국내 신약개발 업체인 (주)지엔티파마가 개발한 뇌졸중 치료제에 대한 국내외 임상 2상이 환자 300명을 돌파하는 등 순조롭게 진행되고 있다. 또 함께 개발한 뇌세포 보호 치매 치료제도 반려견 치매 예비 임상시험에서 탁월한 효과를 보인 것으로 확인됐다. 더불어민주당 최고위원인 남인순 국회의원(보건복지위)이 주최하고 (가칭)한국뇌질환연구협회와 (주)지엔티파마가 주관한 ‘제2회 뇌과학 발전 포럼’이 7일 서울 여의도 국회입법조사처 대회의실에서 열렸다. 이날 포럼에서 (주)지엔티파마의 곽병주 박사는 ‘노령화 시대 4차 산업혁명의 과제(치매와 뇌졸중)’란 주제발표를 통해 “과학기술부와 경기도의 예산을 지원받아 개발한 뇌졸중 치료제 ‘Neu 2000’은 급성 뇌졸중후 발생하는 뇌세포 손상을 효과적으로 방지하기위해 세계 최초로 개발한 다중표적약물로, 글루타메이트 신경독성과 활성산소 독성을 동시에 억제하는 특징이 있다”고 설명했다. 곽 박사는 “그동안 제약사에서 뇌 신경세포에 존재하는 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트가 과도하게 방출되는 것을 억제하는데만 초점을 맞췄기 때문에 실패했다”고 덧붙였다. 실제로 전세계 빅파마들이 뇌졸중 치료제 개발에 나서 임상만 250여차례 진행됐지만 모두 실패했다. 그는 “지난해부터 ‘Neu 2000’ 임상 2상을 진행하고 있는데, 현재까지 중국에서는 204명(목표 236명), 국내에서는 108명(목표 210명)의 뇌졸중 환자에 대한 임상 연구가 순조롭게 진행되고 있다”고 밝혔다. 뇌졸중 임상 2상에 300명이 넘는 환자가 참여한 것은 매우 이례적이다. 중국은 올해 안에. 국내는 내년 상반기중 임상 2상이 끝날 것으로 전망된다. 뇌졸중은 전 세계적으로 매년 1500만여명이 발생해 600만여명이 사망하고 500만명이 영구장애를 겪는 것으로 알려졌다. 곽 박사는 “뇌졸중과 치매 알츠하이머 등 뇌신경질환의 진단및 예방, 치료 기술 개발을 실용화 하기위해서는 뇌신경과학, 정보전자통신, 뇌관련 의료기관이 한곳에 결집해 협력할수 있는 클러스터 조성과 정부의 지원시스템 구축이 시급하다”고 강조했다. 이날 포럼 첫 세션의 좌장을 맡은 연세대학교 생명 시스템대학 오영준 교수도 “의료관련 클러스터 조성에는 적지 않은 예산이 투입되는데 이를 한쪽이 책임지기에는 부담스러울수도 있다. 정부와 민간이 서로 보완적 관계를 유지하는 게 바람직하다”고 말했다. 이어 두번째 세션에서 삼성서울병원 재활의학과 김연희 교수는 ’치매의 인지재활’ 주제 발표에서 “치매 발병전 또는 발병 초기에 뇌가소성을 증진할수 있는 인지재활 치료와 약물, 운동 등 복합 치료를 진행하면 효과를 기대할수 있다”고 밝혔다. 지엔티마파의 이진환 수석연구원은 ‘알츠하이머병 신약 로페살라진의 중개연구에서 만난 반려견 치매’ 발표를 통해 “인지기능장애증후군(치매)을 앓고 있는 반려견을 대상으로 뇌세포 보호 치매치료제 ‘로페살라진’을 8주간 투여한후 주인을 몰라봤던 반려견이 주인에게 꼬리치며 안기는 등 인지 기능이 확연히 개선됐다”면서 “약물을 끊은후 4주 이상이 지나도 그 효과가 유지되는 것으로 미뤄, 증상 완화제가 아니라 근원적인 치료제임이 확인됐다”고 덧붙였다. 포럼에서는 이밖에 보건복지부 김주영 보건산업진흥과장(첨단의료복합단지 의료클러스터 육성방안), 서울대학교 김상윤 교수(치매,알츠하이머병, 그리고 AD control), 조선대학교 이건호교수(치매국책연구단장), 연세대학교 약학대학 김영수 교수 등의 주제발표가 있었다. 한편 포럼에 앞서 남인순 국회의원은 개회사를 통해 “뇌질환 가운데 특히 치매 연구개발 사업을 확대해야 한다. 고위험군에 대한 예방 가이드라인을 연구하고 약물관리 등의 예방방법을 포함한 임상연구도 추진해야 한다”고 강조했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

경기도내 신약개발업체가 개발한 뇌세포 보호 치매 치료제가 반려견 치매 예비 임상시험에서 탁월한 치료 효과를 보여 주목을 받고 있다. 　반려견이 치매에 걸리면 주인식별 혼돈, 방향감각 상실, 밤과 낮의 수면 패턴 변화, 잦은 배변실수, 식욕변화 등 증상을 보인다. 12세 이상의 반려견중 40%가 치매에 걸리는 것으로 알려졌다. 　경기도 용인시 소재 ㈜지엔티파마는 3일 자사가 개발한 치매치료제 합성신약인 ‘로페살라진’이 반려견 치매(인지기능 장애 증후군) 치료를 위한 예비 임상시험에서 효과가 입증됐다고 밝혔다. 　예비임상은 임상 2~3상에 들어가기 전에 약물의 효과와 안전성을 탐색하는 연구로, 반려견 치매에 대한 뇌세포 보호 신약의 임상시험 결과가 나온 것은 세계에서 처음이다. 　로페살라진은 알츠하이머 치매의 원인인 뇌신경세포 사멸 및 아밀로이드 플라크의 생성을 유발한다고 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중표적약물이다. 경기도, 과학기술부, 보건복지부, 아주대 등의 지원을 받아 개발했으며 동물은 물론 사람의 임상 1상에서 안전성이 검증됐다고 회사측은 밝혔다. 　지엔티파마는 반려견 치매도 사람처럼 뇌세포 손상과 아밀로이드 플라크가 쌓이며 인지기능장애를 겪는다는 사실을 확인하고 서울 청담동 소재 이리온 동물병원과 손잡고 치매에 걸린 반려견에 6마리를 대상으로 지난 2월부터 5개월간 예비 임상을 진행했다. 　임상에 참여한 반려견들은 14살 이상으로 사람과 똑같은 치매 증상을 보였다. 주인을 몰라볼 뿐 아니라 배변을 가리지 못해 집안을 더럽히고 수면장애로 밤에 잠을 못 자는 치매증상을 앓고 있었다. 　예비 임상시험은 중증 치매로 진단받은 반려견 6마리를 대상으로 총 8주간 로페살라진을 하루에 한번씩 경구 투여한 후 안전성 및 약효를 검증하는 방식으로 진행됐다. 　약물 투여 후 4주와 8주째 반려견의 인지기능을 문진과 행동기능 검사로 평가한 결과 인지기능 및 활동성이 정상 수준으로 확연히 개선된 것으로 나타났다. 　예비임상을 주도한 이리온 동물병원 문재봉 원장은 “주인을 몰라봤던 반려견이 8주 이내에 주인에게 꼬리치며 안기는 등 호전된 모습을 눈으로 직접 확인했다. 혈액 검사와 임상행동 검사에서 약물에 의한 부작용이 전혀 발생하지 않았다”고 연구 결과를 설명했다. 　15살 반려견을 키우고 있는 박종건(39)씨는 “우리 깐돌이가 13살부터 이름을 불러도 대답하지 않고 대소변도 잘 가리지 못했다. 게다가 활동성도 떨어지고, 잠도 못 자는 등 이상 증세를 보여 마음이 무척 아팠는데 치료 8주 만에 정상으로 돌아왔다”며 기쁨을 감추지 않았다.　지엔티파마는 로페살라진의 반려견 예비 임상 시험에서 안전성과 약효가 검증됨에 따라 충북대학교 동물의료센터와 이리온 동물병원을 비롯한 5개 동물병원 등과 공동으로 로페살라진에 대한 허가용 임상시험에 착수하기로 했다. 　또 반려견에 대한 허가용 임상시험이 정상적으로 진행되면 내년 초쯤 세계 최초의 반려견 치매 치료제가 출시될 것으로 전망했다. 　지엔티파마 곽병주 대표는 “심각한 인지기능장애를 앓고 있는 반려견에서 로페살라진 투여 후 빠른 시간내에 치료효과를 확인할수 있었다”며 “반려견에 대한 임상이 끝나면 치매환자를 대상으로 임상 2상을 진행해 5년이내에 알츠하이머 치료제 개발을 완료할 것”이라고 밝혔다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람의 뇌신경세포를 그대로 흉내낸 인공 시냅스 소자를 개발해 화제가 되고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST), 서울대, 중앙대, 포스텍 공동연구팀은 전이금속 물질인 ‘탄탈옥사이드’를 이용해 인간의 뇌에서 기억을 담당하는 신경세포인 뉴런과 연결부위인 시냅스의 기능을 그대로 모사한 인공 시냅스 소자를 개발하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈&인터페이스’ 최신호에 실렸다. 