화생물학에서 질투는 유전자의 생존을 돕는 메커니즘으로 간주되기도 한다. 저자는 “질투는 때로는 범죄를 낳지만 예술적 성취를 더 많이 낳는다”면서 “공평함을 요구하는 질투가 없다면 사회 정의도 서지 않을 것”이라고 주장한다. 이은주 기자 erin@seoul.co.kr

우리는 누구나 크고 작은 스트레스를 겪으며 산다. 면접시험 등 긴장감이 고조되는 상황에 처하면 자신도 모르게 천천히 심호흡을 하며 마음을 가다듬으려 한다. 정신의학에서는 공황장애와 같은 불안장애 환자에게 복식호흡을 치료법으로 활용하기도 한다. 잠시라도 숨을 쉴 수 없다는 느낌을 갖게 되면 심한 공포감을 느끼게 된다. 그래서 호흡과 뇌기능, 특히 정서 상태는 깊은 관련이 있는 듯하다. 뇌 속에 호흡을 조절하는 부위가 있다는 것이 밝혀진 것은 지금으로부터 25년 전이다. 잭 펠드먼 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 교수는 뇌간에서 호흡을 조절하는 3000여개의 신경세포를 발견해 ‘뵈트징어 복합체’라고 명명했다. 이렇게 호흡중추를 발견했지만 당시만 해도 여전히 한숨, 하품, 킁킁거림, 웃음, 울음 등 다양한 호흡패턴이 어떻게 발생하는지 밝히진 못했다. 또 호흡중추의 신경세포체인 ‘뉴런’들이 뇌의 다른 부위와 어떻게 상호작용하고 있는지 규명하지 못해 호흡과 신체, 정신과의 연관성은 여전히 미스터리였다. 지난해 초 펠드먼 교수는 마크 크라스노 미국 스탠퍼드의대 교수와 호흡중추 내에서 ‘한숨’을 유발하는 뉴런들을 찾아냈다. 최근 크라스노 교수팀은 호흡중추의 뉴런을 유전학적 방법으로 조사해 각성 유도 효과가 있는 뉴런을 밝혀냈다. 이 뉴런들은 호흡중추 내 다른 뉴런들의 신호를 모니터링하면서 빠른 호흡이 감지되면 각성 센터인 ‘청반’이라는 뇌 부위로 신호를 보내 정신이 번쩍 들도록 만든다. 이어서 청반이 자율신경계를 자극하면 심장이 빠르게 뛰고, 입이 바짝 마르며, 호흡이 빨라짐과 동시에 심리적 불안감이 나타난다. 결과적으로 몸과 마음 모두 높은 긴장 상태가 된다. 이 뉴런들의 기능을 좀더 정확히 알기 위해 해당 뉴런을 제거한 생쥐 모델을 만들어 낯선 환경에 노출시키자 생쥐는 ‘쿨하게’ 아무런 반응을 보이지 않았다. 의식적으로 호흡을 천천히 함으로써 이 뉴런들의 활성화를 차단하면 청반의 안정화를 유도할 수 있고 긴장과 스트레스 반응을 최소화할 수 있다는 뜻이다. 생쥐의 두뇌 속 깊은 곳에 모여 있는 신경세포체가 생각하고, 느끼고, 행동하는 것까지 폭넓게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 사람을 대상으로 호흡과 정서 상태의 관계를 설명하는 연구 결과도 최근 발표됐다. 제이 고트프리드 노스웨스턴대 교수팀은 피험자를 모집해 호흡센서를 부착한 상태로 컴퓨터 화면에 0.1초 동안 나타나는 얼굴 사진의 정서 상태를 판단하거나 기억력을 측정하는 테스트를 진행했다. 그 결과 놀랍게도 공포에 대해 빠르고 정확하게 반응하는 것은 주로 숨을 들이마실 때였다. 긴박한 상황에서 의식적으로 코로 숨을 들이마심으로써 반응속도를 빠르게 할 수 있다는 뜻이다. 반대로 긴장을 늦추고 싶을 때는 날숨을 천천히 내뱉음으로써 공포를 담당하는 부위의 활성도를 낮출 수 있을 것이다. 일반적으로 숨을 쉬는 것은 우리 몸에 산소를 공급하기 위한 행동으로 알려졌다. 하지만 우리는 경험적인 지혜로 숨을 통해 마음을 다스리기도 한다. 숨의 속도와 숨 쉬는 방법을 조절해 긴장을 줄이고 평정심을 유지한다. 심장이 일정한 리듬으로 뛰고 있듯 호흡도 일정한 리듬으로 나타난다. 한 가지 다른 점이 있다면 심장의 리듬은 마음대로 조절할 수 없지만, 호흡은 상당 부분 의식적으로 조절할 수 있다는 점이다. 요즘 부쩍 평정심을 찾고 감정에 치우치지 않는 냉철한 판단을 하는 것이 필요하다는 생각이 든다. 바쁜 일상 속에서 잠시 눈을 감고 깊은 심호흡을 해 보는 것은 어떨까.

