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.

연령별 후두정엽 변화 추적 나이-의사 결정 연관성 첫 분석 ‘보수’는 전통적인 것을 옹호하며 유지하려는 행동양태이고 ‘진보’는 새로운 것이나 변화를 적극적으로 받아들여 사회의 변화나 발전을 추구하는 태도라고 사전은 정의하고 있다. 보통 젊은이들은 변화에 긍정적이고 진보적이며 나이가 들어갈수록 현실 순응적이고 보수적 선택을 한다고 알려져 있다. 실제로 사회 현안을 바라보는 인식이나 대응 자세 등도 나이에 따라 이처럼 다른 양상을 보이고 있다. 뇌과학자와 경제학자, 심리학자로 구성된 국제 공동연구진이 나이가 들수록 보수화되는 경향이 사회구조적 이유 외에 뇌구조 변화에 따른 생체적 이유 때문이기도 하다는 사실을 실험적으로 증명해 주목받고 있다. 미국 뉴욕대, 트리니티칼리지, 예일대 의대, 호주 시드니대 경제학과, 영국 런던대(UCL), 이스라엘 바르일란대 국제 공동연구진은 최근 나이가 들수록 위험 회피 성향이 강해지고 의사 결정이 보수적으로 변한다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 기초과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 18~88세의 건강한 남녀 52명을 대상으로 컴퓨터로 임무수행 게임을 하도록 하고 임무수행에 성공하면 상금을 선택할 수 있는 실험을 했다. 상금은 아무 조건 없이 5달러를 받거나 20달러를 받을 수 있는 당첨 확률 20%의 로또를 받는 두 가지 방식이었다. 피실험자는 이 두 가지 중 하나를 선택할 수 있게 했다. 단순한 조건이었지만 50대 중장년층 이하는 게임을 할 때도 위험 부담이 있는 선택을 하고 상금도 로또를 고르는 사람이 많았다. 반면 50세 이상 노년층에서는 비교적 쉬운 임무를 선택해 게임을 하고 상금도 5달러에 만족하는 비율이 높았다. 연구팀은 게임을 하고 상금을 선택할 때 뇌 활성 부위를 찾기 위해 뇌 스캔과 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. 그 결과 의사 결정을 할 때 오른쪽 후두정엽이 활성화되고, 이 부위의 회백질 양이 적은 사람일수록 보수적이고 위험 부담이 적은 결정을 내린다는 사실을 확인했다. 우측 후두정엽 회백질의 양은 나이가 들수록 감소하는 경향이 있는 만큼 나이가 들수록 보수적인 결정을 내린다고 연구팀은 분석했다.이팻 레비 예일대 의대 교수는 “전 세계적으로 인구 고령화가 빠른 속도로 진행되면서 나이가 의사 결정에 어떤 영향을 미치는지 분석한 첫 연구”라며 “대부분의 의사 결정은 위험과 관련돼 있는데 노령인구에 의한 의사 결정이 정치·경제적으로 어떤 영향을 미칠지 예측하기 위해서는 위험 선호도와 연령 간의 상관관계를 파악하는 것이 중요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계에서 일어나는 신기한 일들을 모아 방영하는 TV 프로그램이나 잡지를 보다 보면 간혹 천국을 경험했다거나 직접 신을 만났다는 얘기들이 나온다. ●뇌 보상중추 과잉 활성화로 나타나 이를 두고 뇌과학자들이 종교적 해석과 별개로 이런 체험들이 사실은 ‘뇌’에서 발생하는 전기자극으로 인해 만들어진 ‘가상현실 체험’이라는 연구 결과를 내놨다. 미국 유타대 생명공학과, 하버드대 뇌과학센터, 매사추세츠종합병원 신경과 공동연구진은 영적, 종교적 체험이 실제로는 뇌의 보상중추가 과잉 활성화되면서 나타나는 현상이라는 사실을 밝혀내고 신경과학 분야 국제학술지 ‘소셜 뉴로사이언스’ 30일자에 발표했다. 연구진은 특히 이 같은 종교적 체험은 뇌의 보상중추가 자극되면서 나타나는 사랑이나 도박, 음악, 약물에 중독되는 것과 비슷한 현상이라고 강조했다. 연구진은 유타주에서 활성화돼 있는 ‘예수그리스도 말일성도교회’ 일명 몰몬교를 믿는 19명의 독실한 남녀 신자를 대상으로 종교적 체험이 가능한 환경을 만든 뒤 종교적 체험과 관련한 설문조사와 뇌에서 어떤 반응이 일어나는지 알기 위한 기능성 자기공명영상(fMRI) 촬영을 실시했다. 연구진은 실험 대상자들이 영적 체험을 할 수 있도록 6분 동안 교회와 관련돼 있는 시청각 자료를 보도록 한 뒤 8분 동안 종교 지도자들의 강연을 듣게 했다. 그다음 8분 동안 경전을 소리 내어 읽도록 하고 12분 동안 종교적 체험을 한 사람들의 간증을 시청하게 한 뒤 8분 동안 경전의 다른 부분을 독송하도록 했다. 그 결과 실험 참가자 대부분이 영적 체험을 했다고 답변했고 종교적 행복감을 느끼는 순간 전전두엽 피질이 활성화되는 것이 관찰됐다. 전전두엽 피질은 감정 조절을 담당하는 뇌 부위로, 이상이 발생할 경우 우울감과 무기력감을 느끼게 된다. 전문가들은 동양권 종교들에서 명상을 강조하는 이유도 전전두엽 부위를 활성화시키기 위한 것이라고 지적했다. 특히 연구진은 영적 체험을 느끼는 1~3초간 뇌의 보상중추가 강하게 반응한다는 사실을 밝혀냈다. 쾌감중추라고도 불리는 보상중추가 자극되면 도파민 분비가 증가해 즐거움과 행복감을 느끼게 해 주는 것으로 알려져 있다. 또 영적 체험을 쉽게 느끼는 이들은 신이나 최후의 심판 같은 추상적인 개념에 쉽게 자극을 받는 성향을 갖고 있다는 사실도 밝혀졌다. ●“뇌, 정신적 부분까지 영향 끼쳐” 제프리 앤더슨 유타대 생명공학과 교수는 “기독교 같은 서구 종교에서 영적 체험에 대한 연구는 이번이 처음”이라며 “이번 연구는 뇌가 정서적, 인지적 영향력뿐만 아니라 영혼이라고 하는 정신적 부분에까지 영향을 미치고 있다는 사실을 보여 준다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