시냅스는 뇌에 있는 뉴런과 뉴런이 신경 전달물질을 주고 받을 수 있도록 축색돌기와 수상돌기가 만나는 부분으로 수 십 조에서 수 백조개가 있는 것으로 알려져 있다. 뇌에서 정보를 전달하는 이 시스템은 컴퓨터와 비교했을 때 비교적 적은 에너지로도 고도의 병렬 연산을 처리할 수 있어서 컴퓨터 공학자들은 시냅스의 생물학적 기능을 모방한 인공 소자 개발에 관심을 갖고 있다. 연구팀은 탄탈옥사이드를 이중층으로 만들고 표면을 제어해 고성능 인공 시냅스 소자를 만들었다. 이 소자는 전기신호 강도에 따라 탄탈옥사이드층의 저항값이 커지거나 작아지면서 시냅스의 신호전달 시스템을 흉내냈다. 이번에 개발한 소자는 기억을 저장하는 장기기억 강화작용과 기억을 지우는 장기억제작용 같은 기억의 생성, 저장, 삭제 과정인 시냅스 가소성 구현에도 성공했다. 특히 기존 컴퓨터 소자와 달리 낮은 전력으로도 병렬연산이 가능해 상용화될 경우 방대한 양의 빅데이터 처리에도 활용될 수 있을 뿐만 아니라 인공지능 개발 등 차세대 지능형 반도체 소자 기술에도 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다. 이명재 DGIST 지능형소자융합연구실장은 “이번 연구결과는 기존 인공 시냅스 소자의 단점을 보완한 동시에 뉴런 기능을 최대한 모방함으로써 인간의 뇌를 모사한 뉴로모픽 시스템 인공지능 개발에 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 산소 부족으로 인한 각종 뇌혈관 질환으로 인한 뇌손상을 치료할 수 있는 물질을 개발했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 라종철 박사팀은 뇌혈관 폐색으로 피 흐름이 줄어들면서 뇌조직이 정상적으로 기능하지 못하는 허혈성 뇌졸중으로 막혔던 혈관에 혈액이 다시 돌 때 나타나는 추가 뇌손상을 막을 수 있는 치료물질을 발견했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경약리학’ 8월호에 실렸다. 산소공급은 뇌신경세포 기능을 위해 필요하다. 허혈성 뇌졸중이 발생하면 저산소증이 나타나 뇌세포 손상이 발생하고 이후 뇌에 다시 산소를 공급하는 과정에서도 손상되는 ‘재관류 손상’이 발생하기도 한다. 허혈성 뇌졸중이나 고산병이 발생하면 혈관을 통해 뇌 신경세포에 공급되는 산소공급이 줄어들면서 저산소증이 나타난다. 뇌손상을 막기 위해서는 혈액을 공급해줘야 하는데 다시 산소를 공급받는 과정에서 신경세포가 갑자기 흥분해 추가적 뇌손상이 나타나기도 한다. 혈류를 정상화하는 단계에서 신경세포 흥분을 조절해 손상을 억제하기 위한 치료제가 필요하다. 연구팀은 뇌신경세포에 혈액이 다시 공급될 때 과다한 흥분을 일으키는 이온통로를 찾아냈다. 이와 함께 혈류를 정상화하기 전에 이 이온통로를 억제하는 물질을 사용하면 신경세포의 흥분억제는 물론 독성 유발을 막을 수 있다는 사실도 확인했다. 기존에는 뇌졸중 환자나 급성 심근경색 환자 회복을 위해 체온을 32도로 낮춰 뇌로 가는 혈액으로 인한 충격을 줄이는 저체온요법이 많이 사용됐지만 추가 뇌손상을 완벽하게 막지는 못했다. 이번에 개발한 기술은 신경세포의 흥분을 직접 낮춤으로써 효과를 더 높일 수 있다는 장점이 있다. 연구팀이 이번에 활용한 이온통로 억제제는 부정맥 치료용으로 사용되던 약물이었다. 이번 연구를 통해 뇌의 재관류 손상 억제용으로도 효과가 있음을 증명하고 저산소성 뇌손상 치료용 약물로 국내 특허 출원했다. 라종철 박사는 “이번 연구는 저산소증과 신경염증이 신경세포의 기능에 미치는 영향을 확인하는 동시에 허혈성 뇌졸중이나 저산소증으로 발생하는 뇌손상을 억제할 수 있는 치료용 약물 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아찔할 정도로 높은 곳에 올라가거나 길을 지나갈 때 갑자기 튀어나온 자동차와 마주치거나 골목에서 사납게 생긴 덩치 큰 개와 맞닥뜨렸을 때, 공포영화를 보다가 잔인한 장면이 나오면 자신도 모르게 ‘헉’하며 숨을 몰아쉬거나 눈을 가린 경험을 누구나 한 번쯤은 했을 것이다. 이런 행동은 ‘얼음’(freezing)이라고 부르는 공포 반응 중 하나다. 사실 포식자나 위험한 상황에 맞닥뜨렸다고 뇌가 판단할 경우 공포와 불안반응을 유발시키는 것은 생존을 위해 필수적인 기능이다. 더군다나 이는 배워서 터득하는 몸의 반응이 아니라 오랜 시간 진화를 통해 몸에 새겨진 일종의 선천적 반응이다. 과연 이런 타고난 공포반응은 어디서 유래되고 어떻게 나타나는 것일까. 카이스트 생명과학과 한진희 교수와 대구경북과학기술원(DGIST) 부설 한국뇌연구원 뇌신경망연구부 박형주 박사 공동연구팀이 동물이 보이는 공포에 대한 선천적 반응을 유발시키는 뇌신경회로와 메커니즘을 규명했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 선천적 공포반응은 생존에 도움을 주지만 극도의 스트레스나 생존에 지속적인 위협이 가해질 경우 공포회로에 이상이 생기면서 공황장애, 외상후 스트레스 장애(PTSD) 같은 신경질환을 앓게 된다. 많은 연구자들이 이 같은 문제를 해결하기 위해 연구를 하고 있지만 정확한 신경회로를 아직 찾지 못하고 있다. 연구팀은 스트레스 반응을 조절하고 연산기능을 수행하는 전전두엽 피질(PFC)의 일부인 전측대상회 피질(ACC)을 주목했다. 전두엽이 학습을 통한 후천적 공포조절에 관여하고 있다는 사실은 밝혀졌지만 선천적 공포조절 기능에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 연구팀은 빛을 이용해 실시간으로 신경 활성을 조절하는 광유전학 기술을 활용해 생쥐의 전측대상회 피질을 자극했다. 생쥐를 잡아먹는 포식자 중 하나인 여우 냄새를 맡았을 때 활성화되는 부위를 빛으로 조절하는 실험을 한 것이다. 그 결과 전측대상회 피질 영역의 활성을 억제하자 선천적 공포 반응인 ‘얼음 반응’이 증폭됐고 활성을 높이자 공포반응이 감소하는 것을 발견했다. 특히 배외측 편도체핵(BLA)라는 부위가 공포 반응 유발에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다. 뇌연구원 박형주 박사팀은 전기 생리학 방법으로 전측대상회 피질과 배외측 편도체핵 연결망이 선천적 공포 조절 기능에 관여한다는 사실을 교차검증해 같은 결과를 얻었다.한진희 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 공포반응을 유발시키는 뇌 속 핵심 신경회로를 발견했다는데 의미가 크다”며 “이번에 발견한 신경회로를 대상으로 하는 치료기술을 개발한다면 외상후 스트레스 장애 등 뇌신경질환으로 고통을 겪는 이들을 도울 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌실하 영역서 돌연변이 세포 집중 발견네이처지 게재… “치료제 개발에 전력”국내 연구진이 난치성 뇌종양인 ‘교모세포종’의 새로운 발병 기전을 밝혀냈다. 암 부위가 아닌 뇌의 특정 부위에서 돌연변이가 시작돼 다른 부위로 확산한다는 사실을 세계 최초로 규명했다. 강석구 연세대 세브란스병원 교수와 이정호 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수팀은 융합연구를 통해 교모세포종이 뇌 내부 공간인 뇌실 아랫부분 ‘뇌실하 영역’에서 처음 시작된다는 사실을 규명했다고 1일 밝혔다. 이번 연구는 보건복지부, 한국연구재단 등의 지원을 받아 진행됐고 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’에 실렸다. 