‘FABP7’ 유전자 없는 사람이 더 숙면 생체시계 유전자 ‘CRY1’ 돌연변이 땐 수면 장애 발생… 수면 패턴도 불규칙 “불면증, 유전자 치료로 고칠 날 올 것”햇살이 따뜻한 봄이면 시도 때도 없이 졸음이 쏟아지는 춘곤증에 시달리는 사람들이 많다. 춘곤증은 환경변화로 인한 신체 적응과정이다. 이 때문에 1~2주 정도 지나면 사라지는 경우가 많은데 간혹 한 달 이상 지속되는 이들도 있다. 다양한 요인의 스트레스 때문에 불면증과 수면 부족에 시달리는 이들이 늘고 있기도 하다. 실제로 한 통계에 따르면 국내 불면증 환자는 400만명에 이르며 이 가운데 80% 이상은 불면증이 1년 이상 지속돼 수면 치료가 필요한 상태라고 한다. 잠은 생명을 유지하고 살아가는 데 필수적일 뿐만 아니라 고갈된 신경전달물질을 보충해 활발한 뇌 활동을 할 수 있게 도와주기도 한다. 뇌과학의 발달은 잠이 우리 몸과 뇌에 미치는 영향에 대해 많이 알려줬지만 빙산의 일각일 뿐이다. 이 때문에 “만약 잠이 우리 몸에 정말로 중요한 기능을 하지 않는다면 진화가 만들어 낸 가장 큰 실수”라고 말하는 생물학자들도 있다. 이런 가운데 잠의 비밀을 풀어낼 단초를 제공하는 논문들이 잇따라 발표돼 주목받고 있다. 미국과 일본 공동연구진은 포유류의 뇌에 있는 ‘제7형 지방산 결합 단백질’(FABP7)이 수면의 질을 결정한다는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 5일자에 발표했다. 연구에는 미국 워싱턴주립대 의대, 펜실베이니아대 의대, 위스콘신 매디슨대, 일본 이화학연구소(리켄) 뇌과학연구소, 시가대 의대, 도호쿠대 의대 연구진이 참여했다. 연구팀은 FABP7 유전자를 제거한 생쥐와 일반 생쥐의 수면 패턴을 비교해 본 결과 FABP7 유전자가 없는 생쥐들이 훨씬 숙면을 취한다는 것을 발견했다. FABP7 유전자가 사람의 숙면에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 일본 오사카 지방의 한 무역회사에 근무하는 성인 남성 310명의 수면패턴과 DNA 분석을 실시했다. 그 결과 FABP7이 부족하거나 손상된 사람이 깊은 잠을 잔다는 사실을 알게 됐다. 이 현상은 초파리 실험에서도 확인됐다. 또 미국 록펠러대, 코넬대 의대, 터키 빌켄트대 공동연구진은 생체시계 유전자인 ‘CRY1’에 돌연변이가 생기면 수면 장애가 발생하거나 수면 패턴이 바뀐다는 연구 결과를 세계적 권위의 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 6일자에 발표했다. 새벽 늦게 자고 아침에 일어나기 힘들어하는 ‘올빼미형 인간’의 수면패턴과 DNA를 분석한 결과 이는 일종의 수면 지연장애로 판단했다. 연구팀이 터키인 6개 가구의 수면패턴을 분석한 결과 올빼미형 인간들은 CRY1 유전자에 돌연변이가 발생해 있어 늦은 시간에 잠자리에 들었고 수면패턴도 불규칙하다는 사실을 밝혀냈다. 제이슨 가트너 워싱턴주립대 의대 교수는 “잠은 진화 과정에서 동물의 유전자에 새겨진 일종의 문양으로, 이번 연구를 통해 모든 종들이 공통적으로 갖고 있는 수면 메커니즘이 있다는 것을 추정할 수 있다”며 “심한 불면증 환자를 유전자 치료로 고치는 날이 올 것”이라고 말했다. 마이클 영 록펠러대 유전학 교수는 “유전적 문제가 있다고 해서 수면 패턴을 바꿀 수 없는 것은 아니다”라며 “불규칙한 수면 패턴과 습관을 바꾸려는 노력과 잠자리 환경을 개선한다면 수면 문제를 일정 부분 해결할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매일 아침 학교 혹은 직장에 늦는 것이 버릇인 사람들, 혹은 매번 친구와의 약속에서 늦는 바람에 약속 시간을 정하는 것이 무의미한 사람들이 있다. 유독 습관적으로 지각하는 사람들의 이유는 무엇일까. 미국 심리학 전문지 ‘사이콜로지 투데이’는 2016년 워싱턴대학의 연구진의 연구결과를 인용해 매번 지각을 면하지 못하는 사람들의 심리를 소개했다. 연구진은 피실험자에게 특정 미션을 주고 제한시간을 뒀다. 예컨대 퍼즐이나 페이스북 타임라인을 훑어보는 것처럼 시간 가는 줄 모르고 하기 쉬운 미션을 주고 제한시간을 얼마나 준수하는지 확인한 것. 그 결과 ‘미래 계획 기억력’이 더 뛰어난 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 제한 시간을 잘 지켜 미션을 수행하는 성향을 보였다. 미래 계획 기억력이란 미래에 해야 할 일에 대한 기억으로, 친구와 만나기로 약속한 시간이나 지금 하고 있는 일 다음에 해야 할 중요한 업무 등에 대한 기억력을 뜻한다. 