재미가 지배하는 사회/오팡시브 지음/양영란 옮김/갈라파고스/360쪽/1만 8000원 현대인의 일상 패턴을 상상하는 것은 어렵지 않다. 하루 종일 주어진 일을 하고 저녁 시간에 집으로 돌아와 텔레비전 앞에 앉아 리모컨을 누른다. 드라마나 오락프로그램, 스포츠 중계를 보고 뉴스를 시청한다. 프로그램들 사이의 광고나 쇼핑채널을 보고 소비를 하고 휴가 때면 여행사의 상품을 구입해 관광을 한다. 우리가 무의식적으로 향유하는 대중문화가 자본주의를 유지하고 강화하기 위해 기획된 메커니즘이라면 쉽게 동의할 수 있을까? ‘재미가 지배하는 사회’는 우리 시대의 신화라고 할 수 있는 광고와 텔레비전, 스포츠, 관광이 어떻게 자본주의 지배논리를 대중에 주입하는지, 공동체의 일원인 대중이 어떻게 점차 무분별한 소비자로 파편화되는지를 파헤친다. 프랑스의 좌파단체 오팡시브 리베르테 소시알(OLS)이 펴내는 문화비평 계간지 ‘오팡시브’에 실린 평론과 대담을 묶은 건조한 문화비평서다. 책은 ‘텔레비전을 깨부수자’는 선동적인 구호로 시작한다. 사람들은 텔레비전이 즐거움을 주는 동시에 교육적인 역할도 한다고 생각하지만 텔레비전은 우리의 정신에 세뇌와 비슷한 효과를 미친다. 이처럼 텔레비전은 불과 몇십년 사이 의미와 사회적 규범, 집단 상상력 등을 생산해 내는 활동을 독점하고 있다. 자본주의 체제가 원활하게 기능하기 위해 반드시 필요한 광고는 보다 더 집요하게 우리의 신경정신망을 파고든다고 책은 지적한다. 사람들은 필요해서 어떤 물건을 사는 게 아니라 광고를 보고 물건을 사기 위해 필요 없는 필요를 만들어낸다. 광고는 선택의 자유를 들먹이며 소비를 부추기고 개성을 찾고 싶으면 새로운 제품을 사라고 유혹한다. 광고 효과를 극대화시키기 위해 심리학, 인문과학, 뇌과학이 광고제작자들과 협력하고 있다는 점을 책은 강조한다. 텔레비전과 광고가 자본주의를 유지한다면 스포츠는 자본주의적 질서를 체화시키는 수단이다. 사람들은 스포츠를 통해 경쟁, 승자독식, 서열, 복종, 이성애 중심의 가부장적 질서를 자연스럽게 익힌다. 규격화된 노동에서 벗어나 휴식을 취하기 위한 관광여행 역시 자본주의의 논리에서 벗어나지 못한다고 지적한다. 자본주의의 확산이 낳은 대중문화의 발전은 기존 사회적 관계망을 해체하며 개인은 공동체의 일원이 아닌 고립되고 파편화된 ‘소비 기계’로 전락한다고 책은 비판한다. 책은 ‘대중의 이익에 역행하는 대중문화’라는 역설적인 메시지를 전하면서 대중문화에 대한 비판의식을 되살릴 것을 제안한다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

암, 심장질환과 함께 한국인 3대 사망 원인으로 꼽히는 뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 뇌 기능 장애가 발생하는 질환이다. 이 중 뇌혈관이 막혀서 생기는 뇌경색은 뇌졸중 원인 중 가장 큰 비중을 차지한다. 이런 가운데 한국표준과학연구원 국가참조표준센터와 동국대 일산병원, 분당서울대병원 등 11개 전국 대학병원 연구진이 ‘한국인 허혈뇌지도’를 개발해 주목받고 있다. 연구진은 뇌경색의 발생 가능성과 정도를 예측하는 ‘뇌 건강나이’ 측정 기술을 만들어 뇌경색을 사전에 인지하고 진행 정도를 추정할 수 있다는 사실을 증명했다고 8일 밝혔다. 이번 연구 성과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘브레인’ 2017년 1월호에 실릴 예정이다. ●뇌경색 환자 5035명 MRI 분석 뇌 허혈은 다양한 원인으로 인해 뇌혈관에 이상이 발생해 혈액의 흐름이 느려지는 상태로, 뇌 자기공명영상(MRI)을 찍으면 뿌옇게 나타난다. 연구진은 2014년 뇌경색 환자 2699명의 뇌 MRI 데이터를 활용해 ‘한국인 허혈뇌지도’를 1차 제작했다. 이어 연구진이 속한 병원들에 입원한 급성 뇌경색 환자 5035명의 MRI 영상 빅데이터를 분석해 정밀도와 신뢰도를 높여 허혈뇌지도를 완성하고 뇌 건강나이 지표도 만들었다. 뇌 건강나이 지표는 허혈이 가장 적은 영상부터 가장 많은 영상까지 표준화해 100등급으로 나눴다. 자신의 뇌 MRI를 허혈뇌지도와 비교해 등급을 파악하고 뇌 건강나이도 확인할 수 있다. ●100등급 표준화… 단계별 예방 활용 연구진에 따르면 81~100등급의 뇌경색 환자는 1~20등급인 환자보다 증상이 악화될 가능성은 1.5배 정도 높고 퇴원 후 3개월 동안 회복 정도도 30% 정도 낮은 것으로 밝혀졌다. 김동억 동국대 일산병원 신경과 교수는 “뇌졸중은 사망률과 영구 장애율이 매우 높아 예방이 중요한 질환”이라며 “한국인 허혈뇌지도와 뇌 건강나이 지표는 뇌경색 환자의 예후를 예측하는 데 활용할 수 있을 뿐만 아니라 뇌경색 발생을 사전에 예방할 수도 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