교모세포종은 전체 뇌종양의 12~15%를 차지해 단일암 중 뇌에서 가장 많이 발생하는 암이다. 뇌의 신경교세포에서 생기는 암 중 악성도가 가장 높다. 뇌압 상승으로 인한 두통과 뇌신경마비, 언어장애 등을 유발하고 환자 사망 위험이 높다. 연구팀은 2013년부터 지난해까지 교모세포종 제거 수술을 받은 환자 30명을 대상으로 종양 조직, 정상 조직, 뇌실 주변 조직 등 3개 영역을 조사했다. 분석 결과 암세포가 없는 뇌실하 영역에서 종양을 유발하는 돌연변이 세포가 많이 발견됐다. 특히 성상세포 영역에 돌연변이가 집중됐다. 유전자 분석을 해 보니 돌연변이 세포는 시간이 지나면서 뇌의 다른 부위로 이동했다. 불꽃놀이를 할 때 빠르게 퍼져 나가는 불꽃처럼 암세포가 퍼져 나가는 현상이 확인됐다. 연구팀은 앞으로 돌연변이 세포가 교모세포종으로 진화하는 것을 막기 위한 치료제 개발을 추진할 계획이다. 강 교수는 “교모세포종이 정상 신경줄기세포가 존재하는 뇌실하 영역에서 시작된다는 사실을 처음으로 확인했다”며 “암 조직에만 쏠려 있는 연구를 암의 기원이 되는 조직 쪽으로 방향을 전환해야 암 치료 비밀을 풀 수 있다는 새로운 방향성을 제시한 것”이라고 말했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

춤이나 복싱 등 운동능력을 필요로 하는 테크닉 학습이 끝난 뒤 15분 간 심혈관을 자극하는 운동을 하면 배운 것을 더 오래 기억하는데 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 캐나다 맥길대학 연구진은 실험참가자를 대상으로 실험을 실시했다. 실험참가자를 두 그룹으로 나눈 뒤 참가자들에게 비디오게임과 비슷한 테스트를 공통적익 반복적으로 실시했다. 화면의 커서를 조종할 수 있는 조이스틱을 이용해 가능한 빨리 화면 속 직사각형을 연결하는 테스트다. 이는 실험참가자의 운동학습 능력을 체크하는데 쓰이는 테스트다. 이후 연구진은 두 그룹 중 한 그룹에게는 15분 간 조깅이나 사이클 등 간단한 운동을 하게 했고 또 다른 그룹은 운동을 하지 않고 쉬게 했다. 이후 30분, 60분, 90분, 그리고 하룻밤 수면을 취하게 한 뒤 두 그룹의 뇌 기능을 측정했다. 그 결과 운동을 한 그룹은 그렇지 않은 그룹에 비해 특정 ㅈ뇌의 영역이 보다 효율적으로 기능한다는 것을 확인했다. 특히 연구진이 주목한 것은 이 과정에서 뇌의 움직임이 줄어든다는 점이었다. 학습 후 운동을 한 그룹의 뇌는 운동을 하지 않은 그룹에 비해 뇌의 움직임이 줄어들었는데, 이러한 현상은 우리 뇌의 신경활동이 감소하는 것이 뇌의 활동을 능률화하는데 도움이 된 다는 것을 입증한 것이다. 연구진은 새로운 것을 배운 후 운동을 15분 간 실시할 경우, 뇌의 신경활동이 감소되고 대신 신경 에너지를 새롭게 입력된 정보를 기억하는데 사용되면서 학습의 기억력을 높이는데 도움이 된다는 것. 다만 이러한 효과는 운동한 즉시 나타나지 않았고, 수면을 취한 후에야 나타났다. 연구진은 “첫 번째 테스트를 실시한 뒤 두 그룹에게 각각 운동 또는 휴식을 취하게 한 직후, 두 그룹에게서 큰 차이를 발견할 수 없었다. 하지만 수면을 포함한 24시간이 지난 뒤 같은 테스트를 진행했을 때, 전날 운동을 한 그룹의 수행 능력이 훨씬 높았다”고 설명했다. 이어 “다음 과제는 수면이 운동과 학습기억효과사이에서 행하는 중요한 역할을 알아내는 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘뇌신경영상’(NeuroImage) 7월 1일자에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

불면증은 가장 흔한 수면 장애로 우리나라에서 23%의 유병률을 보이고 있다. 불면증은 적절한 수면을 취할 기회와 환경을 제공해도 잠들기 어렵고, 잠이 들어도 자주 깨며, 새벽에 일찍 깨는 것을 가리킨다. 이런 현상이 주 3회, 3개월 이상 지속되면 불면장애로 진단한다. 불면증은 삶의 질을 떨어뜨리고 신체적·정신적 건강에 심각한 영향을 줄 수 있는 질환이다. 어떻게 자고 싶어도 잘 수 없는 상태에 이르는 것일까.미국 뉴욕시립대의 스필만 박사가 제안한 ‘불면증 발생의 3가지 행동 모델’은 30년이 지난 지금도 유효하다. 불면증은 선행 요인, 유발 요인, 지속 요인 등 세 가지 요인이 상호 작용해 발생한다는 것이다. 첫째, 원래 가지고 있던 성격이나 스트레스에 대한 민감성, 유전적 특성을 포함한 개인의 특성을 선행 요인이라고 한다. 불면증은 이런 개인적 특성이 기본적으로 영향을 준다. 지난해 네덜란드의 다니엘 포스튜마 교수는 국제 협력 연구를 통해 7500여 명의 전유전체 관련성 분석을 실시했다. 그 결과 불면증과 연관된 유전자를 발견해 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’에 보고했다. 또 불면증 호소와 내성적인 성격, 대사 경향은 유전적으로 양의 상관관계를 나타냈다. 이 연구는 불면증과 연관된 유전자가 선행요인으로 작용할 수 있음을 보여준다. 둘째, 별 문제 없이 지내던 사람도 실직, 실연, 사건, 사고 등에 의해 스트레스가 발생하면 급성 불면증이 시작될 수 있는데 이를 유발 요인이라고 부른다. 셋째, 스트레스 발생 이후 급성 반응은 점차 줄지만 잠을 못 자는 것에 대한 불안, 걱정이 증가하고 이에 대한 잘못된 대처가 고착화되면서 유발 요인과는 별개의 잘못된 수면 행동이 나타난다. 이를 지속 요인이라고 한다. 지속 요인이 작동하면 뇌가 과도하게 활성화돼 만성적인 불면증으로 연결된다. 불면증 환자는 잠을 잘 못 자기도 하지만 잠을 잘 때 뇌가 과하게 활성화돼 있다. 반대로 깨어 있을 때는 뇌활성이 저하돼 낮 동안 기능 저하를 경험한다. 불면증을 치료하려면 과하게 활성화된 뇌를 다시 정상 수준으로 낮춰야 한다. 급성기에 효과적인 것은 ‘약물요법’이다. 불면증 치료제는 공통적으로 각성을 유발하는 뇌회로를 억제하는 기능이 있다. 하지만 약물 효과가 정확하게 뇌의 어떤 부위에 영향을 미치는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 2016년 영국 임페리얼칼리지의 윌리엄 위즈덴 교수팀은 불면증 치료제 ‘졸피뎀’의 작용 부위를 밝히는 실험을 진행했다. 졸피뎀에 반응하지 않도록 유전자를 조작한 쥐에서 뇌 시상하부의 ‘히스타민 뉴런’에서만 졸피뎀 반응을 되살리자 수면 유도 효과가 회복됐다. 반면 ‘대뇌피질 뉴런’의 졸피뎀 반응을 되살렸을 때는 수면 유도 효과가 크지 않았다. 향후 시상하부의 히스타민 뉴런만을 목표로 하는 약물을 개발한다면 좀더 자연스런 수면을 유발할 수 있을 것이다. 하지만 만성 불면장애를 약물만으로 치료할 수는 없다. 지속 요인은 수면에 대한 잘못된 이해, 과도한 기대 등 ‘인지적 오류’를 포함하고 있다. 불면증 환자들은 실제 수면량보다 자신이 적게 잔 것으로 보고하는 경향이 있다. 지난해 미국 브리검영대의 대니얼 케이 박사팀은 이런 불일치가 수면 중 비정상적인 두뇌 활성과 관련됐다는 것을 발견했다. 수면 중 뇌의 오른쪽 전섬엽, 왼쪽 대상피질의 활성이 저하된 환자들은 실제보다 적게 잔 것으로 보고했다. 수면에 대한 올바른 이해와 건강한 수면 습관 형성을 돕는 ‘인지행동치료’를 병행해야 효과적인 치료와 재발 방지가 가능하다는 것이다. 불면증에 대한 뇌과학적 연구는 불면증이 심리적인 현상이 아닌 뇌신경의 이상 현상을 동반하고 있음을 밝히고 있다. 즉 생물학적인 요소와 환경·심리적인 요소의 복합적인 상호 작용으로 불면증이 발생한다. 이것이 불면증 치료가 단순한 약 처방으로 끝나지 않고 다양한 요소를 고려한 통합적인 접근을 필요로 하는 이유다.