연구진이 이와 관련해 내놓은 개념은 ‘시간 의존적인 미래 계획 기억’(Time-Based Prospective memory)으로, 일명 TBPM이다. TBPM 능력이 높은 사람은 미래에 대한 계획을 철저하게 세우고 이를 잘 기억하기 때문에 시간을 안배하는 능력이 뛰어나다. 또 하루 24시간 전체를 기준으로 시간을 잘 배분하기 때문에, 차가 막히는 상황에 대비해 일찍 나서는 등의 행동이 가능하다는 것이다. 반면 TBPM이 낮은 사람은 다음 미션을 아예 기억하지 못하거나, 다음 미션 전에 ‘하나만 더’라는 생각으로 다른 일을 더 하려다가 지각을 피하지 못하는 경향이 강했다. 이와 관련해 미국 매사추세츠대 뇌과학 전공의 수잔 화이트본 교수는 “교통체증과 같은 잠재적인 문제를 고려해 하나의 장소에서 다음 장소로 이동하는데 걸리는 정확한 시간을 예측하는 능력이 중요하다”면서 “TBPM이 높은 사람은 시간을 더 자주, 정확하게 확인하는 경향이 있다”고 분석했다. 이어 “약속 시간보다 지나치게 일찍 혹은 늦게 도착하는 사람들은 ‘시간 추정치 편견’(time estimation bias)을 가지고 있다”고 덧붙였다. 즉 장소를 이동하거나 어떤 일을 할 때 걸리는 시간을 잘못 추정할 경우 지각을 피하기 어렵다는 것. 사이콜로지 투데이가 연구결과를 인용해 설명한 ‘시간적 추정치 편견’을 줄일 수 있는 방법 3가지는 다음과 같다. ▲1. 시간을 주기적으로 체크할 것 ▲2. 해야 할 일에 대한 계획을 짤 것 ▲3. 해야 할 일이나 약속을 앞두고 ‘하나만 더’라는 유혹을 뿌리치고, 어떤 일을 수행하는데 걸리는 시간을 반드시 추정해 볼 것. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

뇌 속에 또 다른 뇌가 있다/장동선 지음/염정용 옮김/아르테/352쪽/1만 6000원2015년 한 영국인 여성이 자신의 옷을 찍어 소셜미디어 텀블러에 올리고 ‘이 옷이 흰색-황금색인가, 아니면 파란색-검은색인가?’라는 질문을 던졌다. 순식간에 디지털 세상은 그 옷의 색상 논쟁으로 떠들썩했다. 이 사례에서 눈여겨볼 것은 실제의 색 조합이 무엇인지가 아니었다. 결정적인 논점은 물리학적으로 정확하게 동일한 빛의 파장이 우리 눈에 도달한다 해도 우리는 색에 대해 서로 다른 인상을 지각한다는 것이다. 이런 일이 가능한 것은 바로 뇌 때문이다. ‘뇌 속에 또 다른 뇌가 있다’의 저자는 “무엇을 보고 있는지는 관찰자의 눈보다는 오히려 뇌의 판단에 달려 있다”고 말한다. 인간의 뇌와 행동의 메커니즘을 탐구한 저자에 따르면 뇌는 눈이 보내 주는 모든 영상들을 지금까지의 경험들을 통해 해석하는 기관이다. 색을 인식하고, 움직임을 해석하는 일, 누군가에게 호감을 갖거나 혐오감을 갖는 것도 마찬가지로 경험이 중요하게 작용한다.저자는 우리의 뇌가 특별한 이유를 ‘착시현상’에서 찾는다. 착시현상은 감각기관이 제공하는 일부 정보를 이미 저장해 놓은 경험들과 결합하는 뇌의 특성 때문에 일어난다. 뇌는 축적된 정보들을 바탕으로 정보를 분류하고 지각하며 순식간에 판단을 내린다. 저자는 “우리들 모두는 살아가는 동안 완전히 서로 다른 경험을 쌓고 이것들을 뇌에서 서로 다른 방법으로 서로 연결시키기 때문에 두 사람이 정확히 똑같은 것을 맛보고, 듣고, 냄새 맡는 일은 결코 없을 것”이라고 강조한다. 저자는 이제 막 태어나 세상을 알아가기 시작하는 신생아에서부터 뇌의 진화를 설명한다. 아기로 태어나 성인이 되는 긴 시간 동안 우리의 뇌는 색, 형태, 모습과 같은 기본적인 것들을 다양한 카테고리로 나눠 해석하는 법을 배운다. 그리고 우리도 모르는 사이에 우리의 뇌는 이런 경험들을 토대로 세상을 인지하는 법을 배운다. 태어나는 순간부터 사회 구성원으로 살아가는 과정 속에서 우리의 뇌는 매 순간 경험들로부터 새롭게 형성된다. 따라서 완고하거나 유연한 뇌의 비밀은 경험의 폭에 있다는 설명이 가능하다.경험이 쌓이면서 무엇을 어디에 어떻게 저장할지 뇌 안의 방을 정리하는 법도 차차 배운다. 우리의 뇌가 이렇게 경험들을 비교하고 정리해야 하는 것은 바로 다른 뇌들과 소통하기 위해서, 즉 다른 사람들과 관계를 맺기 위해서라고 저자는 주장한다. 저자는 이처럼 공존하는 삶을 위해 진화한 뇌의 메커니즘을 심리학, 인지과학, 뇌과학 분야에서 이뤄진 45건의 실험 사례를 소개하면서 설득력 있게 전달한다. 저자에 따르면 우리의 뇌는 다른 사람들의 뇌를 복사해 우리의 뇌 속에 넣고 다른 뇌가 어떻게 작동하고 어떤 생각을 하는지, 어떤 감정을 느끼는지를 연구하고 이에 걸맞게 판단하려는 경향이 있다. 저자는 “우리 뇌를 가장 행복하게 만들어 주는 것은 결국 다른 사람들”이라며 이는 “우리의 뇌가 다른 사람과 소통하고 관계를 나누기 위해 진화했기 때문”이라고 설명한다. 저자는 “우리는 모두 ‘사회적 뇌’를 지니고 있다”면서 “우리는 늘 사회적 공존을 위해 노력하고 있고 우리 뇌의 발달은 평생 이 목표를 향해 나아간다고 할 수도 있다”고 강조한다. 독일 하이델베르크에서 태어나 독일과 한국을 오가며 성장한 저자는 독일 콘스탄츠대학과 미국 럿거스대학 인지과학연구센터에서 석사 과정을 마쳤고, 독일 막스플랑크 바이오사이버네틱스연구소에서 사회인지신경과학 전공으로 박사 학위를 받았다. 그가 처음 쓴 이 책은 독일 아마존 과학분야 베스트셀러에 올랐다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