쭈글쭈글한 두부처럼 생긴 뇌가 ‘뉴런’이라는 신경세포로 이뤄져 있다는 사실이 알려진 지 불과 100여년이 지났을 뿐이지만 우리의 뇌에 대한 지식은 폭발적으로 늘었다. 분자 수준에서 시작해 행동에 이르기까지 다양한 측면에서 뇌 과학 연구가 진행되고 있고 뇌의 작동원리가 속속 밝혀지고 있다. 여기서 조금 생뚱맞은 질문을 하고자 한다. 대체 뇌는 왜 필요한 것일까. 무수히 많은 세균은 뇌가 없지만 지구와 역사를 같이하고 있다. 가을바람에 한들거리는 코스모스부터 거대한 몸집을 자랑하는 메타세쿼이아 나무까지 모두 뇌가 없지만 지구상의 한 식구로 우리와 당당히 살고 있다. 뇌과학계의 거장 로돌포 리나스 뉴욕대 교수는 뇌의 존재 이유를 ‘멍게’를 들어 설명했다. 일반적으로 멍게 성체는 딱딱한 바위에 붙어 바닷물을 걸러내며 영양을 공급받고 생존한다. 올챙이처럼 생긴 유충 상태에서는 물속을 떠다닌다. 유충은 ‘원시 신경계’를 갖고 있다. 원시 신경계는 균형을 유지하기 위한 평형기관, 빛을 감지하는 부분, 척삭 등으로 이뤄져 있다. 하루 남짓 유충 상태로 있으면서 부유하다가 적당한 서식장소에 부착해 나머지 삶을 살게 된다. 신기한 것은 멍게 유충이 일단 적당한 장소를 찾아 정착하면 자신의 뇌를 소화하기 시작한다는 점이다. 정착을 한 이후에는 더이상 뇌와 같이 에너지를 많이 쓰는 ‘호사스러운’ 기관은 유지할 필요가 없기 때문일까. 이어 척삭, 꼬리 근육 등을 흡수해 고착동물로서의 생활을 시작한다. 멍게의 생활사에서 유추할 수 있는 것은 뇌가 능동적인 운동을 위해 필요하다는 점이다. 능동적인 운동이 필요 없는 상황에 이르면 그 존재 이유가 없어지고 그에 따라 스스로 신경계와 운동계를 소화, 흡수한다. 2006년 ‘딥프리츠’라는 독일의 슈퍼컴퓨터가 체스에서 인간을 능가하더니 그로부터 10년이 지난 올해 영국의 ‘알파고’가 인간의 바둑 실력을 능가해 반향을 불러 일으켰다. 그러나 대니얼 월퍼트 케임브리지대 교수는 “체스판에서 체스 말을 옮기는 것은 5세 어린이가 로봇보다 훨씬 더 잘할 수 있다”고 역설한 바 있다. 간단한 동작에도 수많은 변수가 있기 때문에 체스나 바둑의 수를 읽는 것과 같은 알고리즘으로 해결할 수 없기 때문이다. 한 가지 동작이 이뤄지기 위해서는 감각기관으로부터 실시간으로 얻는 정보와 그동안의 경험으로 축적된 정보의 긴밀한 상호작용이 필요하다. 정보의 조정을 통해 부정적 결과가 적은 행동패턴으로 동작하게 된다. 우리가 외부 세상에 영향을 줄 수 있는 모든 활동은 근육 운동과 관련돼 있다. 말을 할 때도 성대 근육을 움직여야 하고 글을 쓰려 해도 손을 움직여야 한다. 제스처와 같은 좀 더 복잡한 수화를 구사하려고 해도 근육을 써야 한다. 근육 운동을 통해서만 외부세계와 의사소통할 수 있다는 점을 생각해보면 운동이라는 것은 체중감량이나 멋진 몸매를 만드는 것 이상의 깊은 의미를 담고 있다. 리나스 교수는 ‘자아’라는 개념의 출발점이 이 근육 운동에서 출발한다는 통찰력 있는 의견을 내놓았다. 근육 운동을 통해 외부세계와 소통하고 외부세계와의 상호작용을 예측하는 것이 뇌의 가장 중요한 기능이다. ‘우리에게 뇌가 왜 필요한가’라는 질문은 우리에게 왜 심장, 폐, 눈이 필요한지 묻는 것처럼 어리석은 질문일지 모르겠다. 하지만 이 질문을 통해 운동기능이 뇌기능의 핵심에 있으며 고차원적인 정신기능에도 밀접한 연관성을 가진다는 것을 생각해 볼 수 있는 의미 있는 질문이라고 생각한다.

바늘도둑이 소도둑 된다는 속담처럼 작은 거짓말을 반복하다 보면 갈수록 더 큰 거짓말을 하게 되며 죄책감도 못 느끼게 된다는 사실이 뇌과학적으로 밝혀졌다. 막말과 거짓말을 일삼는 정치인이나 연구 결과를 조작하는 학자, 불륜을 저지르는 배우자들이 양심의 가책 없이 거짓말을 하는 이유가 실험적으로 밝혀졌다는 평가다. 영국 런던대(UCL)와 미국 듀크대 공동연구진은 거짓말을 반복하다 보면 부정직한 행동을 제어하는 뇌의 부위가 무감각해진다는 사실을 밝혀내고 연구 결과를 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 24일자에 발표했다. 이번 연구에는 ‘상식 밖의 경제학’ 저자로 유명한 행동경제학자인 듀크대 댄 애리얼리 교수도 참여했다. ●英·美 연구진, 58명 대상 뇌 기능 연구 연구진은 18~65세의 건강한 성인 남녀 58명을 대상으로 거짓말에 따라 자신이나 상대방의 이해득실을 계산하도록 한 ‘거짓말-보상’ 게임을 시키면서 이들의 뇌 움직임을 기능성자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 그 결과 처음 거짓말을 할 때는 측두엽 해마 끝부분에 붙어 있는 편도체가 활발하게 움직이는 것이 관찰됐다. 편도체는 학습과 감정, 정서기억과 관련한 정보를 처리하는 뇌 부위로 흔히 ‘감정과 정서의 브레이크’라고 불린다. 양심, 공포, 분노 등은 모두 편도체에서 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 거짓말이 반복될수록 편도체의 활성화 정도가 눈에 띄게 약해지는 것을 확인했다. 작은 거짓말이 성공하면서 감정의 브레이크가 느슨해지기 시작해 결국은 완전히 고장나게 된다는 말이다. 특히 자신에게만 이득이 되고 상대방이 손해를 본다고 생각되는 거짓말보다는 두 사람 모두에게 이득이 된다고 판단되는 거짓말을 할 때 편도체는 거의 움직이지 않았다. 서로에게 이득이 되는 거짓말은 ‘나쁜 것이 아니다, 양심에 걸릴 것이 없다’고 생각하기 때문에 편도체가 반응하지 않게 되는 것이다. ●“바늘도둑, 소도둑 된다” 뇌과학 증명 테리 샬럿 UCL 실험심리학과 교수는 “이번 연구는 부정직한 행위를 반복적으로 행할 경우 편도체의 반응과 활동량을 변화시켜 결국 감정에까지 영향을 미친다는 것을 보여 주는 첫 번째 실험 결과”라며 “사람들이 위험을 감수하고 무리하게 투자하는 행위나 반복적으로 폭력을 일삼는 행위 등 다양한 인간 행동의 이면을 읽을 수 있도록 도와준 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세금 사기를 치든, 애인을 배신하든, 국민을 속이든 그 어떤 것이라도 한 번 거짓말을 시작하면 점점 심해져 걷잡을 수 없게 된다는 연구결과가 나왔다. 또한 그에 반비례해 거짓말에 대한 죄의식은 점점 줄어드는 것으로 나타났다. 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 최신호에 실린 이 연구논문에 따르면, 또한 거짓말을 거듭할 경우 뇌에 나타나는 정서적 반응이 점차 약해질 수 있다. 특히, 이 같은 생화학적 관계는 매우 강해서 과학자들은 실험 참가자들을 대상으로 거짓말을 거듭하게 하는 실험에서 마지막에 거짓말을 한 사람의 뇌 스캔 자료를 검사하는 것만으로, 그다음에 얼마나 큰 거짓말을 하려는지를 정확하게 예측할 수 있었다. 연구를 이끈 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 실험심리학과의 닐 개릿 박사과정 연구원은 “이번 연구는 정직하지 못한 행동이 반복되면 그 정도가 증가한다는 것을 보여주는 최초의 실증적 증거다”고 말했다. 연구팀은 거짓된 행동을 막기 위해 사회적 규범이나 도덕이 존재하지만, 사람들의 악의 없는 거짓말이 엄청나게 부풀려지게 될 때까지의 구조를 이해하는 것은 학술적인 관심에 그치지 말아야 한다고 말했다. 연구에 참여한 같은 대학의 탈리 샤롯 연구원은 “불륜, 스포츠 도핑, 연구 자료 날조, 금융 사기 등 그것이 무엇이든지 간에 다른 사람을 속인 사람은 그 정직하지 못한 행위가 눈덩이처럼 불어나게 된다는 것을 종종 알게 된다”면서 “이들은 어느 순간 갑자기 자신이 꽤 큰 죄를 짓고 있다는 것을 발견한다”고 말했다. 연구팀은 이번 실험에서 참여자 80명에게 각기 다른 양의 동전이 들어있는 유리병이 보이게 촬영한 고해상도 사진을 개별적으로 보여주고 병 속에 어느 정도의 돈이 들어있는지 질문했다. 그다음으로는 이들에게 같은 유리병이 보이는 저해상도 사진을 보여주고 다른 장소에 있는 파트너에게 병 속에 돈이 얼마가 들어있는지를 컴퓨터를 통해 알려주게 했다. 사실, 이들 파트너는 연구팀에게 협력한 배우들로, 실험 참가자들에게는 그 사실을 알려주지 않았다. 처음 실험에서는 거짓말을 하지 않도록 하기 위한 장려금을 참가자들에게 줬다. 개럿 연구원은 “파트너가 추정한 금액이 더 정확할수록 두 사람이 받게 될 장려금이 많아진다는 것을 참가자들에게 통보했다”고 설명했다. 이는 거짓말로 장려금을 참가자들에게 통보하는 또다른 실험 시나리오에 관한 기준이 됐다. 한 실험에서는 고의적인 거짓말이 결과적으로 정보를 전달하는 참가자들과 이를 전해 들은 파트너들 모두에게 이익을 가져다줬다. 또 다른 실험에서는 이기적인 거짓말이 파트너의 희생이라는 결과를 만들었다. 이에 대해 샤롯 연구원은 “사람들이 거짓말을 가장 많이 할 때는 자신과 상대 모두에게 유리할 경우”라면서 “거짓말이 줄어들 때는 자신에게만 유리하고 상대방에게 손해를 끼칠 경우”라고 지적했다. 사실에서 어느 정도 벗어날지, 혹은 부정직함이 심해지는 정도에 대해서는 참가자의 성향에 따라 크게 달랐다. 또한 사전 질문에서 솔직한 정도가 낮은 것으로 파악된 참가자들은 실험 중 거짓말을 할 가능성도 컸다. 하지만 대부분 참가자는 속임수 패턴에 쉽게 빠질 뿐만 아니라 시간이 흐르면서 점점 대담한 거짓말을 하게 됐다. 연구는 참가자 25명에 대해서는 실험 중에 기능적 자기공명영상장치(fMRI)로 뇌 스캔을 시행했다. 그 결과, 감정을 처리하는 뇌 부위인 ‘편도체’(amygdala) 거짓된 행동이 발생할 때 강한 반응을 보였다. 적어도 처음에는 그랬다. 하지만 거짓말이 대담해질수록 편도체의 반응은 서서히 떨어졌다. 연구팀은 이 과정을 ‘정서적 적응’(emotional adaptation)이라고 불렀다. 샤롯 연구원은 “예를 들어, 처음으로 탈세할 때는 꽤 기분이 좋지 않을지도 모른다”면서 “이 불쾌한 감정은 부정직한 행동에 제동을 거는 것”이라고 설명했다. 이어 “하지만 다음에 속임수를 쓸 때는 이미 적응하고 있어 그 행동을 말리기 위한 부정적인 반응은 약해진다”고 덧붙였다. 뇌의 감정을 관장하는 부위의 활동 저하가 부정직하게 되는 경향을 조장하는 한 요인인지, 아니면 단지 그 추세를 반영하고 있는 것에 지나지 않는지에 대해서는 아직 알 수 없는 상태다. 하지만 이번 연구에서는 피할 수 없는 결론이 하나 도출됐다. 이는 거짓말을 많이 할수록 거짓말이 능숙해진다는 것이다. 샤롯 연구원은 “만일 당신이 감정적인 흥분을 억제하면 다른 사람들이 그 거짓말을 간파할 가능성은 떨어질 수 있다”고 지적했다. 사진=ⓒ 포토리아(위), 네이처 뉴로사이언스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

요즘 국내외 할 것 없이 뉴스에 자주 등장하는 인물은 제45대 미국 대통령 선거에 나선 힐러리 클린턴 민주당 후보와 도널드 트럼프 공화당 후보가 아닐까 싶습니다. 미국민을 대신해 대통령 투표를 하는 선거인단을 선출하는 다음달 8일이 사실상 대선 투표일이라고 합니다. 투표일이 다가올수록 두 후보자는 제대로 된 정책과 신념보다는 어디서 많이 본 듯한 인신공격성 발언들만 주고받다 보니 과학적 이슈는 아예 언급조차 되지 않는 것 같습니다.●전염병·온난화 등 기술적 이슈에 직면 정책 선거의 실종에 대한 안타까움 때문일까요. 미국 과학계가 두 후보와 정치권에 대해 죽비를 내리쳤습니다. 미국과학진흥회(AAAS)에서 발간하는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 이번 주 호에 실린 ‘차기 대통령을 위한 과학수업’이라는 제목의 표지 기사가 바로 그것입니다. 사이언스는 이 기사를 실으면서 ‘이번 대통령 선거에서 과학적 이슈는 매우 가볍게 다뤄지고 있다. 그렇지만 차기 대통령은 취임하자마자 곧바로 기술적 이슈들에 직면하게 될 것’이라고 강조했습니다. 과학자들의 자문을 통해 선정한 차기 미국 대통령이 주목해야 할 과학 이슈는 모두 6가지입니다. ▲빠르게 진화하는 각종 전염병 ▲유전자 편집기술 ▲생각보다 빠르게 진행되는 해수면 상승(지구온난화) ▲뇌과학 ▲더 많아지고 똑똑해지는 기계들 ▲위험 평가기술이 그것입니다. 슈퍼박테리아의 등장과 이전에 볼 수 없었던 각종 감염병들은 인간이 대응하기 어려울 정도로 빠르게 확산되는 추세입니다. ‘유전자 가위’로 대표되는 유전자 편집기술은 난치병 치료라는 장점도 있지만 인간복제도 가능하다는 극단적 비관론까지 나오는 등 윤리적 문제가 여전히 논란이 되고 있습니다. 현재와 같은 속도로 지구온난화가 계속된다면 미국 동부와 서부 해수면은 지금보다 2~3배가량 높아질 것이라는 우려까지 나오는 만큼 차기 대통령이 소홀히 넘어갈 수 있는 문제는 아닐 것입니다. 여기에 발전 속도가 눈부신 인공지능(AI)은 과학계조차 어떻게 대응해야 할지 갈피를 잡지 못하는 상황입니다. ●미래 큰 그림 그릴 과학기술 이해 필수 오늘날 많은 나라 정부에서 이루어지는 중요한 결정들은 과학과 첨단기술이 연관돼 있지 않은 것이 없습니다. 예를 들어 태양열 발전이나 바이오연료를 가공하는 방법에 대한 이해 없이 청정에너지 국가로 만들겠다는 것은 뜬구름 잡는 소리로 끝날 가능성이 큽니다. 또 일반인들도 과학 이슈에 대한 정확한 이해 없이는 정치인들의 화려한 수사에 속아 넘어가기 쉬울 겁니다. 그런 측면에서 사이언스의 이번 주 표지기사는 뒤집어 말하면 ‘일반인들이 알아야 할 현대 과학기술 이슈’라고도 볼 수 있을 것입니다. 어쨌든 한국 대선도 내년으로 다가와 여야에서는 이런저런 잠룡들이 언급되고 있습니다. 소위 대선 잠룡이라는 그분들께서는 국내 과학 발전에 대해 얼마나 생각하고 있을까 문득 궁금해집니다. 물론 복지와 안전, 국방, 외교 등 어느 하나 중요하지 않은 것이 없습니다. 그렇지만 국정 전반이 물 흐르듯 흘러가기 위해서는 합리적 사고와 더불어 과학기술에 대한 깊은 이해를 빼고는 얘기할 수도 없을 것입니다. 정부가 새로 들어설 때마다 과학정책이라고 보여 주는 것은 부처를 이합집산시키고 연구기관들을 흔들어 줄 세우는 등 연구자들의 사기를 꺾는 일이 더 많았던 것 같습니다. 과학계만은 미래를 위한 정치 청정지역으로 남겨 놓을 수는 없는 걸까요. 당장의 성과보다는 미래세대와 인류를 위해 더 큰 그림을 그릴 수 있는 과학기술 토양을 만드는 게 중요하지 않을까요. 잠룡들께서는 ‘뭣이 중헌지’ 이번 주 사이언스 기사를 읽고 생각해 보셨으면 합니다. edmondy@seoul.co.kr

가상현실 통한 우주 탐험 등 나흘간 체험 프로그램 풍성 ‘가상현실(VR)로 카누와 산악자전거를 타고 달 착륙선과 나로호 모델도 보고….’ 대전사이언스페스티벌이 오는 22~25일 한빛탑광장과 엑스포시민광장 등에서 열린다. 대전시는 18일 “사이언스페스티벌은 권선택 대전시장이 ‘지역 특색에 딱 들어맞는다’며 대전의 대표 축제로 키우면서 급성장했다”며 “그 위상에 걸맞게 새 프로그램을 많이 만들었다”며 이같이 밝혔다. 새 프로그램으로 한국항공우주연구원의 ‘달 탐사관’이 있다. 달 착륙선과 한국 최초의 우주발사체 나로호 모델을 볼 수 있다. 우주인이 무중력 상태에서 걷거나 그림 등을 그릴 때의 느낌을 체험할 수 있는 프로그램에 중력 가속도 체험, 우주선 탑승 체험, 우주복 입기도 있어 과학에 호기심이 많은 어린이의 흥미를 끌 것으로 보인다. 삼성 정보통신기술(ICT) 체험관도 눈길을 끈다. 특수 장비에 앉아 안경을 쓰고 화면을 보면서 카누나 산악자전거를 탈 수 있다. 현장에서 실제로 타는 것처럼 스릴을 만끽할 수 있는 4차원(4D) 체험이다. VR을 통해 우주여행을 떠나고, 색칠한 그대로 살아나는 증강현실(AR)의 크레용팡 게임도 즐길 수 있다. 정부출연연구소 등 20여개 대덕연구개발특구 연구소는 특색 있는 프로그램을 내놨다. 국가핵융합연구소는 인공태양만들기, 국방과학연구소는 미래무기만들기, 한국천문연구원은 태양계 중력저울 체험 등을 제공한다. 각 연구소의 과학자들은 어린이들에게 다양한 과학지식을 전하는 ‘X-stem’ 프로그램을 운영한다. 24~25일 이틀간 ‘포켓몬 고의 비밀’ ‘뇌과학’ 등 20개 과학 강의를 무료로 진행한다. 시는 사전 예약이 모두 마감될 정도로 뜨거운 반응을 보이자 곧바로 유튜브에 강의 장면을 올린다는 구상이다. 행사 중 제1회 메이커페스티벌이 열리는 것도 올 축제를 풍요롭게 한다. 일반인이 만든 드론 등 과학 작품을 전시하는 이벤트다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

인공지능 알파고가 이세돌 9단에게 바둑에서 완승을 한 것도 놀라운 일이었는데, 이제는 실생활에도 인공지능 기술이 파고들고 있다. 얼마 전 구입한 로봇청소기는 자기 몸을 여기저기 부딪쳐 멍드는 것을 감수하면서까지 집안 곳곳을 돌아다니며 청소를 하다가 배터리가 떨어지면 원래 위치로 돌아와 스스로 충전을 한다. 골프장의 무인 자율 카트는 운전자의 핸들 조작 없이 정해진 속도로 티박스와 그린으로 사람을 태워 나른다. 위의 사례와 같이 마치 살아 있는 생명 같은 느낌을 주는 기계, 더 나아가 인간의 사고능력, 즉 인지, 추론, 학습 등을 모방하는 기술을 인공지능 기술이라고 하는데, 이것이 로봇기술, 빅데이터 기술, 클라우드, 사물인터넷(IoT) 기술과 결합하면서 소위 제4차 산업혁명 또는 지능정보사회로의 변화를 견인하고 있다. 지능정보사회는 모든 사물과 인간이 연결되는 초연결 기반과 축적된 데이터를 토대로 인간과 사물의 사고능력이 획기적으로 개선돼 문제해결 능력이 제고되는 사회다. 컴퓨터와 인터넷 혁명으로 대표되는 정보사회와는 달리 판단의 주체가 점차 인간에서 기계(인공지능)로 바뀌어 기계가 자율적인 처리, 제어, 예측을 할 수 있는 사회다. 산업혁명에서 기계가 인간의 육체노동을 대체했다면 지능정보사회에서는 기계가 인간의 정신노동을 대체하게 된다. 인공지능이 가져올 미래 전망에 대해서는 비관론과 낙관론이 교차한다. 최근 한국을 방문한 사피엔스의 저자 유발 하라리나 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 인공지능이 100년, 200년 내에 인류를 몰아낼 것이라고 한다. 반면 스티븐 핑커 하버드대 심리학과 교수는 인간의 지성이 인공지능을 지배하기 때문에 인류 파멸이 오지는 않을 것이라고 본다. 창의성, 예술성에서는 확실히 인간 지성이 여전히 인공지능보다 우위에 있다고 보는 견해가 많지만 종전의 기술혁명과는 다른 엄청난 생산성 향상, 일자리 변화 등의 경제, 사회적 파급 효과가 있을 것이라는 점은 분명하다. 어쨌든 우리는 인공지능이 가져올 엄청난 미래의 변화를 준비해야 한다. 정부는 지난 3월 지능정보산업 발전 전략을 발표한 데 이어 10월에는 지능정보사회 중장기 종합대책을 발표할 예정이다. 연구개발(R&D)을 포함한 미래전략으로서 지능정보사회의 전략을 수립하고 시행하면서 다음의 몇 가지를 유의할 필요가 있다. 우선 그동안 항상 우리 계획에서 보여 왔던 단기적 성과에 치중하는 조급증을 조심할 필요가 있다. 대개는 정부나 조직 수장의 임기와 관련해 단기간 내 가시적 실적을 중요시하는 경향이나 감사나 평가에 대비해 정량적 실적을 강조하는 경향이 원인이다. 수십년 앞서 인공지능 기술을 개발해 온 선진국과 달리 우리에게는 충분한 전문 인력도 원천기술도 없다. 따라서 최소 10년 이상의 중장기를 고려해 실행 가능한 목표와 수단을 강구해야 한다. 다음 백화점식, 나열식 정책이 아닌 선택과 집중 전략을 취할 필요가 있다. 한국전자통신연구원 조사에 따르면 우리의 기술수준 격차는 지능형 소프트웨어(3.5년), 인프라 컴퓨팅(3.7년), 하드웨어(4.6년), 뇌과학·뇌공학(7.8년) 순인데 음성인식 등 지능형 소프트웨어의 경우 비교적 기술수준 격차가 낮으며, 최근 딥러닝·기계학습 등의 분야에서 기술이 활발하게 개발되고 있다는 점을 참고할 필요가 있다. 내비게이션과 결합한 음성인식 기술 등 우리가 강점이 있는 분야를 집중적으로 지원하되 다른 기초 분야의 경우 국가 차원의 지속적인 투자가 필요하다. 끝으로 지능정보사회화 촉진을 위한 제도적 여건의 정비에도 관심을 둬야 한다. 의료, 교통, 금융 등 인공지능 응용 분야의 기존 규제를 과감히 혁신해야 한다. 특히 지능정보화의 기초인 대량의 데이터 공유와 처리를 원활히 하려면 지나치게 엄격한 정보보호법제에 대한 개선도 필요하다. 산업화는 늦었지만 정보화는 앞서가자는 구호 아래 진행된 1990년대 이후 정보화 추진으로 우리는 네트워크와 하드웨어 중심의 정보기술(IT) 강국을 실현했다. 이제 정보화를 넘어 지능정보화에서도 앞서가려면 소프트웨어에 집중해야 한다. 그 중심에는 전문인력 양성을 위한 장기간의 투자가 있다는 점을 잊지 말아야 한다.

우리는 모두 기억 속에서 살고 있다. 현재의 나를 과거의 시간과 이어 주는 것이 바로 기억이다. 기억이 없다면 우리는 단 하루도 제대로 살아갈 수가 없다. 그렇다면 기억은 우리의 뇌 어디쯤에 기록되고 저장되는 것일까. 또 이런 과정은 어떻게 일어나는 것일까. 영국 유니버시티칼리지런던(UCL)의 존 오키프 박사는 실험쥐가 특정 구역에 갈 때 ‘해마’라는 뇌 부위의 세포가 활발하게 활동하는 현상을 발견했다. 그는 이 세포를 ‘위치 세포’라고 명명했고, 공간 기억을 형성하는 주요 세포라는 사실을 규명한 공로로 2014년 노벨 생리의학상을 받았다. 최근 이 위치세포가 단순히 위치뿐만 아니라 맥락을 기억하는 데 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌다. 미국 매사추세츠공대(MIT)의 도네가와 스스무 교수는 ‘광유전학’이라는 뇌과학 방법론을 활용해 맥락기억에 대해 흥미로운 실험 결과를 발표했다. 먼저 A 장소를 기억하는 위치세포를 외부의 빛으로 활성화할 수 있도록 광유전학적으로 조작한 쥐를 B 장소로 옮겼다. 이곳에서 빛자극을 통해 A 장소 위치세포를 활성화시킴과 동시에 발판에 약 1초간 약한 전류를 흘려줘 깜짝 놀라게 했다. 이렇게 학습된 실험쥐는 놀랍게도 전류로 인해 놀랐던 곳을 A 장소로 잘못 기억해 A 장소를 회피하고 오히려 B 장소를 선호하는 모습을 보였다. 이 실험은 해마의 위치세포가 맥락을 기억하는 데에도 기여하며, 기억의 오류가 발생할 수 있음을 시사한다. 스스무 교수는 호주에서 있었던 한 사건을 이 실험과 비교해 설명했다. 한 여성이 집에서 텔레비전을 보다가 강도에게 성폭행을 당했다. 이 여성은 한 정신과 의사를 범인으로 지목했다. 하지만 재판 과정에서 그 정신과 의사는 피해 여성이 보고 있던 텔레비전에 생방송으로 출연 중이었던 것으로 밝혀졌다. 충격적인 사건과 동시에 발생한 다른 사건이 기억을 재생할 때 오류를 일으킨 것이다. 이 사건과 도네가와의 실험은 잘못 기억하는 것이 가능하다는 것을 보여 준다. 미국 LA캘리포니아대(UCLA)의 알치노 실바 교수는 기억이 저장될 때 뇌세포와 뇌세포를 연결하는 구조물인 특정 ‘시냅스’에 배정된다고 주장했다. 기억이 무작위로 저장되는 것이 아니라 사건의 사실·느낌·소회, 사물의 색깔·모양·재질·용도 등이 각각 다른 세포, 다른 시냅스에 저장된다는 것이다. 우리의 뇌 속에는 약 1000조 개의 시냅스가 존재한다고 한다. 천문학적인 숫자이지만 ‘한정된 시냅스가 우리 일생의 기억을 담아내기에는 부족하지 않을까’라는 생각이 들 수도 있다. 그러나 70년이라는 기간을 ‘초 단위’로 환산하면 약 22억 초이고 1초에 50만 개의 시냅스가 할당되는 셈이니 기억을 저장한 시냅스가 부족할 일은 없을 것 같다. 뇌과학자들은 놀라운 뇌의 잠재력에 주목하지만 한편으로는 우리의 기억이 완전하지 못하다는 사실에 더 놀라기도 한다. 하지만 분명한 것은 기억을 바탕으로 우리는 매 순간을 살아가고 있다는 점이다. 우리의 뇌는 새로운 시냅스를 만들어 내기도 하고 제거하기도 하면서 기억할 건 기억하고 잊을 건 잊으면서 하루하루 살아가도록 균형을 잡아 주고 있다. 치매, 우울증, 각종 중독이나 자폐증에 이르기까지 뇌 질병은 기억 기능의 문제와 깊숙이 연관돼 있음을 잊지 말아야 한다. 기억에 관한 연구로 노벨 생리의학상을 수상한 에릭 캔들은 이런 말을 남겼다. “삶은 모두 기억이다. 너무 빨리 지나가서 잡을 수 없는 현재의 한순간을 제외하면 말이다.”

인간은 일생의 3분의1을 잠을 자면서 보낸다. 현재 60세 노인이라면 약 20년은 잠을 자면서 보냈다는 의미다. 그래서 우리는 때로 잠을 부담스러운 짐으로 느끼기도 한다. 적게 잘 수 있다면 돈을 더 많이 벌고, 공부도 더 잘하고, 삶이 더 풍요로울지 모른다고 생각한다. 잠이란 그렇게 불필요하고 거추장스러운 멍에 같다. 과연 그럴까. 잠의 목적을 거론하기 전에 먼저 잠의 원리부터 알아보자. 우선 뇌과학자들은 오랫동안 깨어 있으면 왜 졸리는지에 대해 궁금해했다. 아침이면 한 잔의 커피로 잠을 쫓고 정신을 차리려는 현대인의 모습을 상상하기란 그다지 어렵지 않다. 그렇다면 졸리는 이유도 커피에 함유된 카페인의 작용기전과 관련돼 있지 않을까. 로버트 매컬리 미국 하버드의대 교수는 카페인이 ‘아데노신’이라는 물질의 작용을 방해한다는 점에 착안했다. 깨어 있는 동안 뇌활동의 부산물로서 아데노신이 증가하는데, 이 물질이 뇌 속에 쌓이면서 졸음과 수면을 유발한다는 사실을 실험적으로 증명했다. 이로써 뇌 속에 존재하는 수면유발 물질 중에서 아데노신이 중요한 물질로 알려지게 됐다. 두 번째로 규명된 사실은 수면이 뇌세포 간의 연결에 영향을 준다는 점이다. 뇌는 깨어 있는 동안 여러 가지 감각기관으로부터 수많은 신호를 받아들여 처리하며 이런 정보를 저장하기 위해 뇌세포 사이에 ‘시냅스’라는 것을 만들어 낸다. 줄리오 토노니 미국 위스콘신대 교수는 깨어 있는 동안 시냅스가 증가하고 잠을 자는 동안 시냅스가 줄어 전체적으로 일정하게 유지된다는 ‘시냅스 평형 가설’을 주장했다. 만약 이 작용이 없다면 우리 뇌는 어느 순간 시냅스로 가득 차 더이상 새로운 정보를 저장할 수 없게 될 것이다. 시냅스 평형을 정상적으로 유지하기 위해 잠이 필수적인 것이다. 이런 설명은 잠을 통해 기억이 증진된다는 사실과도 밀접하게 연관된다. 