근육 경련에 목 가누기 힘들어 보톡스·뇌심부자극술 등 효과신체 일부가 의지에 관계없이 고장 난 기계처럼 계속 움직이거나 뒤틀리는 증상으로 고통받는 사람이 있다. 바로 ‘근긴장이상증’이다. 많이 알려지지 않은 병이어서 뇌졸중 후유증이나 뇌성마비 증상으로 오해한다. 18일 허륭 가톨릭대 인천성모병원 뇌병원 교수에게 근긴장이상증의 증상과 치료법에 대해 물었다. Q. 근긴장이상증 환자는 얼마나 되나. A. 많이 알려진 병은 아니지만 환자가 늘어나는 추세다. 건강보험심사평가원 자료를 보면 환자 수가 2010년 2만 8138명에서 지난해 3만 5238명으로 25%가량 늘었다. 정확한 진단을 받지 않아 다른 질환으로 오인하고 있거나 몸의 뒤틀림 때문에 사회 생활을 거부하고 은둔하는 환자까지 감안하면 실제 환자 수는 더 많을 것으로 보인다. Q. 원인은. A. 근긴장이상증은 근육의 수축, 긴장을 조절하는 뇌신경계에 이상이 생기는 병이다. 원인은 명확하게 밝혀지지 않았지만 운동과 관련한 신경전달물질의 불균형에 의해 발생하는 것으로 추정하고 있다. 운동을 관장하는 뇌부위의 기저핵이나 시상부의 손상으로 발병하기도 한다. Q. 증상은 어떻게 나타나나. A. 근육이 과도하게 긴장해 이완돼야 할 때도 계속 수축한다. 또 자신이 움직이려는 근육 대신 엉뚱한 근육이 수축되기도 한다. 근육에 힘이 들어간 상태가 계속되면 근육이 떨려서 경련이 오고, 뭉친 근육 때문에 통증도 발생한다. 가장 많이 발생하는 곳이 목 근육 부위다. 이곳에 나타나는 근긴장이상증을 ‘사경’이라고 한다. 머리의 비틀림, 경련, 머리 떨림, 목 통증이 주요 증상이다. 목 근육 경련으로 머리가 한쪽으로 돌아가거나 앞뒤 또는 어깨쪽으로 기울어져 머리를 제대로 가누지 못할 때가 많다. 턱과 혀에 힘이 들어가면서 안면 경련이 일어난다. 악기를 연주하거나 글씨를 쓸 때 손과 팔의 근육이 경직되고 떨릴 수 있다. 눈 주위 근육에 이상이 생겨 눈을 자주 깜빡인다. Q. 나이에 따라 증상이 다르게 나타난다는데. A. 유년기나 젊어서 발병하는 근긴장이상증은 증상이 심해지고 전신으로 퍼져나간다. 성인기에 발병하면 주로 신체 일부에 국한돼 증상이 나타난다. 발병하면 사회 생활에 곤란함을 겪고 대인기피증이나 우울증, 자살 충동과 같은 정신질환으로 이어질 수 있어 조기 치료가 중요하다. Q. 치료법은. A. 증상이 심하지 않은 초기에는 근육 신경을 차단하는 ‘보톡스 주사’로 어느 정도 효과를 볼 수 있다. 증상이 심해 수술을 해야 한다면 ‘말초신경절제술’과 ‘뇌심부자극술’ 등 두 가지가 있다. 말초신경절제술은 근육을 움직이는 말초신경을 잘라내는 방법이지만 수술이 매우 복잡해 말초신경이 손상될 위험이 있다. 또 근긴장이상증에 따른 통증이 제대로 조절되지 않을 수도 있다. 최근에는 말초신경절제술을 개선한 뇌심부자극술이 도입됐다. 초소형 의료기기를 뇌에 삽입해 특정세포에 전기 자극을 주는 방법이다. 뇌심부자극술은 신경이나 뇌세포를 파괴하지 않는 보존적인 치료법이고 뇌에 이식한 의료기기에 문제가 생기면 제거할 수 있어 비교적 안전한 치료법이라고 볼 수 있다. 환자를 방치하지 말고 전문의 상담을 통해 하루라도 빨리 치료 계획을 세우는 게 증상을 완화할 수 있는 가장 좋은 방법이다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

바이오 융합기술을 활용하여 첨단 생명과학 연구에 활용되는 다양한 장비를 개발하고 있는 ㈜로고스바이오시스템스가 새로운 항체침투기술을 확보하게 됐다. ㈜로고스바이오시스템스는 지난 12일 한국뇌연구원과 항체침투기술을 이전받는 기술이전협약을 체결했다고 밝혔다. 해당 기술은 한국뇌연구원의 최영식 책임연구원 연구팀이 개발한 특허기술로, 생체조직 내 단백질 발현 양상을 심도 있게 관찰할 수 있게 해준다. 그동안 생체조직 내 단백질 변화를 관찰하는데 주로 사용된 기존 항체염색법은 생체조직을 이루는 물질들의 촘촘한 연결망 때문에 불과 수백 마이크로미터 깊이에 한해 항체표지가 가능한데 반해, 한국뇌연구원이 개발한 항체침투기술은 기존 한계의 수백 배 수준인 수십 밀리미터 깊이까지 항체를 조직 내에 골고루 확산시킬 수 있다. 따라서, 뇌 전체에 분포한 단백질의 정보를 한 번에 볼 수 있고, 생체조직을 파괴하지 않으면서 뇌신경망과 같은 수많은 세포의 복잡한 연결구조를 육안으로 확인할 수 있는 것이 특징이다. 이처럼 본 기술은 단백질 분자로 구성된 뇌지도 데이터베이스 구축에도 큰 진전을 가져올 것으로 예상되는 만큼 ㈜로고스바이오시스템스와 한국뇌연구원의 이번 협약에 관심이 모아지고 있다. 현재 주요 선진국들은 막대한 예산을 들여 대형 뇌과학연구 프로젝트를 진행하고 있으며, 우리나라 역시 향후 10년 간 총 3,400억 원을 투자해 뇌지도 데이터베이스 구축을 추진하고 있는 상황이다. 이와 관련하여 ㈜로고스바이오시스템스 정연철 대표는 “전 세계에서 뇌지도 데이터베이스 구축에 주력하고 있는 만큼 이번 협약에 대한 기대감이 크다”며 “앞으로 한국뇌연구원과의 지속적인 협력을 통해 뇌질환 관련 바이오마커 발굴, 뇌질환 진단 및 치료를 위한 기술 개발에도 적극적으로 임할 계획”이라고 전했다. 한편 ㈜로고스바이오시스템스는 자동 생체조직투명화 시스템과 자동 세포카운터, 디지털세포이미징 시스템 등을 전문으로 하는 코스닥 상장기업으로, 미국 스탠포드 대학이 2013년 개발한 신경과학 분야의 혁신기술인 클래러티 (CLARITY) 기술을 이전받아 세계 최초로 자동 생체조직투명화 시스템인 엑스-클래러티 (X-CLARITY)를 상용화한 바 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

선불교에서 말하는 ‘무’(無)와 같은 상태를 수학에서는 ‘0’으로 표시한다. ‘아무 것도 없음’을 의미하는 0은 약 2000년 전 인도에서 만들어져 활용됐지만 서양에서 0의 개념을 받아들이고 수학에서 활용하기 시작한 것은 과학혁명이 시작된 다음인 17세기 이후이다. 현대 과학과 수학이 지금처럼 발달하게 된 것도 0 덕분이다.실제로 아이들이 숫자를 배우면서 0의 개념을 확실히 이해하기까지는 오랜 시간이 걸린다. 이 때문에 많은 과학자들이 동물들의 지능과 인지능력을 측정할 때 0의 개념을 이해하는지 실험을 한다. 지금까지는 원숭이 같은 유인원들과 일부 동물들이 0의 개념을 이해한다는 사실이 밝혀지기도 했다. 여기에 호주와 프랑스 연구진이 곤충인 꿀벌도 ‘0’의 개념을 이해한다는 사실을 파악했다. 호주 로열멜버른공과대(RMIT) 생체모방디지털센서연구실, 모나쉬대 생리학교실, 프랑스 툴루즈대 통합생물연구센터 공동연구팀은 인간 뇌신경의 880분의 1 밖에 안되는 꿀벌들도 추상적 개념인 ‘0’을 이해한다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자에 발표했다. 지금까지 꿀벌은 개미와 같이 군집생활에 대한 연구에 많이 활용됐지만 숫자나 추상적 개념이 있는지에 대한 연구는 진행된 바 없었다. 연구팀은 꿀벌 10마리에게 하얀색 바탕에 1~4개 사이에서 각기 다른 갯수와 크기의 검은색 사각형이 그려진 그림판을 두 장 제시하고 ‘좀 더 적은’ 갯수의 그림판에 앉는 경우 설탕물을 주고 많은 그림판에 앉으면 쓴 맛이 나는 물질을 주는 식으로 훈련했다. 또다른 꿀벌 10마리에게는 ‘좀 더 많은’ 갯수의 그림판에 앉는 경우 설탕물을 주고 적은 그림판에 앉으면 쓴 맛이 나는 물질이 주는 훈련을 실시했다. 충분한 훈련 뒤 꿀벌들이 80% 이상의 성공률을 보이자 연구팀은 두 번째 ‘진짜’ 실험을 실시했다.2~5개의 검은색 원이 그려진 그림판과 아무 것도 없는 그림판을 제시하자 꿀벌들은 첫 테스트임에도 불구하고 첫 번째 ‘좀 더 적은’ 갯수를 선택하도록 훈련받은 꿀벌은 아무 것도 없는 그림판에 앉고 두 번째 ‘좀 더 많은’ 갯수를 선택하도록 훈련받은 꿀벌들은 검은색 원이 그려진 그림판을 선택했다. 