점잖아 보이는 사람도 소싯적 친구를 만나면 본색이 나타난다. 아무도 모르는 비밀스러운 집단 기억을 공유할 수 있기 때문이다. 어린 시절 친구들과의 만남이 유쾌할 수밖에 없는 이유이기도 하다. 그런 친구들과 ‘기억’에 대해 재미있는 경험을 했다. 혈기 왕성한 중고등학교 시절 껌 좀 씹어 보고 주먹질 한 번 안 해 본 사람이 누가 있으랴만 친구들과의 술자리에서 자리에 없는 A군에 대한 얘기가 나왔다. 그와 주먹을 몇 번 주고받았던 이야기가 나왔는데 누가 먼저 싸움거리를 만들었냐가 논란이었다. 친구들은 얘기가 다 달랐다. A와의 친소 관계에 따라 서로 다른 기억을 갖고 있었다. 결국 자리에 없는 친구들에게 전화까지 걸어 이야기를 맞춰 보니 나와 친했던 이들의 기억이 잘못됐다는 것을 알았다. ‘머리 나쁜 녀석이 쓸데없는 것만 기억한다’는 비아냥을 들을 정도로 나름 ‘카메라’같이 선명한 기억력을 자랑했는데 이런 일이 있을 수 있다니…. 사실 뇌과학과 심리학에서는 사람의 기억은 카메라와는 차이가 있다는 것을 알려 주고 있다. 기억은 조작될 수 있고 특정 암시가 반복되면 없던 사실까지 자세하게 기억하는 어처구니없는 일도 나타난다. 사람이란 존재가 외부로부터의 영향을 지속적으로 반복해 받으면 자신의 진짜 기억이라고 굳게 믿는 피암시성에 취약하기 때문이다. 실제로 지난해 말 영국 워릭대 심리학과 연구진은 실험 참가자들을 대상으로 경험하지 않은 사건을 반복적으로 상상하도록 한 결과 절반 이상이 ‘거짓 기억’을 사실로 받아들였다는 연구 결과를 발표하기도 했다. 최근에는 소셜네트워크서비스(SNS)를 통해 무차별적으로 확산되는 ‘가짜 뉴스’들이 집단 기억을 왜곡시켜 심각한 사회문제를 야기할 가능성이 커지고 있다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’도 이달 초 ‘페이스북과 가짜 뉴스, 친구들이 당신의 기억을 어떻게 포장하는가’라는 제목의 특집 기사로 이 문제를 다뤘다. 과학자들은 반복해서 가짜 뉴스에 노출될 경우 인간의 뇌는 이를 사실로 받아들일 뿐만 아니라 뇌 신경망도 비슷한 내용은 무조건 받아들이는 방향으로 변하게 된다고 지적하고 있다. 더군다나 자신과 비슷한 성향의 사람들이 이야기하는 가짜 뉴스들은 더 쉽게 개인의 기억으로 받아들이게 된다. 과학자들이 제시하는 ‘가짜 뉴스’의 유일한 해독제는 개인의 신념과 정반대의 정보도 꾸준히 접하는 것이다. 올바른 정보를 바탕으로 한 집단기억과 신념은 결속력을 강화하는 데 도움이 되겠지만 잘못된 정보를 바탕으로 한 집단기억은 불행한 결과로 이어질 수 있다. 사실 가짜 뉴스는 집단기억을 왜곡시켜 하나로 만들려는 전체주의적 속성을 내포하고 있다. 평균과 표준편차를 벗어나는 생각은 불순하다 해서 받아들이지 못하고 모난 돌에 정을 때리는 우리 사회는 가짜 뉴스가 확산되기 좋은 최적의 환경이다. 거짓은 항상 매력적이다. 그렇지만 거짓으로 뇌를 속이는 사회는 뇌과학 입장에서 보면 ‘정보 마약’을 지속적으로 집단에 주입하는 건강치 못한 사회다. edmondy@seoul.co.kr

뇌과학자들 사이에서 ‘의식’은 연구하기 어려운 주제로 악명이 높다. 의식은 어려운 철학적 질문과 연결된 연구주제여서 정의하는 것부터 난해하다. 하지만 최근 뇌 과학의 발달로 의식에 관한 연구도 신경생물학적 접근이 가능해졌고 조금씩 그 비밀이 밝혀지고 있다. 지난 2월 미국 메릴랜드주의 베데스다에서 열린 ‘브레인 이니셔티브’ 회의에서 한 연구결과에 이목이 집중됐다. 크리스토프 코흐 앨런뇌과학연구소장은 진기한 뇌 사진 한 장을 공개했다. 생쥐의 뇌에서 ‘클라우스트룸’이라는 부위의 신경세포 3개의 전체 경로를 영상화한 사진이었다. 단 3개의 신경세포 가지가 생쥐 뇌 전체를 빙둘러 복잡한 가지를 펼치고 있는 모습은 경이로웠다. 이 신경세포가 다양한 뇌 부위와 긴밀한 연결구조를 갖고 있다는 것은 클라우스트룸이 의식현상과 긴밀하게 연결돼 있음을 보여주는 소견이다. 클라우스트룸은 대뇌의 껍질에 해당하는 ‘피질’ 안쪽의 회백질 틈에 얇은 종이처럼 펼쳐진 신경세포의 무리를 가리키는 말이다. 대략적인 해부학적 위치는 관자놀이와 귀의 중간쯤이다. 최신 시각화 기술을 이용해 대뇌피질의 거의 모든 부분이 클라우스트룸으로 신경섬유를 주고받고 있음이 확인됐다. 