깨어 있는 동안의 경험은 여러 경로를 통해 뉴런을 자극하고, 자극에 반응한 뉴런들은 새로운 시냅스를 생성하고 기억을 만든다. 이때 강력하고 반복된 자극은 강한 시냅스를 만들고 약하고 덜 중요한 자극은 상대적으로 약한 시냅스를 만든다. 하지만 잠을 자면 일정한 비율로 시냅스가 줄어 결과적으로는 강한 시냅스만 연결이 유지되고 약한 시냅스는 연결을 잃고 만다. 때문에 중요한 기억은 선명해지고, 불필요한 기억은 희미해진다. 세 번째로 수면은 뇌세포 주변 환경에도 깊은 영향을 미친다는 사실에 주목할 필요가 있다. 2013년 마이켄 네더가드 미국 로체스터대 박사는 깨어 있는 동안 뇌 속에 쌓인 부산물이 잠을 자는 동안 뇌에서 배출된다는 사실을 발견했다. 대표적인 부산물로는 치매를 일으키는 물질로 알려진 ‘베타아밀로이드’를 들 수 있다. 연구팀은 이 물질이 수면 중 효과적으로 제거된다는 것을 실험적으로 규명했다. 비록 생쥐를 대상으로 한 실험이긴 하지만, 불면증이나 다른 수면 장애가 뇌 속을 ‘대청소’하는 시간을 빼앗아 감으로써 우리 뇌에 중대한 문제를 일으킬 수 있다는 점을 시사하는 획기적인 연구임에는 틀림없다. 인간은 누구나 하나의 뇌를 갖고 평생 살아가야 한다. 그래서 뇌 건강은 우리 몸 어떤 장기의 건강보다도 중요하다고 할 수 있다. ‘잠이 보약’이라는 옛말이 틀리지 않았음을 뇌과학이 하나씩 밝혀 나가고 있다. 또 수면의학은 건강한 수면이 우리의 뇌건강뿐만 아니라 신체건강에도 중요한 역할을 한다는 것을 이야기하고 있다. 수면건강을 지키는 것이 뇌와 정신과 신체 모두의 건강을 지키는 것임을 잊지 말아야겠다. 광주과학기술원 융합기술원 의생명공학과 교수

뇌과학에 대한 관심이 어느 때보다 뜨겁다. 3년 전 미국 버락 오바마 대통령은 뇌연구 법안 ‘브레인 이니셔티브’를 발표해 뇌과학 연구 붐을 일으켰다. 우리나라도 지난 5월 미래창조과학부에서 ‘뇌연구 신흥강국 도약’을 목표로 향후 10년간 총 3400억원 규모의 신규 재정을 투입할 계획이라고 밝힌 바 있다. 뇌가 아직 미지의 영역이라는 점과 뇌과학의 발전을 통해 얻을 수 있는 잠재적 효과가 클 것이라는 기대감이 이런 흐름을 이끌어 가고 있다. 인류의 문명이 인간의 작은 뇌에서 비롯됐다는 것을 생각할 때 뇌과학의 발전이 가져올 사회·경제·군사·의학적 영향은 무궁무진하다고 할 것이다. DNA를 발견했던 프랜시스 크릭은 18세기 말 마치 예언처럼 이런 말을 남겼다. “현재 뇌과학이 당면한 중대한 문제는 뇌 안의 다른 세포에는 아무 영향을 주지 않으면서 한 종류의 세포만 조절할 수 있는 방법이 없다는 것이다.” 뇌 안에는 다양한 종류의 세포들이 얽혀 있어 한 종류의 세포만을 선택적으로 조절하는 것이 사실상 불가능했다. 그런데 ‘광유전학’의 등장으로 이런 문제가 조금씩 풀리고 미지의 영역이 서서히 밝혀지고 있다. 원래 인체에도 빛에 반응하는 세포가 존재한다. 눈에 있는 ‘원추세포’와 ‘간상세포’가 그렇다. 이들 세포가 빛에 반응하는 것은 ‘포톱신’이나 ‘로돕신’ 같은 광감수성 단백질 ‘옵신’이 존재하기 때문이다. 그럼 뇌세포를 선택적으로 조절하기 위해 이런 광수용체를 신경세포에 달아 주면 어떨까? 재미있는 아이디어이지만 인체에 존재하는 광수용체는 1000분의1초 단위의 정밀한 조절을 하기에는 다소 느리다. ‘필요는 발명의 어머니’라고 했지만 ‘발견의 어머니’이기도 한가 보다. 뜻밖에도 연못 안에 답이 있었다. 연못에 자라는 녹조류의 일종인 ‘클라미도모나스’에서 우연히 ‘채널로돕신’이라는 옵신이 발견됐다. 이것은 양이온 채널과 연결돼 있어 빛을 비추면 빠른 속도로 양이온 채널을 개방하는 성질을 갖고 있었다. 채널로돕신을 신경세포에 발현시킨 뒤 빛을 비추면 인위적으로 신경세포의 활성을 조절하는 게 가능해질 것이라는 생각에 이르렀다. 자, 이제 채널로돕신을 신경세포에 발현시키기만 하면 된다. 신경세포에 채널로돕신을 발현시키는 것은 ‘분자생물학’을 활용해 가능하게 됐다. 원하는 유전자를 세포에 발현시키기 위해 바이러스를 사용하는 방법은 이미 널리 사용되고 있었다. 병을 일으키지 않는 무해한 바이러스에 채널로돕신 유전자를 삽입한 뒤 바이러스를 동물의 뇌에 주입하면 바이러스의 습성에 따라 세포에 침투하면서 해당 유전자를 세포 안으로 들여보내게 된다. 이런 방법으로 채널로돕신 유전자가 세포 내로 들어가면 세포 스스로 채널로돕신을 생산하기 시작하고, 생산된 채널로돕신은 세포 표면에 위치하게 돼 빛만 비추면 반응할 준비가 되는 것이다. 하지만 모든 세포가 채널로돕신을 가지고 있다면 특정 세포 유형만을 조절하겠다는 당초 목표는 성취할 수 없게 된다. 따라서 분자생물학적 기법으로 채널로돕신이 특정 종류의 세포에서만 발현되도록 유전자를 설계하는 것이 필요하다. 이것이 광유전학의 기본 개념이다. 뇌과학의 관심이 고조되고 있다. 광유전학은 어쩌면 우리가 감당할 수 없는 강력한 뇌조절 기법일지도 모르겠다. 인류가 앞으로 뇌과학을 어떤 방향으로 이끌어 갈지 걱정과 기대가 함께 다가온다. 일단 조절 능력을 가지게 되면 ‘어떻게 조절해야 하는가’라는 매우 어려운 숙제가 시작되는 것이다. 뇌과학 기술의 개발뿐만 아니라 이러한 흐름에 대한 철학적, 윤리적 고민이 수반돼야 할 것이다. 하지만 이런 연구를 통해 질병의 기전을 이해하고, 질병으로 인한 고통을 덜고 좀더 건강한 삶을 영위하는 데 도움이 되는 뇌과학 기술은 계속 발전할 것이라고 기대해 본다.