성공률은 63% 정도로 나타났다. 연구팀은 이 정도의 성공률은 도형이 없는 그림판이 단순히 시각적 자극으로 선택을 하거나 거부한 것이 아니라는 설명이다. 애드리언 다이어 RMIT 바이오센싱 교수는 “이번 연구는 꿀벌처럼 작고 단순한 뇌로도 복잡하고 추상적 개념을 이해할 수 있다는 것을 증명해낸 것으로 아프리카 회색 앵무새, 사람을 제외한 영장류, 그리고 유치원에 다니는 아이들과 비슷한 이해능력을 갖고 있음을 알 수 있다”고 설명했다. 또 다이어 교수는 “100만개 미만이 뉴런을 가진 뇌로 추상적인 0을 감지해낼 수 있다면 인공지능에게 새로운 기술을 가르칠 때 좀 더 간단하고 효과적인 방법이 있음을 알 수 있다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 일반 시민이 의식을 잃고 쓰러진 사람을 심폐소생술(CPR)로 살려냈다는 소식을 자주 접하게 됩니다. 실제로 지난해 12월 질병관리본부에서 발표한 ‘2006~2016년 급성 심장정지 조사 결과’를 보면 일반인의 심폐소생술 시행률은 2008년 1.9%에서 2016년 16.8%로 9배 가까이 상승했습니다. 그렇지만 이 같은 비율은 일본이나 미국 등 선진국의 절반 수준에 불과합니다.보통 심정지가 발생하고 5분이 지나면 뇌신경이 손상되기 시작되는 것으로 알려져 있습니다. 이 때문에 뇌신경이 손상되기 직전 5분이 흔히 말하는 ‘골든타임’이지요. 심폐소생술을 배운 사람들도 어느 정도의 속도와 압박을 가해야 하는지 헷갈리는 경우가 많습니다. 그래서 심폐소생술을 실시할 때 속도를 맞춰 주는 스마트폰 애플리케이션(앱)도 있다고 합니다. 하지만 긴급한 상황에서 스마트폰 앱을 실행시킬 정신이 있을지 모르겠습니다. 지난 2~4일 덴마크 코펜하겐에서 열린 유럽 마취학회 연례회의에서는 심폐소생술과 관련한 재미있는 연구 결과가 발표됐습니다. 스페인 바르셀로나대 의대 마취학과, 바이오통계학과 공동연구팀이 ‘마카레나’ 후렴구를 따라 부르며 심폐소생술을 실시하는 것이 효과적이라는 연구 결과를 내놓은 것입니다. 마카레나는 1990년대 중반 전 세계를 강타했던 스페인의 댄스 음악입니다. 연구팀은 의대생 164명을 세 그룹으로 나눠 마네킹에게 CPR을 2분 동안 실시하는 실험을 했습니다. 1그룹은 외부에서 아무런 박자나 속도가 주어지지 않았고 2그룹은 스마트폰 CPR 속도 앱을 사용하도록 하고 3그룹은 ‘마카레나’ 후렴구 부분을 마음속으로 따라 부르며 심폐소생술을 시행했습니다. 연구팀이 여러 댄스곡 중 마카레나를 선정한 것은 전 세계적으로 가장 잘 알려진 노래이면서 후렴구 부분의 박자가 CPR 최적 속도인 분당 100~120회와 비슷한 103bpm이기 때문이었습니다. bpm은 ‘분당 비트’(beats per minute)의 약자로 음악 속도를 표시한 것입니다. 이번 연구는 정확한 속도와 압력으로 CPR을 실시할 수 있는 방법을 찾기 위한 것입니다. 어떤 결과가 나왔을까요. 스마트폰 앱을 사용하는 것이 가장 효과적이지만 마카레나 후렴구를 따라 부르며 CPR을 실시하는 것도 골든타임 내에 생명을 구하는 데는 문제가 없다고 연구팀은 밝혔습니다. CPR은 속도만큼이나 5~6㎝ 정도 깊이의 압박이 필요한데 아쉽게도 이번 실험에 참여한 세 그룹 모두 최적의 압력을 가하는 데는 실패했다고 합니다. 적절한 압박은 여러 번의 연습을 통해 뇌에 각인을 시켜야 하기 때문이라는 것입니다. 바르셀로나대 의대 엔리케 카레로 카데날 교수는 “마카레나같이 쉽게 따라 흥얼거릴 수 있는 음악과 함께 CPR을 교육한다면 실제 현장에서 활용될 때 훨씬 효과적일 것”이라고 말했습니다. 20세기 들어 과학이 세분화, 전문화되면서 대중들은 ‘과학은 어렵고 우리와는 상관없는 이야기’라고 인식하게 됐습니다. 그러나 최근 들어 과학계와 각국 정부는 과학기술이 대중의 삶과 밀접하다는 것을 보여 주기 위한 노력들을 하고 있습니다. 우리 정부도 ‘국민의 삶을 개선하는 과학기술’에 대해 강조하고 있지만 여전히 거대담론과 전문가주의에 빠져 있는 듯싶습니다. 과학기술이 국민들의 삶과 밀접하다는 것을 보이기 위해서는 이번 연구처럼 가벼워 보이지만 실제 현장에서 써먹을 수 있는 연구들이 필요한 것 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

삼성전자와 LG전자가 차세대 성장 동력인 인공지능(AI) 분야 인력 및 조직 투자에 발벗고 나섰다. 미래 먹거리로 꼽히는 이 분야의 주도권을 선점하기 위해 글로벌 핵심 인재 확보에 가속도를 내는 분위기다.삼성전자는 4일 “세계적인 AI 권위자인 미국 프린스턴대 세바스찬 승 교수와 펜실베이니아대 대니얼 리 교수를 영입했다”고 밝혔다. 지난 1일자로 영입된 두 사람은 모두 부사장급이다. 세트 부문 선행연구 조직인 삼성리서치(SR)에서 각각 AI 전략 수립과 선행 연구 자문, 차세대 기계학습 알고리즘·로보틱스 연구를 할 예정이다. 승 교수는 뇌 신경공학 기반 AI 분야 석학이다. 미국 하버드대 이론물리학 박사 학위 취득 후 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 교수 등을 지냈다. AI 로보틱스 전문가인 리 교수는 MIT 물리학 박사 출신으로, 2001년부터 펜실베이니아대 전기공학과 교수로 강단에 섰다. 두 교수는 1999년 인간 뇌신경 작용에 따른 지적 활동을 본뜬 컴퓨터 프로그램을 세계 최초로 공동 개발했다. 연구 역량 강화를 위해 삼성전자는 지난해 삼성리서치를 신설한 데 이어 최근 우리나라와 미국, 영국, 캐나다, 러시아 5개국에 글로벌 AI 연구센터를 잇달아 설립했다. 올해 초에는 머신러닝 전문가 래리 헥 박사를 영입, 삼성리서치아메리카(SRA)의 AI 연구개발(R&D) 전무로 임명하기도 했다. 삼성 관계자는 “이재용 삼성전자 부회장의 ‘AI 퍼스트’ 전략이 본궤도에 오른 격”이라고 전했다.‘LG가(家) 4세’인 구광모 LG전자 상무가 이끌게 된 LG 그룹 역시 잰 발걸음에 나섰다. AI는 물론 로봇 분야까지 사업 영역을 확장하는 모양새다. 생활가전을 담당하는 LG전자 홈앤어플라이언스(H&A) 사업본부는 최근 자율주행 물류로봇, 로봇 하드웨어, 소프트웨어 분야 R&D 인력을 충원 중이다. 지난달 말 국내 산업로봇 제조 업체인 로보스타의 지분 20% 인수 등 대대적인 투자와 궤를 같이한다. LG는 앞서 지난달 미국 캘리포니아주 실리콘밸리에 벤처 투자 기업인 ‘LG 테크놀로지 벤처스’를 설립했다. 그룹 차원의 해외 벤처 투자사 설립은 처음이다. LG전자, LG화학, LG디스플레이, LG유플러스 등 4개 계열사는 총 4억 달러를 투자해 투자펀드를 조성한다고 지난 3월 공시했는데, 이 회사는 펀드 관리 업무를 맡게 된다. 지난달부터 현지에서 경력자 위주로 투자 전문가를 모집 중이다. 그룹 관계자는 “4차 산업혁명 흐름에 대응해 선제적으로 미래를 준비하기 위한 목적”이라고 전했다. 계열사 관계자는 “그룹을 승계하는 구 상무의 미래사업 발굴에 이 투자사가 중요 역할을 하게 될 것으로 본다”고 내다봤다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