크리스토프 코흐와 DNA를 발견한 프란시스 크릭은 이 부위에 의식이 존재할 것이라고 예측해 왔다. 하지만 클라우스트룸은 매우 얇은 신경세포 층으로 이뤄져 있고 전기적 신호가 강한 ‘뇌섬엽’과 ‘조가비핵’ 사이에 위치해 구조와 기능 연구가 쉽지 않았다. 2014년 이런 가설을 지지하는 증례가 발표됐다. 코우 베이시 조지워싱턴대 교수는 난치성 간질을 앓고 있는 54세 여성의 간질 부위 수술을 위해 뇌심부에 전기 자극을 주면서 환자의 반응을 테스트했다. 전기자극이 클라우스트룸에 가해지자 의식적 행동이 중단되고 주변의 자극에 전혀 반응하지 못하는 상태가 됐다. 환자는 전기자극이 멈추면 즉시 정상적인 상태로 돌아왔고 의식 소실을 기억하지 못했다. 의식소실이 있을 때 뇌파상 간질파는 관찰되지 않아 간질발작은 아닌 것으로 확인됐다. 베이시 교수는 인공적인 전기자극으로 클라우스트룸의 기능이 방해받을 때 의식이 소실된 것으로 보아 이 부위가 통합적 의식과 관련된 뇌활동이 일어나는 부위라는 가설을 지지했다. 그렇다면 의식은 어떻게 측정할 수 있을까. 마르셀로 마시미니 밀라노대 박사는 감각이나 행동적 반응과 무관하게 의식을 측정하는 방법을 개발했다. 피험자의 뇌신경에 자기장을 이용해 자극을 준 뒤 이에 대한 뇌의 반응을 뇌파로 측정해 ‘교란 복잡 지수’(PCI)라는 것을 산출했다. 예를 들어 각성상태처럼 의식 수준이 높은 상태에서 PCI는 0.6 전후이고, 깊은 수면상태에서는 0.2 전후로 나온다. PCI를 이용하면 각성상태와 수면상태, 마취상태는 물론 의식은 정상적이지만 표현은 불가능한 ‘감금 증후군’도 뚜렷하게 구별할 수 있다. 데카르트는 모든 것을 의심하되 의심할 수 없는 하나의 명제는 ‘나는 생각한다. 고로 존재한다’라고 했다. 내가 생각하는지, 아닌지 알기 위해서는 의식이 필요하다. 따라서 ‘나는 (나의 생각을) 의식한다. 고로 존재한다’라는 말이 더 정확한 말일지 모르겠다. 최근 의식에 대한 뇌 과학은 상당한 진보를 이뤘지만 아직 모르는 것이 더 많은 미지의 영역이다. 한 가지 분명한 것은 뇌 과학의 발달이 언젠가는 의식의 발생 과정과 원리를 이해해 인간을 더욱 인간답게 이해하고 의식의 장애를 일으키는 질환을 극복하는 데 도움을 줄 것이라는 점이다.

인간을 읽어내는 과학/김대식 지음/21세기북스/348쪽/1만 8000원저자의 이름이 익숙하다. ‘알파고’ 충격 이후 인공지능에 대한 담론이 펼쳐질 때마다 등장했던 바로 그이다. 책은 뇌과학자인 저자가 인문학 아카데미인 ‘건명원’에서 한 강의 내용들을 하나로 묶은 것이다. 인간은 누구나 이중적이다. 창조적이면서 파괴적이고, 복잡한 듯하면서도 단순하다. 인류 역사상 가장 오래된 이야기 중 하나로 꼽히는 길가메시 서사시를 예로 들자. 대략 5000년 전 바빌로니아에서 전해왔다는 이야기의 결론은 뜻밖에 단순하다. ‘누구나 다 죽으니 놀고 먹고 즐기며 의미 있는 현재를 보내라’이다. 뇌도 비슷하다. 뇌는 대단한 진화의 과정을 겪었다. 점점 커지는 뇌 용량을 해결하기 위해 뇌가 완성되지 않은 채로 태어나기도 하고, 그도 모자라 뇌를 구기기도 하고, 지금처럼 구겨진 뇌를 겹치고 또 겹치기도 했다. 그렇게 복잡하게 진화해 왔지만, 명망가조차 운전하다 느닷없이 욕을 내뱉는 단순하고 동물적인 반응을 보이기도 한다. 왜? 뇌는 대체로 세 개의 층으로 나뉜다. 맨 아래층은 도마뱀도 갖고 있는 뇌다. 주로 먹고살기 위해 기능한다. 이후 해마 같은 기관이 생겼다. 여기에는 과거의 경험을 기억으로 저장해 둔다. 어지간한 포유류라면 여기까지는 갖고 있다. 인간은 하나가 더 있다. 피질이다. 주로 미래를 예측하는 기능을 한다. 그런데 문제가 있다. 한번에 7~9개의 생각밖에 할 수 없다는 것이다. 운전하다 보면 기어를 넣고 음악을 듣는 등 9개가 넘는 일을 해야 한다. 용량 허용치를 벗어나다 보니 동물적인 반응을 보이게 된다. 책은 과학을 말하고 있지만 다분히 사유적이고 철학적이다. 저자는 특히 존재의 의미에 대한 흥미로운 담론들을 많이 건넨다. ‘나는 영원한 존재인가’처럼 철학적인 질문들을 던지고 이를 과학적으로 알기 쉽게 설명해 준다. 예컨대 이런 거다. 당신과 난 ‘과학적으로’ 영원히 살 수 있다. 유전자를 통해 내가 자손 대대로 전승될 테니 말이다. 그런데도 사람들은 죽음을 두려워한다. 아플까 봐서라면 차라리 논리적으로 합당하다. 한데 자아의 영원한 소멸 때문이라면 이는 이해할 수 없는 결론이다. 139억년에 달한다는 우주의 역사 중 99.999…%에서 당신과 나의 존재는 없었다. 내가 없을 때도 우주는 잘 돌아갔고, 설령 내가 100년을 살다 간다 해도 잘 돌아갈 것이다. 우주에서 나를 더하거나 빼도 아무런 의미가 없다는 뜻이다. 그러니 우주의 역사에서 보면 죽음을 두려워할 필요는 없다는 식으로 책은 논지를 이어 간다. 손원천 기자 angler@seoul.co.kr