9살짜리 형이 아픈 동생을 위해 레모네이드 판매대를 열어 특별한 형제애를 보여주었다. 29일(이하 현지시간) 영미권 최대 소셜 사이트 레딧닷컴에 따르면, 이달 초 사우스 캐롤라이나주(州)에 사는 앤드류는 부모님에게 가슴 아픈 소식을 들었다. 바로 생후 6개월된 동생 딜런이 크라베병(Krabbe disease)에 걸렸다는 이야기였다. 크라베병은 대뇌신경세포가 파괴돼 신경이 퇴행하는 희귀난치병이다. 시각, 청각, 언어, 운동 등 거의 모든 신경이 퇴행해 시력과 기억력을 잃고, 심하면 반신마비가 된다. 신생아 4만명당 1명의 비율로 발병하며, 90% 이상이 생후 1~7개월의 소아에게 일어나는 무서운 병이다. 앤드류는 어린 동생이 아프다는 사실에 가슴이 아팠고, 형으로서 무언가를 해주고 싶었다. 부모님이 치료책을 찾아 피츠버그에 있는 아동병원에 동생을 데려간 사이, 모금행사로 레모네이드 판매대를 열 계획을 세웠다. 딜런은 할아버지와 할머니, 이모, 삼촌 그리고 그린우도 지역 주민들에게 도움을 받아 사우스 캐롤라이나 96번 고속도로 근처에 레모네이드 판매대를 설치했다. 그리고 아침 10시부터 단 두시간 만에 레모네이드 판매 수익금으로 5860달러(약 633만원)를 모았다. 앤드류는 “레모네이드를 팔아 모은 돈으로 아픈 동생을 낫게하고 싶었다”며 자신이 하고 싶은 일을 했을 뿐이라고 웃었다. 반면 아빠 맷 에머리는 “그렇게 짧은 시간에 레모네이드 판매로 많은 돈을 모을 거라고는 생각하지 못했다. 앤드류의 착한 마음씨에 깊은 감명을 받았고, 사랑하는 동생을 위해 나선 아들이 자랑스럽다”며 기특해했다. 이후 앤드류 가족과 친구들은 팀 딜런(Team Dylan)이라는 이름의 페이스북 페이지와 기금모금 사이트인 고펀드미 페이지를 만들었다. 앞으로 딜런의 최신정보, 질병 진행상황, 사진과 모금행사들을 포함한 게시물을 게재하면서 해당 불치병에 대한 인식을 높이는데 앞장 설 예정이다. 사진=페이스북(팀딜런) 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

달팽이에 감각 반응 학습시켜 RNA 뽑아 일반 개체에 이식 자극 주자 훈련 때와 같은 반응 “치매로 잃은 기억 회복 희망” 요즘 영화 ‘데드풀’로 상한가를 달리는 라이언 레이놀즈와 ‘원더우먼’ 갈 가도트가 출연한 2016년 영화 ‘크리미널’은 죽은 CIA 요원의 기억을 범죄자에게 이식하면서 벌어지는 사건들을 다룬 첩보 스릴러 작품이다. 고 이예춘과 아들 이덕화씨가 함께 출연한 것으로 유명한 1974년 작 ‘공포의 이중인간’에도 일제시대 일본군이 숨겨 놓은 대량의 다이아몬드를 찾기 위해 일본군 장교의 시체를 살려 내고 그 기억을 빼내 다른 사람에게 이식하려는 내용이 있다. 이들 외에도 ‘토탈리콜’, ‘코드명J’, ‘매트릭스’, ‘인셉션’ 등 수많은 SF 영화와 소설에 단골로 등장하는 소재가 바로 다른 사람의 기억을 이식하거나 삭제하는 기술이다.뇌과학이 발달하면서 가까운 미래에는 사람의 기억을 컴퓨터나 클라우드에 업로드하고 내려받을 수 있는 기술이 등장해 사실상 ‘영생’을 누릴 수 있게 될 것이라는 예측까지 나오고 있다. 그런데 컴퓨터 같은 외부 기기의 도움 없이 주사 방식으로 ‘기억’을 손쉽게 옮길 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다. 이번 연구가 사람에게 적용되는 시점이 된다면 고통스러운 기억으로 인해 발생하는 외상후스트레스장애(PTSD) 같은 뇌신경 질환을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 아름다운 추억을 점점 잃어 가는 치매 환자들에게 기억을 되찾을 수 있게 해줄 수 있을 것으로 기대된다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA)의 통합생물학및생리학과와 의대 뇌연구소 공동연구팀은 한 바다달팽이의 기억을 다른 바다달팽이에게 주사해 옮기는 실험에 성공하고 미국신경과학회가 발행하는 온라인 국제학술지 ‘e뉴로’ 5월 14일자에 발표했다. 이번 연구를 주도한 데이비드 글랜즈먼 교수는 2014년에도 동물실험을 통해 잃어버린 기억을 되살릴 수 있는 방법을 찾아내고 생명과학 분야 학술지 ‘e라이프’에 발표해 주목받은 바 있는 세계적 석학이다. 중추신경계에 뉴런이 약 1000억개가 있는 사람에 견줘 바다달팽이는 중추신경계 뉴런이 2만개에 불과하지만 세포 형태와 분자적 신호전달 체계는 인간과 비슷하다. 연구팀이 실험동물로 결정한 이유다. 연구팀은 바다달팽이 14마리를 7마리씩 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 찬물에 담가 두거나 바늘로 찌르는 등의 방법으로 감각뉴런이 방어 반응을 보이도록 학습시켰다. 그다음 훈련받은 달팽이의 RNA를 뽑아낸 뒤 훈련받지 않은 일반 바다달팽이에게 주사하고 하루 동안 방치했다. 주사 전에는 찬물을 끼얹거나 바늘로 찔러도 아무 반응을 보이지 않던 이 달팽이들은 자극을 주자 훈련받았던 달팽이들과 똑같이 30초간 수축하는 모습을 보였다. 연구에 참여한 알렉시스 베데카라츠 박사는 “이번 연구는 RNA 속에 기억이 저장되고 이를 통해 기억이 다른 개체에 전달될 수 있음을 보여 준 것”이라고 강조했다.RNA는 DNA가 갖고 있는 유전정보에 따라 필요한 단백질을 합성할 때 작용하는 생체 고분자 화합물이다. 또 활동성이 높기 때문에 다른 DNA나 RNA와 쉽게 결합하기 때문에 생체 내에서 다양한 역할을 수행할 수 있다. 이 때문에 RNA의 생체 내 기능에 대해 모두 밝혀지지는 않은 상태다. 그러나 지난달 말 한국 연구진이 “장기기억은 두 신경세포 사이의 시냅스에 저장된다”는 70년 전 캐나다 심리학자 도널드 헵의 주장을 실험적으로 확인하고 논문으로 발표했다. 이 때문에 뇌과학계에서는 기억 저장소가 RNA인지, 시냅스인지에 대해 치열한 공방이 벌어질 것으로 예상된다. 글랜즈먼 교수는 “만약 기억이 시냅스에 저장된다면 우리 실험이 성공했을 리가 없다”고 주장했다. 또 그는 “이번 연구가 일생 동안 축적된 기억을 이식하는 데 곧바로 활용될 수 있을 것이라고는 확신할 수 없지만 기억 저장에 대해 좀더 정확히 알아 갈수록 가능성은 높아진다”며 “그렇게 된다면 가까운 미래에는 RNA를 활용한 주사든 이식이든 다양한 방법을 통해 치매로 사라진 기억들을 깨우고 회복시킬 수 있을 것”이라고 설명했다. 현재 글랜즈먼 교수팀은 다양한 RNA 중에서 기억을 전달하고 저장하는 데 관여하는 RNA들을 찾아내는 연구를 진행하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 몸에는 항상 움직이는 기관이 있는데 그중 하나는 모두가 아는 바와 같이 온몸에 피를 보내는 ‘심장’이고 또 하나는 ‘눈’이다. 심장은 잠깐이라도 쉬거나 불규칙적으로 뛰면 안 된다. 반면 눈 운동은 규칙성은 없지만 우리가 인식하지 못하는 사이에도 항상 일어나고 있다. 지금 이 글을 읽고 있는 동안은 물론 잠을 자는 동안에도 눈은 계속 운동하고 있다.눈 운동은 시자극에 의해 일어나는 자발적이거나 비자발적인 움직임이다. 눈 운동은 어떤 물체가 나타났을 때 물체가 이동하는 방향으로 눈이 움직이는 ‘비자발적 추종 운동’과 어떤 방향의 물체를 보기 위해 눈을 돌리는 ‘자발적 주시 운동’으로 나뉜다. 이런 눈 운동은 3개의 뇌신경에 의해 조절되는 6개의 눈 근육 수축과 이완에 의해 일어난다. 결국 뇌에서 눈 운동을 정밀하게 관리한다고 볼 수 있다. 시력의 대부분을 담당하는 곳은 전체 망막의 중앙 부분인 지름 0.5㎜ 크기의 ‘황반오목’이다. 물체를 선명하게 보기 위해 뇌는 이 작은 황반오목에 보고자 하는 물체를 맞춰야 하고 기능에 문제가 생기면 시기능에 심각한 장애가 발생한다. 뇌에서 이 기능이 얼마나 빨리 작동하는지 알아볼 수 있는 간단한 실험이 있다. 눈과 30㎝ 떨어진 곳에서 손가락을 들고 처음에는 천천히 흔들다가 점점 빨리 흔들어 보자. 천천히 흔들 때는 손가락이 정확히 보이다가 점점 빨라져 일정 속도 이상이 되면 손가락이 뿌옇게 보이는 것을 느끼게 된다. 손가락을 흔드는 속도에 눈 운동이 따라가지 못하는 것이다. 다음으로 손가락을 고정하고 머리를 좌우로 흔들어 보자. 