어떻게 질문할 것인가/김대식 지음/민음사/334쪽/1만 8000원대중적인 글쓰기로 인기를 끌고 있는 뇌과학자가 자신에게 참신한 영감을 줬던 책들을 소개한다. 저자는 남들이 제시한 답에 집착하기 보다는 더 큰 차원의 통찰에 이르기 위해 새로운 질문을 찾으라고 말한다. 그 통로는 바로 책이다. 저자는 시대에 맞는 여러 화두로 떠올려지는 문학가, 학자 등의 저작들을 소개한다. 예를 들면 우리가 경험하고 기억하는 현실이 누군가의 시뮬레이션일 가능성을 제시한다. 대중들은 영화 ‘매트릭스’(1999)를 떠올리기 쉬운데 저자는 이 영화가 개봉하기 55년 전에 아르헨티나 문호 호르헤 루이스 보르헤스가 자신도 누군가의 꿈 속 존재라는 것을 깨닫는 마법사를 주인공으로 한 단편 ‘원형의 폐허들’을 소개하는 방식이다. 증강현실, 가상현실 등 허구와 현실 경계가 점차 모호해지는 오늘날의 통찰 등이 볼만하다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

상당수의 운전자가 차에 현재의 위치가 어디인지 그리고 목표 장소까지 어떻게 가야 하는지 알려주는 내비게이션을 두고 있다. 사람의 머릿속에도 이런 내비게이션과 비슷한 역할을 하는 세포가 있다. 지도나 GPS 같은 기능을 하는 장소세포 일명 ‘GPS 세포’는 자신의 몸이 현재 어느 위치에 있는지 인지하도록 한다.한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 세바스티앵 로이어 박사와 고려대 심리학과 최준식 교수 공동연구팀은 공간과 사건을 인식하고 기억하는 장소세포가 어떻게 작동하는가를 처음으로 밝혀냈다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 20일자에 실렸다. ●해마 속 세포, 내 몸 어딨는지 알려줘 장소세포는 기억과 관련한 해마 부위에 있는 신경세포로 행동인지신경과학 분야의 가장 주목받는 연구 주제로 알려져 있다. 1971년 장소세포의 존재가 처음 밝혀졌고 2014년에는 장소세포를 발견한 과학자들에게 노벨생리의학상이 돌아가기도 했다. 하지만 장소세포의 존재 이외에 공간 속에서 위치를 어떻게 인지하는지에 대한 구체적 기능과 메커니즘이 지금까지 밝혀지지 않았다. 연구팀은 해마에 미세전극을 삽입한 생쥐가 거칠거나 부드러운 혹은 울퉁불퉁한 바닥 등 다양한 재질로 만든 러닝머신을 걷도록 하면서 뇌 신경활동을 기록했다. 그 결과 장소세포는 공간적 정보와 비공간적 감각정보를 기록하는 두 종류로 이뤄져 해마의 상하층으로 질서정연하게 배열된 것을 밝혀냈다. 지금까지 장소세포는 단일한 형태와 메커니즘으로 작동하면서 수평적 위치에 따라 다른 기능을 수행하는 것으로 추정됐다. 이번 연구에서 깊이에 따른 수직적 분포에 따라 기능을 달리한다는 것을 새롭게 찾아냈다. ●기억 관련 질병 치료·AI 개발 활용 로이어 박사는 “이번 연구는 동물과 인간에게서 기억이라는 기능을 담당하는 해마가 장소와 관련된 추상적 정보를 어떻게 처리하는지 이해하는 데 한발 더 다가섰다”며 “치매나 기억상실증 같은 기억 관련 질환들의 치료법을 개발하거나 새로운 인공지능(AI) 알고리즘을 연구하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

60대 초반의 부부가 걱정스러운 표정으로 병원으로 들어간다. 부부의 사이는 그리 나빠 보이지 않는다. 그런데 최근 부인이 한밤중에 남편에게 맞아 갈비뼈가 부러졌다고 했다. 이들에게 대체 무슨 일이 있었던 것일까. 남편은 50대 중반부터 잠꼬대가 늘었다고 한다. 한밤중에 큰소리로 싸우는 듯 잠꼬대를 하는가 하면 손발로 허공을 휘젓기도 했다. 수면다원검사를 받은 후 남편은 ‘렘수면 행동장애’로 진단을 받는다. 가상의 사례이지만 정신건강의학과에 드물지 않게 볼 수 있는 병의 양상이다. ‘렘수면’이란 수면 중 뇌활성이 각성 상태와 비슷하게 변화하면서 안구의 빠른 움직임이 나타나는 시기를 가리킨다. 전체 수면 시간의 20% 정도를 차지하고 보통 이 시기에 꿈을 꾼다. 꿈속에서 달리고 싸우고 도망가는 등 희로애락을 경험한다. 이쯤에서 한 가지 의문이 생긴다. 우리의 뇌는 이런 내용들을 생생하게 경험하면서 움직이도록 명령하고 있는데 어떻게 우리는 꼼짝하지 않고 누워 잠을 자고 있는 것일까. 해답은 렘수면 때 일어나는 특별한 현상에 있다. 바로 ‘렘수면 무긴장’이라는 현상이다. 렘수면이 존재하는 동물들은 모두 렘수면과 함께 근육의 긴장도가 사라져 축 늘어진 상태가 된다. 즉, 렘수면이 시작되면 뇌신경에서 어떤 운동명령이 떨어져도 그 신호가 최종 목적지인 근육까지 전달되지 않는다. 이제 독자들도 눈치챘을 것이다. 렘수면 무긴장 현상이 나타나지 않는 병적 증상이 바로 렘수면 행동장애인 것이다. 1986년 카를로스 솅크 박사와 마크 마호월드 박사가 최초로 렘수면 행동장애에 대한 공식적인 학술보고를 한 이래로 병의 경과와 치료에 대해 많은 보고들이 이어졌다. 프랑스 리옹 뇌과학 연구센터의 파트리스 포흐 박사팀은 중뇌덮개의 한 영역에서 ‘글루타메이트’라는 물질 분비를 억제하자 실험쥐가 렘수면 단계에서 눈을 감은 채로 음식을 찾거나 먹는 시늉을 하고 뛰거나 점프하려는 동작까지도 보였다고 보고했다. 최근 수면의학자들은 렘수면 행동장애가 있는 상당수의 환자에서 파킨슨병이나 루이체 치매 등의 신경퇴행성 질환이 나타나는 현상에 주목하기 시작했다. 우리나라와 미국, 캐나다, 스페인 등 세계 각지에서 이 질환에 대한 추적관찰이 이뤄졌는데 진단 5년 뒤에 18~35%의 환자에서 신경퇴행성 질환이 발생하는 것으로 보고됐다. 10년 이상의 관찰에서는 80% 이상의 환자가 신경퇴행성 질환을 경험했다. 필자가 국내 자료를 분석한 결과에서는 5년째는 18%로 외국에 비해 낮지만 6년째는 35%로 급격히 높아졌다. 이처럼 렘수면 행동장애는 그 자체도 위험하지만 5~10년 뒤에 파킨슨병 등 신경퇴행성 질환이 발생할 가능성이 높으므로 정확한 진단을 받고 치료를 받는 것이 중요하다고 할 수 있다. 렘수면 행동장애의 증상 자체는 약물치료를 통해 조절할 수는 있지만 안타깝게도 현재까지는 신경퇴행성 질환으로의 이행을 예방할 수 있는 약은 개발하지 못했다. 다만 살충제, 흡연, 허혈성 심장질환, 스테로이드 흡입제 사용 등의 외적 요인들이 신경퇴행성 질환으로의 이행을 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 건강한 생활 습관을 갖는 것이 무엇보다 중요하다. 렘수면행동장애는 단순히 잠꼬대가 심한 상태가 아니며 정확한 진단과 치료가 필요한 중추신경계의 질병임을 인식할 필요가 있다. 아직은 병의 원인과 치료법에 대한 이해가 완전하지 않지만 임상의학과 뇌과학이 융합해 질환 극복을 위해 노력을 하고 있기에 머지않은 미래에 희망적인 소식이 들려오길 바란다.

‘화성남‘, ‘금성녀’는 남녀가 서로 다른 행성에서 온 것처럼 사용하는 언어구조나 사고방식이 다르다는 것을 빗댄 말이다. 그뿐만 아니라 여자는 다른 사람과 소통, 언어 분야에 강점을 보이고 남자는 공간인지 능력이 우수하며 수학과 논리적 사고에 능하다고 알려져 있다. 남녀의 뇌 구조가 다르다는 속설에서 비롯된 것인데 최근 미국 연구진이 남자 뇌, 여자 뇌가 따로 있지 않다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. ●6726명의 두뇌 부피 등 메타분석 미국 로잘린드 프랭클린대 의과학대학 연구팀이 여성과 남성의 뇌 부피와 구조를 연구한 논문들을 메타분석한 결과 ‘여성과 남성의 뇌 구조가 다르다는 것은 편견에 불과하다’는 결론을 내렸다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘뉴로 이미지’ 2월호에 실릴 예정이다. 연구진은 남성과 여성의 뇌를 연구한 논문 46건에서 남녀 6726명의 두뇌 크기와 부피 등을 메타분석했다. 메타분석은 동일하거나 유사한 연구들을 통계적으로 종합하는 연구분석법이다. 이번 메타분석에는 뇌 자기공명영상(MRI) 자료가 활용됐다. ●남성 뇌 11% 크지만 지적 능력 무관 분석 결과 전체 뇌의 크기와 부피는 남성이 여성보다 11~12% 정도 크고, 동기나 학습, 감정과 관련한 정보를 처리하는 데 중요한 역할을 하는 편도체의 크기도 남성이 약 0.3㎤(10%) 큰 것으로 나타났다. 연구팀은 남성의 뇌 부피와 크기가 큰 것은 단지 남성이 여성보다 전체 골격이나 머리가 크기 때문이며 그런 것들이 남녀의 지적 능력이나 행동에 전혀 영향을 미치지 못한다고 설명했다. 연구팀은 2015년에도 메타분석을 통해 장기기억과 공간개념, 감정 등을 조절하는 해마 부위의 남녀 차이를 분석했는데 이때도 크기와 부피 등에서 차이를 보이지 않는다는 사실을 밝혔다. 라이즈 엘리엇 신경과학과 교수는 “이번 연구는 ‘남자 뇌’와 ‘여자 뇌’는 절대로 존재하지 않는다는 것을 보여주고 있으며 뇌과학적 측면에서도 남성과 여성은 차이점보다는 유사한 부분이 더 많다”며 “그럼에도 불구하고 남자와 여자가 다르다는 느낌은 문화적, 사회적으로 형성된 편견 때문”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국과학기술연구원(KIST)은 뇌과학연구소 신임 소장에 오우택(61) 서울대 약학대학 교수를 임명했다고 3일 밝혔다. 신경과학 분야 권위자인 오 교수는 미국 오클라호마대 의대에서 생리학으로 박사학위를 받고 텍사스대 의대에서 연구원을 지냈다. 현재 한국파스퇴르연구소 이사장과 한국뇌연구협회장 등을 맡고 있다.