손가락을 직접 흔드는 것과 달리 머리를 아무리 빨리 흔들어도 손가락이 정확하게 보이는 것을 느낄 것이다. 이는 손가락을 보기 위해 눈 운동이 머리 운동 방향의 반대 ?향으로 일어나기 때문이다. 이 간단한 실험을 통해 뇌가 눈을 움직이게 하는 명령이 얼마나 빠른지 알 수 있다. 이와 같은 눈 운동의 관찰을 통해 눈 근육의 문제나 뇌 기능 이상을 알 수 있으며 안과는 물론이고 신경과의 여러 질환 진단에 중요한 단서가 될 수 있다. 눈 운동 중추 부위의 경색, 위축으로 복시(1개의 물체가 2개로 보이는 것)가 생기거나 어지러움을 느끼는 등의 증상은 뇌질환 초기 증상일 때가 많아 신경 검사에서 눈 운동 검사는 매우 중요한 부분을 차지하고 있다. 눈이 자리잡고 있는 ‘안와’라는 공간에서 눈알은 3차원적으로 움직인다. 이때 눈을 둘러싼 6개 외안근과 시신경, 결합조직이 영향을 미쳐 복잡한 운동 양상을 보인다. 자기공명영상촬영(MRI) 등으로 인체 구조를 들여다보지 않는다면 동공, 홍채, 각막, 결막의 위치 변화로 눈 운동을 측정할 수 있다. 이를 통한 눈 추적 기술이 뇌과학을 비롯한 여러 분야에서 활용되고 있다. 눈 운동 연구와 이를 이용한 눈 추적 기술의 개발은 세계적인 추세다. 하지만 한편으로 우리나라에서는 근거와 효과가 검증되지 않은 치료법으로 환자들을 현혹하는 사례가 많다. 자동으로 일어나는 눈 운동을 일부러 더 유발해 시력을 회복한다거나 노안을 개선한다는 주장이 그것이다. 물론 눈 운동이 시력이나 눈 피로에 도움이 될 수 있지만 아직 과학적 검증이 없는 상태에서 일반인들이 쉽게 현혹될 수 있는 내용으로 사람들의 판단을 흐리게 할 가능성이 있다. 눈 운동뿐만 아니라 만성 피로나 만성질환 등에 대해서도 비과학적이고 검증되지 않은 ‘아니면 그만’이라는 식의 운동법과 치료법 정보가 쏟아지고 있다. 이에 대한 정확한 판단이 필요한 시점이다.

우리 사회에는 타인의 작은 고통에도 함께 아파하고 걱정하는 사람이 있는가 하면 타인의 감정을 전혀 이해하지 못하고 끔찍한 사건을 저지르는 사이코패스가 함께 존재한다. 국내 연구진이 이처럼 개인에 따라 공감 능력에 차이가 나는 이유를 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단 신희섭(?사진?) 단장팀은 생쥐 실험으로 대뇌에서 공감 능력을 조절하는 유전자와 작동 원리를 밝혀내고 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 20일자에 발표했다. 이번 연구는 공감 능력 조절 메커니즘을 유전자 수준에서 처음으로 밝혀내 공감 능력 장애 현상이 나타나는 자폐증, 조현병은 물론 사이코패스, 소시오패스 같은 각종 정신질환 치료 연구에 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀은 공포를 느끼면 동작을 멈추는 행동을 보이는 생쥐를 실험했다. 공감 능력을 가진 생쥐라면 다른 생쥐가 고통받는 모습을 보고 동작을 멈추게 될 것이라는 아이디어를 착안한 것. 연구팀은 서로 다른 생쥐 18종을 대상으로 이 같은 ‘관찰 공포 실험’을 진행했다. 이 가운데 한 종의 생쥐그룹만 공포 공감 행동이 뚜렸했고 , 연구팀이 게놈을 분석한 결과 ‘Nrxn3’라는 유전자가 변이돼 있다는 사실을 확인했다. 또 다른 종의 생쥐들에게도 Nrxn3 유전자를 변이시키자 공포 공감 능력이 높아진다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 이와 함께 감정조절에 관여하는 전두엽 전대상피질에 있는 ‘억제성 SST 뉴런’이 공포 감정을 느끼는 데 핵심 역할을 한다는 사실도 밝혀냈다. 신 단장은 “이번 연구로 동정심, 이타심 같은 여러 형태의 공감 능력 차이를 결정하는 기본적 신경회로와 작동 원리를 이해하게 됐다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초미세 매우 나쁨 ‘76 이상’ 강화 농도 감소세…스모그 발생은 증가 차량 가까운 곳, 2배 이상 높아 사하라~만주 영향받는 한국 美·유럽과 다른 국제적 대책 필요지난주 금요일부터 미세먼지가 한반도를 뒤덮어 마치 거대한 가스실에 들어와 있는 듯한 느낌을 주고 있다. 서울의 경우 지난 25일 일평균 초미세먼지(PM 2.5) 농도가 99㎍/㎥까지 치솟아 2015년 관측 이래 역대 최악의 공기상태를 보이기도 했다. 27일부터는 환경정책기본법시행령 변경으로 초미세먼지 환경기준이 선진국 수준으로 강화돼 미세먼지 농도 ‘나쁨’ 이상 단계를 보이는 날이 더 많아질 것으로 전망된다. ‘좋음’ 단계는 0~15㎍/㎥로 이전과 같지만 ‘보통’은 16~50에서 16~35로, ‘나쁨’은 51~100에서 36~75, ‘매우 나쁨’은 101 이상에서 76 이상으로 더 촘촘하게 관리되는 것이다. 가을부터 이듬해 늦봄까지 매년 우리를 찾아오는 미세먼지는 반갑지 않은 손님이다. 더군다나 봄에는 몽골과 중국에서 불어오는 황사까지 겹쳐 방독면이 필요할 정도가 되기도 한다. 이 때문에 많은 사람들이 과거보다 공기질이 점점 안 좋아지고 있다고 느낀다. 과연 그럴까. 환경부에서 펴낸 ‘대기환경연보 2016’에 따르면 미세먼지(PM 10) 오염도는 1995년 측정을 시작한 뒤 조금씩 감소하다가 1999~2002년 잠시 증가세를 보인 뒤 2002년부터 연평균 미세먼지 농도는 꾸준히 감소추세를 보이고 있다. 배귀남 미세먼지 국가전략프로젝트 사업단장은 “미세먼지는 불완전 연소 때문에 발생하기 때문에 인간이 불을 사용하기 시작하면서부터 계속돼 왔다고 볼 수 있다”면서 “최근 미세먼지가 문제가 되고 있는 것은 과거보다 미세먼지가 절대적으로 늘어났다기보다는 고농도 스모그 같은 악성 미세먼지 발생일이 상대적으로 늘어났기 때문에 그렇게 느끼는 것”이라고 설명했다. 미세먼지와 초미세먼지가 문제가 되는 것은 호흡기와 심혈관은 물론 뇌신경계까지 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 2000년 미국 하버드대 의대 부속 브리검 여성병원 연구팀은 1979~1988년 미국 6대 도시에서 사망한 거주자를 대상으로 초미세먼지 발생원에 따른 질병과 사망의 관련성을 분석해 의학 분야 국제학술지 ‘환경보건전망’에 발표했다. 그 결과 자동차에서 배출된 초미세먼지가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 하루 사망률이 3.4% 증가했으며, 화석연료 연소에서 나온 초미세먼지는 같은 양이 증가할 때마다 일일 사망률이 1.1% 늘어났다고 밝혔다. 대신 흙먼지에서 비롯된 초미세먼지는 사망률과는 무관하다는 사실을 밝혀내기도 했다. 스페인 바르셀로나 세계보건연구소는 초등학생들이 미세먼지에 자주 노출될 경우 기억력과 주의 집중력 같은 인지능력이 떨어질 수 있다는 연구결과를 환경분야 국제학술지 ‘환경오염’ 최신호에 발표했다. 미세먼지 때문에 외출을 삼가고 실내에 머무는 경우가 많지만 실외 미세먼지 농도가 높은 날은 실내 미세먼지 농도도 높게 나타난다는 연구결과가 나오기도 했다. 한국과학기술연구원(KIST)과 이태정 경희대 환경공학과 교수팀은 각각 학교 실내 공기질을 조사한 결과 외부 미세먼지 농도가 높은 날은 교실 미세먼지 농도 역시 높았으며 특히 차량이 많이 오가는 도로와 인접한 곳에 있는 학교의 경우 미세먼지 농도는 그렇지 않은 곳보다 2배 이상 높은 것으로 나타난다는 조사 결과를 최근 발표하기도 했다. 과학자들은 이처럼 인체에 유해한 고농도 미세먼지 발생에 대응하기 위해서 우선 미세먼지 발생 원인을 명확히 규명한 뒤 맞춤형 대책을 세워야 한다고 보고 있다. 1952년 영국 런던 스모그나 1954년 미국 로스앤젤레스(LA) 스모그와 달리 한국 미세먼지는 국내에서 발생하는 대기오염물질에 이웃한 중국의 영향까지 더해진다는 점을 고려해야 한다는 것이다. 