‘단장(斷腸)의 미아리 고개’, ‘애끊는 사랑’, ‘환장(換腸)하다’. 이 말들의 공통점은 무엇일까. 마음과 내장을 연결 지은 말이라는 점이다. 오래전부터 사람들은 뇌에서 일어나는 마음의 현상이 장과 관계있음을 직관적으로 파악하는 지혜가 있었던 것 같다. 수년 전부터 뇌과학자들은 장내 미생물과 뇌 기능이 밀접한 연관성이 있다는 점에 주목하고 많은 연구결과를 보고하고 있다. 인체 내부에는 다양한 미생물이 공생 관계를 유지하고 있다. 미생물이라면 병원균부터 떠올리는데 이런 유해균은 전체 미생물의 일부일 뿐이다. 인체의 미생물 수는 인간 전체 세포 수의 10배 이상이며, 미생물의 유전자 수를 합치면 인간 유전체의 수백 배에 이른다. 미생물은 피부, 생식기, 호흡기 등 여러 신체 부위에 존재하는데, 이 가운데 가장 다양하고 많은 미생물이 있는 곳은 위장관이다. 위장관에는 1000여종의 미생물 군집이 ‘미생물-미생물’, ‘인간-미생물’ 간의 상호작용을 하며 존재한다. 이들 미생물 군집이 지니는 유전자 집합체를 ‘마이크로바이옴’이라고 하며 뇌 건강과 밀접한 연관성이 있다. 위장관에서는 5억개의 신경세포 ‘뉴런’이 신경망을 이루고 있다. 뇌를 제외한 다른 장기에 이렇게 많은 뉴런이 존재한다는 점에서 위장관을 ‘제2의 뇌’라고 부르기도 한다. 위장관에서는 세로토닌의 95%, 도파민의 50%를 생산한다고 하니 그렇게 불릴 만하다고 하겠다. 어떻게 마이크로바이옴의 역할을 알아볼 수 있을까. 스웨덴 카롤린스카 연구소의 로첼리스 디아즈 헤이츠 박사는 무균동물을 만들어 이들의 뇌와 행동을 살펴보았다. 무균동물에서는 신경전달 물질의 대사가 증가하고 신경세포 간 연결 형성 능력이 감소하는 것으로 나타났다. 출생 시부터 정상 마이크로바이옴에 노출시키면 같은 유전자를 갖고 있더라도 이런 차이가 정상화됐고 다 자란 뒤에 마이크로바이옴에 노출시키면 뇌와 행동이 정상화되지 않았다. 이 연구 결과를 볼 때 마이크로바이옴이 생후 뇌발달에 필수적인 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 마이크로바이옴과 질환의 연관성에 대한 연구는 새 치료법 가능성을 열어준다는 측면에서 많은 관심을 받고 있다. 자폐증, 우울장애, 불안장애, 조현병 등과의 관련성에 대한 연구결과가 속속 보고되고 있다. 캘리포니아공대의 살키스 매즈매니언 박사는 자폐증 동물모델에서 ‘박테로이데스 프라질리스’라는 장내 미생물이 감소한 것을 발견했다. 이 미생물을 동물모델의 장에 넣어주었더니 자폐증 증상이 완화된 것을 확인했다. 또 그는 자폐증을 보이는 개체에는 ‘4-에틸페닐설페이트’라는 미생물 대사물질이 증가돼 있고 이 물질을 정상 생쥐에게 주입했을 때 비슷한 자폐증이 유발된다고 보고했다. 캐나다 구엘프대의 에이미 뉴먼 박사는 야생 다람쥐를 대상으로 스트레스가 장내 미생물에 주는 영향을 연구했다. 스트레스 수준을 나타내는 대변 내 ‘글루코콜티코이드’의 대사물질 양이 많을수록 장내 마이크로바이옴의 다양성은 줄어드는 것으로 나타났다. 이것은 스트레스가 장의 건강에 안 좋은 영향을 준다는 증거가 될 수 있다. 우리말에 ‘속이 편하다’라는 말은 이중적인 의미가 있다. 위장관에 이상이 없어 소화가 잘되고 건강하다는 뜻이 되기도 하고, 마음에 걱정이 없고 스트레스를 받지 않는 상태를 뜻하기도 한다. 최근 과학이 장과 뇌의 관계를 밝히기 전부터 어쩌면 우리는 그 관계를 이미 알고 있었던 것 같기도 하다. 다사다난했던 2016년이 저물고 있다. 2017년 한 해는 속 편한 한 해가 되기를 기원한다.

나는 죽을 때까지 성장하고 싶다(이복실 지음, 클라우드나인 펴냄) 여성가족부 차관을 지낸 이복실 세계여성이사협회 한국지부 이사가 정리한 여성 인재들의 성공 비법. 저자는 마인드셋(사고방식)·태도·전략을 제시한다. 277쪽. 1만 5000원. 음악의 재발견(김형찬 지음, 스코어 펴냄) 음악을 사랑한 사람들의 이야기를 통해 인공지능, 뇌과학, 물리학, 심리학, 미학, 철학, 종교학, 문학, 역사학, 음악치료학, 정치학 등 다양한 관점으로 음악의 효용성을 살펴 나간다. 285쪽. 1만 3800원. 굿바이 사이비 전성시대(박순찬 지음, 비아북 펴냄) 촌철살인의 만평 ‘장도리’의 대한민국 현재사 시리즈의 다섯 번째 책으로 신랄한 풍자와 재치를 담아냈다. 268쪽. 1만 3000원. 장희창의 고전 다시 읽기(장희창 지음, 호밀밭 펴냄) 고전연구가가 건네는 38편의 산문. 고정관념의 더께를 박차고 신화를 해체하는 정신의 꿈틀거림을 보여 준다. 256쪽. 1만 2000원. 빈대는 어떻게 침대와 세상을 정복했는가(브룩 보렐 지음, 김정혜 옮김, 위즈덤하우스 펴냄) 제목 그대로 흡혈곤충 빈대와 인류가 벌여 온 침실 속 공존과 퇴치의 25만년 역사를 조명한 흥미로운 책. 408쪽. 1만 8000원. 미스터리는 풀렸다!(박광규 지음, 눌민 펴냄) 코넌 도일에서 애거사 크리스티를 거쳐 미야베 미유키까지 200년 추리소설사의 미주알고주알 사연들을 소개하는 책. 304쪽. 1만 8000원.