유럽이나 미국에서 발생하는 미세먼지는 대부분이 자국에서 발생한 자동차 배기가스 때문이지만 한국 내 미세먼지는 자동차 배기가스뿐만 아니라 중국발 석탄, 목재 연소배출물에 자연 발생 광물먼지까지 더해져 있다. 배 단장은 “중위도 편서풍 지대에 위치한 한국은 아프리카 서북부 사하라 사막부터 내몽골, 만주지역의 황사발원지까지의 먼지벨트(dust belt)에 의해 직접 영향을 받기 때문에 미국, 유럽과는 다른 환경을 고려한 대책 마련이 필요하다”며 “동북아 지역 미세먼지는 단일 국가만의 문제가 아니기 때문에 어느 한 나라의 노력만으로는 해결할 수 없다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 우리나라 65세 이상의 인구가 전체의 14%를 넘으면서 공식적으로 ‘고령사회’에 접어들었다. 유엔의 기준에 따르면 65세 이상 인구가 7%면 고령화사회, 14%를 넘으면 고령사회 그리고 20%를 넘게 되면 초고령사회라고 한다. 노인 인구 급증에 따라 최근 치매에 대한 관심이 높아지고 있다. 치매는 암과 함께 국민이 가장 두려워하는 양대 질환이 됐다. 치매는 어떻게 생기며 뇌에서는 어떠한 변화가 일어나는 것일까. 알츠하이머병은 치매와 동의어처럼 쓰이고 있지만 치매를 일으키는 원인 질환 중 하나다. 중앙치매센터 자료에 따르면 치매 환자의 71%가 알츠하이머병으로 인한 치매이고 17%는 혈관성질환에 따른 치매다. 이런 이유로 알츠하이머병에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다. 이번 칼럼에서는 알츠하이머병을 중심으로 알아보고자 한다. 치매가 걸리기 전부터 우리 뇌에는 ‘아밀로이드베타’라는 물질이 축적되기 시작한다. 아밀로이드베타 중에서도 ‘아밀로이드베타 42’는 뇌에 독성을 나타내 신경세포 신호 전달에 이상을 일으킨다. 치매에 걸린 뇌조직에서 특징적으로 관찰되는 두 가지 소견 중 하나가 바로 이 아밀로이드베타가 점차 뭉쳐지면서 큰 덩어리를 이루는 ‘노인반’이다. 두 번째 특징적인 소견은 죽은 신경세포의 잔재인 ‘신경섬유덩어리’다. 정상적인 상태에서는 신경세포인 뉴런에서 골격 역할을 하는 ‘미세소관’이 ‘타우단백질’에 의해 안정화된다. 타우단백에 변성이 일어나 미세소관에서 떨어져 나가면 미세소관이 불안정해져 흩어지고 세포가 죽게 된다. 이런 변화가 순차적으로 일어나면서 기억력장애 등의 증상이 시작되고 서서히 알츠하이머병으로 진행된다. 안타까운 점은 질병의 진행 과정이 점차 밝혀지고 있으나 아직 이런 원리를 치료에 활용하진 못하고 있다는 것이다. 최근 아밀로이드베타의 축적을 막을 수 있는 치료제 개발에 잇따라 실패하면서 새로운 치료법 개발의 필요성이 높아지고 있다. 비약물적으로 아밀로이드베타를 줄이는 방식이나 타우단백질을 타깃으로 하는 치료법 등에서 새로운 가능성을 찾아볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 리후에이 차이 미국 매사추세츠 공대(MIT) 교수팀은 생쥐 실험에서 40㎐의 빛으로 뇌신경을 자극해 아밀로이드베타의 양을 줄이는 방법을 발견하고 네이처지에 보고했다. 완전히 새로운 접근법으로 아밀로이드베타를 감소시킬 수 있는 가능성을 열어 주었다는 점에서 높이 평가받고 있다. 한편 뇌 속에 축적된 아밀로이드베타가 잠을 자는 동안 효과적으로 배출된다는 사실이 동물실험을 통해 밝혀지면서 치매와 수면의 관계에도 관심이 높아지고 있다. 사람을 대상으로 한 연구 결과도 나왔다. 프라샨티 베무리 미국 메이요클리닉 교수팀은 70세 이상 노인 283명을 조사해 주간 졸림증이 있는 환자군이 대조군에 비해 아밀로이드베타 양이 유의미하게 높다는 사실을 발견했다. 연구 결과는 미국 의사협회 학술지 ‘신경학’에 보고했다. 건강한 수면 습관을 갖는 것이 아밀로이드베타의 축적을 막을 수 있는 예방법이 될 수 있다는 것을 지지하는 중요한 연구 결과임이 틀림없다. 우리나라 치매환자 증가 속도는 매우 가파르다. 현재 61만명을 넘었고 2025년 100만명, 2043년 200만명에 이를 것으로 추산된다. 이런 상황에서 치매에 대한 국가적인 관심과 노력은 반가운 일이다. 새로운 예방법과 치료법 개발을 위한 기초의학 연구가 활성화돼 치매를 관리 가능한 질병으로 인식할 날이 오길 기대한다.

사람들이 보이는 행동과 특성, 성격은 유전자(본성) 때문인지, 환경(양육)에 따른 결과인지에 대해서는 고대부터 현대까지 철학자는 물론 과학자들에게도 숙제로 남아있다.이런 상황에서 미국 생물학자들이 환경결정론에 무게를 싣는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 미국 솔크생물학연구소 유전학연구실 연구팀은 어미 양육태도와 환경에 따라 새끼의 DNA가 변한다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 23일자에 발표했다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 2005년에 포유류 뇌에 있는 특정 유전자가 유전정보를 게놈의 한 지점에서 다른 지점으로 이동시킨다는 사실을 확인했다. ‘점프 유전자’로 이름붙인 L1유전자는 유전정보를 새로운 위치로 복사하거나 붙여넣기를 하는 것으로 연구팀이 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐를 이용해 어미와 새끼간 친근감이 유전자에 어떤 영향을 미치는지 관찰했다. 연구팀은 어미 쥐가 새끼 쥐를 얼마나 많이 핥아주고 돌봐주는지를 살펴보고 새끼 쥐에게서 L1 유전자 발현 정도를 확인했다. 그 결과 좀 더 세심한 보호를 받은 생쥐의 해마에서 L1 유전자의 발현이 적게 나타났으며 두뇌의 유전적 다양성이 더 풍부한 것을 발견했다. 제대로 돌봄을 받지 못한 새끼의 해마에서는 복사된 L1 유전자가 더 많이 발견됐다. L1 유전자가 많이 나타난다는 것은 똑같은 유전자가 복사돼 여러 곳에 붙여넣어짐으로써 뇌 구조나 뇌신경회로가 단순해진다는 설명이다. 연구팀은 L1 축적이 뇌의 해마에서 많이 나타나고 뇌의 다른 부위나 신체조직에서는 나타나지 않는다는 것도 발견했다. 해마는 환경 자극에 민감하고 감정, 기억 등에 관여하는 것으로 알려진 뇌 부위다.연구자들은 이번 연구결과를 통해 어린 시절 환경이 사람의 뇌 발달에 어떤 영향을 미치는지에 대해서 좀 더 자세히 알 수 있게 해줄 것으로 기대하고 있다. 또 뇌 유전자의 변화나 미세조정이 긍정적으로 작용할 수도 있지만 우울증, 조현병 같은 신경정신질환은 물론 사이코패스 같은 정신장애에도 영향을 미칠 수 있다고 보고 있다. 트레이시 베드로시안 박사는 “그동안 많은 사람들이 DNA는 안정적이며 변하지 않는 것으로 알고 있었지만 이번 연구로 DNA도 환경 변화에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있게 됐다”며 “변화된 DNA가 기능적으로 어떻게 달라지는지에 대해서는 추가 연구를 통해 밝혀낼 예정”이라고 설명했다. 그렇지만 미국 컬럼비아대 의대에서 뇌를 연구하고 있는 카이스트 출신 한국인 과학자 송새라 박사와 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 의대에서 아동 뇌질환을 연구하는 조셉 그리슨 교수는 “L1은 설치류의 뇌에서 활발하게 나타난다”며 이번 연구결과를 사람에게 직접 연관시켜 이해하는 것은 무리라고 평하기도 했다. L1 관련 활성요소들이 설치류 게놈에서는 3000~4000개 정도 나타나지만 인간 게놈에서는 80~100개에 불과하다는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr