한국과학기술연구원(KIST)은 김진현 기능커넥토믹스연구단장이 ‘노벨상 펀드’로 불리는 ‘휴먼 프런티어 사이언스 프로그램’의 생명과학 분야 연구비 지원 대상자로 선정됐다고 27일 밝혔다. 한국인으로는 두 번째다. 김 단장은 다니엘 후버 스위스 제네바대 교수, 피페리 파비앵 프랑스 국립과학연구센터 박사와 연구팀을 이뤄 신경 연결망을 시각화할 수 있는 ‘뇌 신경지도’를 구축할 예정이다.

꾸준한 운동이 뇌기능 향상에 도움이 된다는 연구 결과는 그동안 종종 발표돼 왔다. 이번에는 미국의 과학자들이 운동을 통해 노년층 두뇌 노화를 막을 수 있다는 새로운 주장을 제기해 관심을 끈다. 마이애미 대학교 연구팀은 적정 수준의 운동을 지속할 경우 두뇌 노화를 무려 10년이나 지연시키게 된다는 내용의 연구논문을 ‘신경학’(Neurology) 저널 최신호에 발표했다. 이들은 평균 나이 71세 노인 866명을 대상으로 그들의 평소 운동 습관에 대하여 질문했다. 이 설문 조사 내용을 바탕으로 연구팀은 참가자들을 ‘고강도 운동 그룹’과 ‘저강도 운동 그룹’으로 나눴다. 이때 저강도 운동 그룹은 운동을 전혀 하지 않거나 요가와 같은 강도 낮은 운동을 하는 사람들이었다. 반면 고강도 운동 그룹은 에어로빅이나 달리기 등 격렬한 운동을 즐기는 노인들이었다. 이후 연구팀은 모든 참가자들에게 기억력 및 사고력 등을 측정하는 시험을 치르도록 하고 5년이 지난 시점에 같은 시험을 또 다시 보도록 했다. 연구팀은 최초 시험에서 정상 점수를 기록했던 사람들을 중심으로 분석을 진행했다. 그러자 저강도 운동 그룹의 사고력은 고강도 운동 그룹에 비해 월등히 빠르게 악화된다는 사실이 밝혀졌다. 두 그룹 사이의 이런 격차는 10년 정도의 두뇌 노화에 따른 기능 저하에 맞먹는 수준이라고 연구팀은 설명했다. 더 나아가 흡연이나 비만 등 두뇌 건강에 영향을 주는 다른 인자들을 반영시켜 분석했을 때에도 결과가 동일했다는 점도 중요하다고 연구팀은 설명했다. 논문 저자 클린턴 라이트는 “이번 연구결과는 중간 혹은 강한 수준의 운동이 두뇌 노화를 지연시켜줄 수 있다는 가능성을 제시하는 것”이라고 설명했다. 이어 “미래에 65세 이상 인구가 점차 증가할 것이라는 점을 고려한다면, 인지력 저하현상이나 치매 등의 건강문제로 대한 공중보건계의 부담은 상당해질 수밖에 없다”면서 “신체활동은 비용이 적게 들고 약물 복용과 병행할 수 있다는 점에서 그러한 부담을 해결할 좋은 수단이 될 수 있다”고 전했다. 사진=ⓒ포토리아 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

꾸준한 운동이 뇌기능 향상에 도움이 된다는 연구 결과는 그동안 종종 발표돼 왔다. 이번에는 미국의 과학자들이 운동을 통해 노년층 두뇌 노화를 막을 수 있다는 새로운 주장을 제기해 관심을 끈다. 마이애미 대학교 연구팀은 적정 수준의 운동을 지속할 경우 두뇌 노화를 무려 10년이나 지연시키게 된다는 내용의 연구논문을 신경학(Neurology) 저널 최신호에 발표했다. 이들은 평균 나이 71세 노인 866명을 대상으로 그들의 평소 운동 습관에 대하여 질문했다. 이 설문 조사 내용을 바탕으로 연구팀은 참가자들을 ‘고강도 운동 그룹’과 ‘저강도 운동 그룹’으로 나눴다. 이때 저강도 운동 그룹은 운동을 전혀 하지 않거나 요가와 같은 강도 낮은 운동을 하는 사람들이었다. 반면 고강도 운동 그룹은 에어로빅이나 달리기 등 격렬한 운동을 즐기는 노인들이었다. 이후 연구팀은 모든 참가자들에게 기억력 및 사고력 등을 측정하는 시험을 치르도록 하고 5년이 지난 시점에 같은 시험을 또 다시 보도록 했다. 연구팀은 최초 시험에서 정상 점수를 기록했던 사람들을 중심으로 분석을 진행했다. 그러자 저강도 운동 그룹의 사고력은 고강도 운동 그룹에 비해 월등히 빠르게 악화된다는 사실이 밝혀졌다. 두 그룹 사이의 이런 격차는 10년 정도의 두뇌 노화에 따른 기능 저하에 맞먹는 수준이라고 연구팀은 설명했다. 더 나아가 흡연이나 비만 등 두뇌 건강에 영향을 주는 다른 인자들을 반영시켜 분석했을 때에도 결과가 동일했다는 점도 중요하다고 연구팀은 설명했다. 논문 저자 클린턴 라이트는 “이번 연구결과는 중간 혹은 강한 수준의 운동이 두뇌 노화를 지연시켜줄 수 있다는 가능성을 제시하는 것”이라고 설명했다. 이어 “미래에 65세 이상 인구가 점차 증가할 것이라는 점을 고려한다면, 인지력 저하현상이나 치매 등의 건강문제로 대한 공중보건계의 부담은 상당해질 수밖에 없다”면서 “신체활동은 비용이 적게 들고 약물 복용과 병행할 수 있다는 점에서 그러한 부담을 해결할 좋은 수단이 될 수 있다”고 전했다. 사진=ⓒ포토리아 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

명상이나 독서, 심지어 ‘양 한 마리, 양 두 마리’와 같이 머릿속으로 숫자를 세는 것까지 수면에 도움을 주는 방법은 여러 가지가 알려졌다. 또 각종 수면 유도 방법이나 스마트폰 등 전자기기를 멀리하는 방법까지 잠을 잘 자기 위한 방법은 무궁무진하다. 그런데 영양학자들은 우리가 평소 섭취하는 음식을 통해서도 깊은 잠, 즉 숙면에 도움을 줄 수 있다고 주장한다. 영국 일간지 데일리메일은 24일(현지시간) 전문가들의 조언을 통해 당신의 숙면에 도움이 될 식품 8가지를 소개했다. 만일 좀처럼 잠을 이루지 못하거나 자고 나서도 개운치 않는다면 확인하고 이런 식품을 먹도록 노력해 보는 것은 어떨까. 1. 천천히 소화되는 탄수화물 현미나 귀리와 같이 천천히 소화되는 탄수화물은 당신의 수면 패턴을 바꾸는 데 도움이 될 수 있다. 영국의 영향학자 카산드라 반스는 “통곡물 같이 천천히 소화되는 탄수화물은 혈당 수치를 유지해 당신 몸에 지속 가능한 에너지를 제공하는 데 도움을 준다”면서 “잠든 동안에 많은 에너지가 필요치 않다고 생각할 수도 있지만, 뇌와 몸은 여전히 움직이기 위해 포도당을 필요로 한다”고 말했다. 또 “만일 당 수치가 너무 낮아지면 아드레날린과 코르티솔과 같은 호르몬이 분비돼 잠에서 깰 수 있다”고 지적했다. 그렇다면 한반중에 깨지 않으려면 어떻게 해야 하는 것일까. 카산드라 반스는 “저녁 식탁에 현미나 호밀 같이 천천히 소화되는 탄수화물을 올려야 할 것”이라면서 “당분이 많은 식품이나 정제된 하얀 탄수화물은 소화가 빨리 돼 혈당을 유지할 수 없으니 역효과가 날 수 있다”고 말했다. 2. 단백질 고기와 생선, 콩, 렌즈콩, 씨앗, 견과류 등 고단백 식품 역시 더 나은 숙면을 유도하는 데 중요한 역할을 한다. 영국 뉴트리센터의 대표 영양학자 쇼나 윌킨슨 공인영양사(RD)는 “단백질 식품은 트립토판이라고 불리는 아미노산을 제공해 몸에서 세로토닌과 멜라토닌과 같은 호르몬으로 바뀐다”면서 “특히 멜라토닌은 숙면에 꼭 필요한 것”이라고 말했다. 그녀는 매일 체중 kg당 양질의 단백질 약 0.8~1g이 필요하다고 조언한다. 예를 들어 몸무게가 50kg인 여성은 매일 단백질을 약 40~50g은 먹어야 한다는 것이다. “단 잠 들기 바로 몇 시간 전이라면, 특히 붉은 고기와 견과류 등 소화가 어려운 고단백 식품을 너무 많이 섭취하면 수면을 방해할 수 있으므로 피해야 한다”고 윌킨슨 RD는 경고했다. 3. 마그네슘(호박씨) 호박씨는 매일 밤 잠들기 위해 노력하는 사람들에게 유익한 천연 마그네슘 함량이 많다. 영국의 영양학 권위자 메릴린 그렌빌 박사는 “마그네슘의 역할 중 하나는 우리 몸의 근 섬유를 이완시키는 것”이라면서 “마그네슘은 근육을 수축하는 칼슘과 반대 역할을 한다”고 설명했다. 또 마그네슘은 수면-각성 주기를 조절해 잠드는 데 도움을 주는 호르몬으로 알려진 멜라토닌을 생산하는 송내샘(좌우 대뇌 반구 사이 제3뇌실의 후부에 있는 작은 공 모양의 내분비 기관)이 정상 기능하는 역할을 갖는다. 그렌빌 박사는 하루 호박씨 한두 큰숟가락을 섭취하는데 무설탕 요거트나 샐러드에 넣어먹거나 갈아서 귀리 죽에 넣어먹으라고 조언했다. 해바라기씨 등 다른 씨앗이나 견과류는 물론 시금치나 케일 같은 녹색잎채소, 메밀, 호박, 생선, 해산물, 말린 과일도 마그네슘의 좋은 공급원이다. 카산드라 반스는 “마그네슘은 천연 진정제로 알려져 있으며 우리 몸의 근육 이완에 필요하다”면서 “이는 또한 트립토판을 세로토닌과 멜라토닌으로 바꾸는 데 필요하므로 마그네슘 결핍은 불면증의 원인이 될 수 있다”고 설명했다. 만일 마그네슘 섭취가 여의치 않으면 보충제로 대체할 수 있다고 그녀는 말했다. 4. 코코넛물 카산드라 반스는 저녁에 순수한 코코넛물 한 잔은 당신이 편안한 수면을 하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 그녀는 “코코넛물은 칼륨과 칼슘, 마그네슘, 인, 나트륨과 같은 전해질의 미네랄(무기물)의 훌륭한 공급원”이라면서 “이런 미네랄의 균형 잡힌 수치는 정상적인 근육 활동과 신경 기능, 수분을 붙잡아두는 저장능력인 수화작용(hydration)에 꼭 필요하다”고 설명했다. 반면 이런 미네랄의 불균형은 밤에 다리가 불편하거나 경련을 일으켜 결과적으로 수면을 방해할 수 있다. 덜 성숙한 푸른 코코넛에서 생산된 코코넛물이 최고로 여겨진다고 카산드라 반스는 귀띔했다. 5. 체리 체리는 우리의 수면 주기를 조절하는 호르몬인 멜라토닌을 소량 함유하고 있는 것으로 밝혀졌다. 카산드라 반스는 “모든 체리는 약간의 멜라토닌을 포함할 수 있지만, 특히 몽모랑시 타트체리(Montmorency Tart Cherry)는 신체의 멜라토닌 수치를 증가시켜 수면 시간을 증가시키는 것이 임상 시험을 통해 밝혀졌다”고 설명했다. 6. 아연 굴과 같은 해산물은 물론 통곡물, 그리고 피칸이나 브라질넛 등 견과류와 같이 아연이 풍부한 식품은 당신이 잠드는 데 도움이 될 수 있다고 그렌빌 박사는 말했다. 아연은 또한 트립토판을 세로토닌과 멜라토닌으로 바꾸는 데 필요하다. 7. 칠면조 칠면조는 트립토판이 많이 들어 있다. 이 때문에 당연히 수면을 촉진하는 식품으로 잘 알려졌다. 하지만 트립토판 만이 칠면조 안에 있는 유일 수면 촉진 영양소는 아니다. 이외에도 아연과 비타민B6가 들어 있어 몸에서 트립토판이 멜라토닌으로 바뀌는 것을 돕는다. 하지만 윌킨슨 RD는 칠면조에 들어있는 너무 많은 단백질이 수면을 방해할 수도 있으므로 가급적 이른 시간에 섭취할 것을 추천했다. 8. 허브티 많은 사람에게 따뜻한 차 한 잔보다 수면에 더 좋은 것은 없다. 하지만 카페인 함량이 높은 일반적인 차는 반드시 피해야 한다. 윌킨슨 RD는 “카모마일이나 패션플라워(시계풀), 바레리안(서양쥐오줌풀) 등의 허브티를 잠들기 전에 마시면 도움이 될 수 있다”면서 “연구자들에 따르면, 차를 마시는 것은 신경과 근육을 이완해 가벼운 진정제 같은 역할을 하는 화학물질인 글리신을 증가하는 것과 관련이 있다”고 설명했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

소의 간, 생선, 콩, 밤, 은행, 잣, 호두. 이 음식들의 공통점은 비타민B3가 풍부하다는 점이다. 비타민B3가 노화를 늦추고 노화 관련 질병도 막아 준다는 연구결과가 나왔다. 포르투갈 리스본대 분자의학연구소, 스페인 국립암연구센터, 마드리드 고등과학연구소, 프랑스 몽펠리에대 공동연구팀은 G6PD라는 생체 효소가 세포의 항산화 반응을 조절하는 NADPH란 물질을 만들어내는 데 핵심적 역할을 하며, 이 효소는 비타민B3에 의해 유도된다는 사실을 규명했다. 이번 연구성과는 자연과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 15일자에 발표됐다. ‘나이아신’으로도 불리는 비타민B3는 신경 전달물질을 만들어내고 피부 수분을 유지시키며 혈관을 확장시켜 혈중 콜레스테롤 수치를 저하시키는 등 노화 억제에 관여하는 영양소다. 비타민B3가 부족할 경우 피부염, 식욕부진, 구내염 등이 생기며 심할 경우 위염, 고지혈증, 불면증, 우울증, 기억상실증, 치매 등이 나타나기도 한다. 연구진은 유전자 편집으로 G6PD 효소를 더 많이 갖는 생쥐를 만들었는데, 이 생쥐는 일반 생쥐보다 뇌 기능 및 근육량의 감소와 혈관벽 노화 등이 천천히 진행되고 수명도 14%나 더 길었다. 연구팀은 일반 생쥐들도 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 비타민B3가 풍부한 음식을 제공하고 다른 그룹에게는 일반식을 먹이는 실험을 했다. 그 결과 비타민B3가 많은 음식을 먹은 생쥐들이 그렇지 않은 생쥐들보다 세포 노화가 천천히 진행되고 당뇨나 고혈압 같은 노화 관련 질병도 늦게 나타난다는 사실이 확인됐다. 특히 G6PD를 많이 갖고 있는 생쥐나 비타민B3를 장기간 섭취한 생쥐들은 일반 생쥐들에 비해 암 발생률도 낮은 것으로 나타났다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간 행동 중에는 학습과 본능 어느 쪽의 영향을 더 많이 받아 나타나는 것인지 명확하게 밝혀지지 않은 것들이 많다. 특히 자신을 희생해 남을 돕는 이타적 성향이 얼마나 선천적인 특성인지에 대해 학자들은 아직 모호한 입장을 고수하고 있다. 그런데 최근 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 신경과학자들이 이타적 욕구는 인간 두뇌에 각인된 것이라는 주장을 펴 관심을 끈다. 연구팀은 총 두 차례의 실험을 통해 확인해본 결과 “기존의 인식에 비해, 인간의 이타심은 두뇌의 작용에 의해 발현되는 측면이 강한 것으로 보인다”고 밝혔다. 먼저 연구팀이 국제학술지인 ‘인간 뇌 매핑’(Human Brain Mapping) 저널에 소개한 첫 번째 연구논문에 따르면 이들은 기능성자기공명영상(fMRI)를 통해 참가자 20명의 두뇌 활동을 관찰해 이러한 결론을 얻은 것으로 전한다. 연구팀은 참가자들과 함께 간단한 게임을 진행하면서 그들의 두뇌를 fMRI로 스캔했다. 이 게임은 참가자 각각에게 10달러씩을 나눠준 뒤, 이 금액을 혼자 전부 가질 것인지, 혹은 모르는 사람들과 나눠 가질 것인지를 스스로 결정하도록 하는 형태를 가지고 있다. 연구팀은 해당 게임을 총 24회에 걸쳐 실시한 뒤 각 참가자의 두뇌 활동을 비교분석함으로써, 타인에게 베푼 돈의 양과 각자의 두뇌활동 특성 사이에 두드러지는 상관관계가 존재하는지 확인해보았다. 그 결과 연구팀은 의사결정, 감정, 작업기억 등에 관여하는 두뇌 부위인 전전두엽피질의 활동이 활발한 사람들일수록 모르는 사람에게 나눠주는 돈의 양이 적어진다는 사실을 발견했다 또한 이들은 고통 및 감정인식을 관장하는 두뇌 부위의 반응이 비교적 강하다는 공통점도 있었다. 이처럼 이타성의 수준이 비슷한 사람들 간에 두뇌 활동의 공통점 또한 존재한다는 사실은, 두뇌구조와 이타적 성향 사이에 상당한 연관성이 존재한다는 점을 증명하고 있는 것이다. 한편 소지금의 약 75% 정도를 타인에게 나눠준 ‘이타적인 사람’은 전체의 3분의 1에 해당했다. 연구팀은 이런 이타적 참가자들의 두뇌는 다른 참가자들에 비해 전전두엽피질의 활동이 약한 대신 다른 참가자들을 모방하는 기능을 가지고 있으며, 이것이 이타심의 주된 원천이라고 분석했다. 연구를 이끈 레오나르도 크리스토프-무어 박사과정 연구원은 “해당 참가자들의 경우 관련된 두뇌 영역들이 마치 황금률(성경 마태복음 7장 12절: ‘사람이 너에게 베풀기를 원하는 것을 너도 베풀라’)에 따라 작동한 것이나 마찬가지”라며 “상대의 행동을 대리 체험하려는 성향이 강한 사람일수록 그 대상을 자기 자신처럼 대우할 가능성이 높아진다고 볼 수 있다”고 전했다. 연구팀은 두 번째 연구에서 이러한 부분을 재차 확인, 해당 논문을 또 다른 학술지 사회신경과학(Social Neuroscience) 저널에 소개했다. 논문에 따르면 이들은 기존 실험에 참여했던 20명을 포함해 58명의 참가자를 기용, 그들의 동의하에 뇌 일부 기능을 일시적으로 약화시키는 실험을 실시했다. 그리고 이러한 실험 결과 연구팀은 참가자들의 전전두엽 피질 기능이 약화될 경우 보통 상태에 비해 이타적인 성향이 50% 강화된다는 사실을 확인했다. 이들은 해당 영역의 기능을 억제하면 대신 다른 사람의 감정을 느끼는 공감능력이 ‘해방’되는 것으로 추정하고 있다. 크리스토프-무어는 “보통 상태에서 참가자들은 자신의 필요를 근거로 이타적 행동을 취할지 여부를 결정했다. 그러나 전전두엽 피질의 기능을 약화시키자 사회적 상황을 고려해 행동을 내리는 이러한 기능이 없어졌다”며 “해당 실험을 통해 이타적 행동에 어떤 신경학적 배경이 있는지 밝혀졌다고 본다”고 전했다. 사진=ⓒ포토리아 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

충분히 먹은 뒤에도 포만감을 느끼지 못한다면 비만이 될 위험이 높다. 포만감을 느끼려면 뇌에서 ‘배가 부르다’라는 신호가 전달되어야 하는데, 이러한 신호 체계에 문제가 발생했을 때 과식의 위험이 높아진다. 최근 미국 존스홉킨스의과대학 연구진은 포만감을 못 느끼게 하는 특정한 효소를 발견했다고 밝혔다. 이번 연구에는 재미 한국인 과학자도 참여했으며, 세계적인 골칫거리로 떠오른 비만 문제를 해결할 수 있는 계기가 될 것으로 기대를 모았다. 존스홉킨스의과대학 소속 한국인 과학자인 홍인기 박사후과정 연구원(post-doc)과 연구진은 실험용 쥐를 이용해 특정 효소와 식욕간의 관계를 분석했다. 연구팀은 실험용 쥐 뇌의 신경세포에서 오글루낵 트랜스퍼레이즈(O―GlcNAc transferase·이하 OGT)라는 효소가 생성되지 않도록 조작한 뒤 행동을 관찰했다. 그 결과, 쥐가 먹는 횟수는 1일 18회로 큰 변화가 없었지만, 한 번에 먹는 식사량이 2배로 증가한 것을 확인했다. 또 2주가 지난 후에는 이 쥐의 체중이 정상 쥐에 비해 2배로 증가한 것으로 나타났다. 연구진은 OGT 효소를 가지지 않은 쥐의 신경세포가 시냅스(세포들을 연결하고 신호를 전달하는 세포의 접합부위) 기능이 매우 약해서, 다른 시경세포에서 오는 신호를 받아들일 수 없는 것으로 분석했다. 이 같은 이유 때문에 OGT효소가 없으면 이미 음식을 많이 섭취하고도 ‘배가 부르다’라는 신호가 제대로 전달되지 않아 결국 과식으로 이어진다는 것. 또 이 효소로 인해 시냅스의 길이에도 변화가 생기면서 신호전달에 차질이 발생하는 것으로 분석했다. 선천적으로 OGT 효소 분비가 어려운 사람이라도 과다 섭취를 억제할 수 있는 방법은 있다. 연구진이 강제로 신경세포를 조작했던 쥐 뇌의 시상하부에 있는 특정 세포를 자극하자, 이 세포가 신경세포의 신호전달 기능을 회복시켜 포만감의 신호를 발생시키는 것을 확인했다. 세포 자극을 받은 쥐의 식사량은 다시 이전만큼 줄어들었다. 연구를 이끈 존스홉킨스의과대학의 리차드 허가니르 박사는 “시냅스의 길이가 짧거나 숫자가 적으면 ‘배가 부르다’는 신호를 제대로 전달 받을 수 없다. OGT 효소가 시냅스를 변형시킨다는 사실을 확인했다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학전문 저널인 ‘사이언스’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

바야흐로 ‘백세인생’ 시대다. 100세까지 건강하게 살고 싶은 것은 모두의 바람이지만 신체뿐만 아니라 뇌도 늙어가는 게 당연한 순리다. 나이가 들면 두뇌 또한 노화되고, 노화 중 뇌 신경세포 손상이 계속 진행되면 흔히 알고 있는 치매로 진행이 된다. 뇌 신경세포 손상은 하루 아침에 일어나는 것이 아니라 꾸준히 진행되는 것이기 때문에 치매가 심각한 상황에 이르기 전까지 예방이 현재로선 최고의 대응책이다. 치매를 예방하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려진 음식과 건겅유지법을 소개한다. ● 치매 예방하는 슈퍼푸드 ‘견과류와 블루베리’ 견과류는 미국 주간지 타임(Time)이 선정한 10대 건강식품 중 하나로, 그 중 호두는 두뇌 발달에 필요한 DHA 전구체가 많이 들어있을 뿐 아니라, 무기질 및 비타민 A와 B도 풍부하다. 또한 호두에는 오메가-3 지방산과 항산화 물질인 비타민 E 가 높게 함유되어 있어, 인지능력 감퇴를 예방하는데 효과적이며, 심장 질환과 뇌 혈류 개선에 도움을 준다. 블루베리 또한 치매 예방에 매우 효과적이다. 미국 신시내티대학교 의과대학 연구에 따르면 블루베리가 치매 위험이 큰 노인들의 기억력을 개선하고 뇌 기능을 활성화하는 효과가 있다고 발표했다. 포도보다 무려 30배나 함유하고 있는 색소 성분 안토시아닌은 대표적인 항산화 물질로 체내의 산화작용을 막고, 면역력 증진, 암 예방, 노화방지에 도움을 준다. 또한 블루베리는 치매를 유발하는 아밀로이드 형성을 줄이고 나쁜 콜레스테롤의 산화를 막아 깨끗한 혈관을 유지할 수 있도록 도와준다. ● 꾸준한 운동과 두뇌활동을 통해 신체도 뇌도 건강하게 보건복지부가 발표한 자료에 따르면 치매 가능성을 높이는 요인으로 음주가 2.6배, 운동부족이 1.8배, 흡연 및 비만이 1.6배인 것으로 나타났다. 과도한 음주는 유해산소 발생을 촉진해 신경세포의 퇴행을 빠르게 만든다. 흡연 또한 혈관을 노화시키고 인지기능을 악화시킨다. 그러므로 과도한 음주는 자제하고 금연을 해야 하며 운동을 꾸준히 하는 습관을 길러야 한다. 하지만 무엇보다도 뇌에 강한 충격이나 스트레스를 받지 않는 것이 중요하다. 격한 운동을 하는 경우는 머리에 외부 충격이 가지 않도록 머리 보호 장비를 반드시 착용해야 하며 일상생활에서 스트레스를 받지 않고 긍정적인 생각을 할 수 있도록 노력해야 한다. 김유민 기자 planet@seoul.co.kr

가나초콜릿 등을 판매하는 롯데제과는 초콜릿이 건강과 다이어트에 긍정적 효과가 크다는 점을 부각하고 있다. 롯데제과에 따르면 초콜릿이 고혈압, 심장질환 등 성인병 예방과 함께 다이어트에 효과가 있다는 보고가 이어지고 있다. 2012년 4월 미국 타임지 기사에 따르면 일주일 동안 초콜릿을 먹은 약 1000명의 남녀를 대상으로 체질량지수(BMI)를 측정했더니, 1주일에 5회 이상 정기적으로 초콜릿을 먹은 사람들의 BMI가 그렇지 않은 사람들에 비해 평균 1% 포인트 낮은 것으로 밝혀졌다. 초콜릿이 다이어트에 도움이 되는 것으로 조사됐다는 얘기다. 초콜릿에 들어간 플라바놀 성분이 뇌 기능을 좋게 하고 흐려지는 기억력 감퇴 현상을 막아주는 역할을 한다. 또 독일 쾰른 대학병원 연구진이 발표한 연구 결과에 따르면 고혈압 환자들에게 18주 동안 매일 다크초콜릿을 한 조각씩 먹게 한 결과 혈압이 20% 가까이 떨어졌다. 이 밖에 롯데중앙연구소와 서울대 의과대학 정명희 교수팀, 농업생명과학대학 이형주 교수팀은 공동연구에서 카카오 폴리페놀이 헬리코박터 피롤리균이 일으키는 위점막 손상을 억제해 위염 예방 효과가 있을 뿐 아니라 암 억제 효과가 있는 것을 입증하기도 했다. 김진아 기자 jin@seoul.co.kr

집중력을 필요로 하는 때에 커피 한 잔을 손에 쥐는 직장인이나 학생이 많다. 하지만 커피는 오히려 심장박동수를 높여 집중에 방해가 될 수도 있다. 이럴 때 도움이 되는 것은 커피 한 잔이 아닌 바로 ‘자연’이다. 최근 호주 멜버른대학 연구진은 창밖에 펼쳐진 자연풍경을 약 40초간 바라보는 것만으로도 뇌의 기능 즉 지적능력이 향상되는 효과를 볼 수 있다고 주장했다. 연구진은 150명의 학생을 대상으로 실험을 실시했다. 실험대상자를 두 그룹으로 나눈 뒤, 이들 모두에게 일정 시간 동안 컴퓨터 모니터에 뜨는 글자를 똑같이 따라 쓰게 했다. 이후 A그룹은 창밖의 푸르른 식물들로 뒤덮인 건물을 40초간 바라보게 했고, B그룹은 콘크리트 한 면을 바라보며 쉬게 했다. 이후 컴퓨터 모니터에 뜨는 숫자를 따라 쓰게 하는 실험을 재개하자, 녹색 식물이 뒤덮인 지붕을 본 학생들은 그렇지 않은 학생들에 비해 숫자를 틀리게 받아쓰는 실수가 훨씬 적었고 집중력도 향상되는 것을 발견했다. 연구를 이끈 멜버른대학의 케이트 리 박사는 “식물과 어우러진 풍경을 보는 것만으로도 집중력을 제어하는 에너지가 향상되는 것으로 나타났다”면서 “피곤한 상태의 직장인이라면 짧게나마 푸른 식물을 바라보는 것만으로 집중력을 회복하는데 도움을 얻을 수 있을 것”이라고 설명했다. 이어 “도시의 건물을 식물로 뒤덮는 것은 환경에도 도움이 될 뿐만 아니라 집중력 향상에도 도움이 된다는 사실을 알게 됐다”면서 “특히 삭막한 건물 숲에서 일하는 수많은 직장인들에게 유익할 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 도시의 녹화운동이 환경을 보호하고 거주민들의 건강에 도움이 되는 동시에 집중력을 요하는 다양한 계층의 사람들에게도 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 증명한 사례로 분석된다. 이번 연구는 ‘환경심리학 저널’(Journal of Environmental Psychology)에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

인간의 뇌 기능을 학습한 인공지능(AI) 열풍이 뜨겁다. 알파고는 그저 인간과 바둑 다섯 판을 뒀을 뿐이었지만, 걷잡을 수 없이 뜨거운 후폭풍을 몰고 왔다. 한편에서는 인간의 뇌의 구성과 역할, 기능조차 제대로 규명되지 않았는데 인공지능에 대한 과도한 기대와 두려움 등 가공할 미래는 시기상조라고 말하고 있다. 호두껍데기 속 알맹이를 닮은 인간의 뇌 주름은 한정된 두개골에 더 크고 강력한 일종의 처리장치를 장착하기 위한 자연의 해결책이었다. 평평한 사각형의 종이를 이보다 작고 둥근 구멍에 넣으려면 구겨야 하는 것과 같이 뇌에 주름이 생기면 신경세포들 사이의 접합부를 더 짧고 가깝게 만들어 정보 전달을 더 빠르게 할 수 있다. 이렇듯 대뇌피질이나 회백질로 불리는 뇌의 바깥층에 주름이 존재하는 이유는 예전부터 밝혀져 왔지만, 그러한 구조가 어떻게 형성되는 것인지는 지금까지 수수께끼였다. 인공지능 못지않게 뇌에 대한 연구가 여전히 필요한 이유기도 하다. 뇌 주름은 유전적 신호나 생물학적 신호, 혹은 화학적 신호 등으로 발달하는 것인지 아니면 물리적 힘으로 생기는 것인지에 대한 관심은 지금까지도 현재진행형인 연구 대상이었다. 이런 의문에 미국과 핀란드, 프랑스의 공동 연구팀이 뇌 주름이 형성되는 것을 물리적으로 설명할 수 있다는 연구결과를 물리학 분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘네이처 피직스’(Nature Physics)에 발표했다. 이는 특정 뇌 질환들을 이해하는 데 큰 영향을 줄 수 있는 발견이라고 한다. 특히 정준영 박사가 한국인으로서 연구 과정에 주도적으로 참여해 더욱 주목할 만하다. 인간 태아의 뇌는 처음에 주름이 없고 부드러운 상태인데 수정란이 생성되고 20주가 지난 무렵부터 뇌 주름 형성이 시작돼 생후 18개월이 될 때까지 진행된다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 미 하버드대의 락시미나라야난 마하데반 교수는 “뇌 주름 구조를 이루는 대뇌피질의 표면적은 만일 같은 크기의 뇌에 주름이 없을 때의 표면적보다 3배 정도 더 크다”면서 “대뇌피질은 뇌 안쪽에 있는 대뇌수질(백질)보다 뇌 성장 시기에 신경세포의 수, 크기, 모양, 위치가 모두 급격한 팽창을 일으킨다”고 설명했다. 또 “이 현상은 대뇌피질에 압력이 가해져 발생한 역학적 불안정성 때문에 뇌에 국부적으로 주름이 생기는 것”이라면서 “이런 간단한 진화적 혁신이 뇌 주름 형성의 주된 이유”라고 말했다. 연구팀은 주름이 없는 태아의 뇌를 자기공명영상(MRI) 장치로 스캔한 데이터를 사용해 특수한 ‘젤’을 소재로 입체 모형을 제작했다. 이어 대뇌피질을 나타내기 위해 모형 표면에는 탄성이 있는 젤을 얇은 층으로 코팅했다. 뇌 성장을 재현하기 위해 연구팀은 이 모형을 특수한 용액에 담갔다. 그러자 모형의 외층 즉 대뇌피질 부위가 그 액체를 흡수해 내층 즉 대뇌수질 부위보다 팽창했다. 그리고 몇 분 뒤 모형의 크기와 모양이 진짜 뇌처럼 변하기 시작했다. 또한 모형에 어떤 생체 조직도 포함하지 않은 실험에서도 같은 과정으로 뇌 주름이 생성되는 것도 확인됐다. 실제로 이번 실험에 참여한 하버드대의 정준영 박사는 “모형은 실제 뇌처럼 보였다”고 말했다. 정 박사는 마하데반 교수 연구실에서 박사후 과정 연구원으로 활동하고 있다. 인간의 뇌는 가장 많은 주름을 갖고 있다. 실제로 뇌에 주름이 있는 것으로 밝혀진 침팬지와 돌고래, 코끼리, 돼지 등 동물들보다 훨씬 많다고 한다. 뇌 주름에 관한 물리적인 설명은 사실 40년 전 하버드대 과학자들이 처음으로 제창했었다. 그리고 이제 이번 연구팀이 입증한 연구결과는 뇌 주름이 물리적 과정이 아니라 순전히 생물학적 과정으로 생성된다는 사회적인 통념에 도전하는 것이어서 많은 논란이 예상된다. 정 박사는 “뇌는 모든 사람이 똑같지 않지만 건강해지려면 주요 주름은 모두 같아야 한다”면서 “우리 연구는 뇌 일부가 적절히 성장하지 않거나 전체적인 기하 구조가 중단됐을 때 적당한 위치에 큰 주름이 생성되지 않으면 잠재적 장애를 일으킬 수 있는 것을 발견했다”고 말했다. 이번 연구에 참여하지 않았지만 논문을 살펴본 미국 스탠퍼드대의 엘렌 쿨 생물공학부 부교수는 논평에서 “뇌 주름이 훨씬 많거나 적으면 발작, 운동기능장애, 지적 장애, 발달 지연 등의 원인이 될 수 있다”면서 “이번 결과는 그런 신경질환을 진단·치료·예방하는데 큰 영향을 미칠 수 있다”고 설명했다. 사진=하버드대(위), 네이처 피직스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

블루베리를 중년부터 간식처럼 섭취하면 치매를 막을 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 신시내티대의 로버트 크리코리언 박사가 이끈 연구팀이 13일(이하 현지시간) 미 샌디에이고에서 열린 제251차 미국화학학회(ACS) 회의에서 블루베리에 함유된 특정 화합물이 뇌를 강화해 알츠하이머병 등의 치매를 막을 가능성이 있다고 밝혔다. 이번 회의는 오는 17일까지 진행된다. 또 연구팀은 지금처럼 효과적인 치료제가 없을 때에는 (블루베리 섭취와 같은) 이런 영양적 선택이 노년기 치매의 위험을 낮추는 데 잠재적이지만 강한 영향을 줄 것이라고 설명했다. 현재 전 세계적으로는 알츠하이머병 등의 치매를 치료하기 위한 신약을 개발하기 위해 수많은 약물 시험과 천문학적인 자금이 투입되고 있지만 큰 성과는 나오지 않고 있다. 이와 관련해 일부 전문가는 신약보다 건강한 다이어트(식이요법)의 혜택에 좀 더 중점을 둬야 한다고 생각한다. 연구자들이 주목한 건강 식품은 이미 심장 질환과 암 위험을 낮출 수 있어 슈퍼푸드로 알려진 블루베리다. 크리코리언 박사의 연구팀은 경도인지장애로 진단된 68세 이상 성인남녀 47명을 대상으로 이번 연구를 진행했다고 밝혔다. 경도인지장애는 경미한 기억력 감퇴가 나타나는 것으로 종종 치매로 발전한다. 연구팀은 모든 참가자에게 각각 위약(僞藥)이나 냉동건조한 블루베리 분말을 제공해 4개월간 매일 한 차례 복용하도록 했다. 특히 블루베리 분말은 이번 연구를 위해 만들어진 것으로, 1회분에 들어간 원래 블루베리 량은 작은 찻잔 하나 정도라고 한다. 또한 참가자들은 연구 시작과 끝 시점에 치매로 침식되는 기억력과 사고 능력에 중점을 둔 일련의 지능 검사를 받았다. 그 결과, 블루베리는 노화한 뇌에 활력을 불어넣어주는 것과 같은 것으로 나타났다. 크리코리언 박사는 “블루베리 분말을 섭취한 사람들은 위약을 받은 이들보다 인지 기능에 상당한 개선이 있었다”면서 “또한 정밀 검사에서는 블루베리 분말을 섭취한 사람들의 뇌에서 더 활동적인 것으로 나타났다”고 말했다. 이런 혜택은 블루베리에 군청색이나 보라색을 띄게 하는 천연 화학물질이자 항산화물질인 안토시아닌 때문으로 생각된다고 크리코리언 박사는 말한다. 안토시아닌은 혈류 증대와 염증 제거, 세포 사이의 정보 흐름 향상 등 다양한 방법으로 뇌에 작용하는 것으로 여겨지는 데 이번 회의에서는 세포의 방어를 높일 수 있다는 견해가 나왔다. 연구팀은 또 어떤 기억 문제도 진단받지 않았지만 단순히 스스로 건망증이 더 생겼다고 느끼는 사람들을 대상으로 한 두 번째 연구에서 블루베리가 비록 적지만 인지 기능을 높이는 것을 확인했다고 밝혔다. 크리코리언 박사는 이전 연구를 고려했을 때 이런 증거는 모두 블루베리가 치매 발병을 방지할 수 있는 잠재력을 갖고 있다는 것을 보여준다고 말했다. 또한 그는 “이번 결과는 블루베리가 노인의 기억과 인지 기능을 개선하는 실제 혜택을 가질 수 있다는 개념으로 추가적인 지원을 더해 이전 동물 연구나 예비적 인간 연구들을 입증했다”고 말했다. 그는 체중과 혈압 등 건강 상태 때문에 알츠하이머병 위험이 보통보다 높은 50대와 60대 초반의 사람들을 대상으로 추가 연구를 진행할 계획이다. 그는 알츠하이머병은 증상이 나타나기 수십 년전부터 뇌를 침식할 수 있으니 중년일 때부터 뇌를 보호하는 것이 중요하다고 말했다. 크리코리언 박사는 “난 베리 보충제 특히 블루베리 보충제가 노년 인지 기능 저하의 위험을 감소할 수 있다고 믿는다”면서 “섭취해야 할 최소 용량은 명확하지 않지만 데이터는 일주일에 블루베리를 여러 번 복용해야 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아이의 문제 행동을 영양 보충으로 개선할 수 있다는 연구결과나 나왔다. 영국 옥스퍼드대 등 연구진이 문제 행동이 보고된 10대 초중반 아이들을 대상으로, 12주 동안 비타민과 미네랄, 오메가3 지방산(이하 오메가3)이 함유된 영양 보충제를 먹게 해 문제 행동을 개선할 수 있었다고 밝혔다. 전문가들은 이 결과는 아이들의 식사에 영양소가 부족하면 뇌 건강에 좋지 못한 영향을 줘 반사회적 행동으로 이어질 수 있음을 보여준다는 기존 여러 연구에 증거를 더한다고 말한다. 특히 오메가3는 건강한 뇌 기능에 꼭 필요한 영양소로 알려져 있는 데 지금까지의 연구에서는 절제력 향상과 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 증상 감소에 영향을 주는 것으로 알려졌다. 연구진은 이번 연구를 위해 런던 동부 대거넘에 있는 종합중등학교 로버트 클락 스쿨에 다니고 있는 13~16세의 건강한 학생 196명을 대상으로 보충제 섭취가 행동에 어떤 영향을 미치게 되는지 조사했다고 밝혔다. 이들은 우선 아이들을 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 영양 보충제를 제공하고 나머지 그룹에는 위약(僞藥)을 줬다. 그리고 연구 동안 아이들의 혈액 표본을 채취해 비타민과 미네랄, 오메가3 수준의 변화를 측정했다는 것이다. 그 결과, 아이들의 영양소 수치는 초기에 낮았지만 조사 동안 보충제를 섭취한 그룹에서는 현저한 증가가 나타났다. 또한 연구진은 아이들의 행동을 평가하기 위해 검증된 측정 도구인 코너스 평정 척도를 사용해 절제력과 감정 문제 등을 확인했다. 그 결과, 보충제를 섭취한 그룹의 행동은 개선됐지만 위약을 처방받은 그룹의 행동은 악화한 것으로 나타났다. 또한 연구진은 조사 동안 최소 3회 이상 비행을 저지른 가장 나쁜 문제 행동을 보인 아이들에 관한 자료에 주목했다. 이 그룹에 속하는 평균 아이는 한 주에 한 번 즉 12주 동안 12건의 문제 행동을 일으켰고 일부 학생은 30건의 문제 행동을 일으켰다고 한다. 연구진은 이번 연구로 영양을 보충하면 문제 행동을 일으키는 사례가 50%까지 떨어졌다고 밝히면서 오메가3로 반사회적 행동을 예방할 수 있을 것이라고 설명했다. 국제 학술지 ‘주의력 장애 저널’(Journal of Attention Disorders)에 실렸던 한 연구논문에서는 ADHD 증상이 있는 10대 아이들에게 오메가3와 오메가6 지방산을 함께 섭취하게 한 결과, 처방약인 리탈린만큼이나 효과가 있을 수 있는 것으로 나타나기도 했다. 하지만 오메가3는 고등어나 연어, 정어리 같은 기름진 생선에 주로 들어 있는 데 오늘날 아이들은 이런 음식 대신 설탕이나 다른 몸에 좋지 않은 지방이 많은 음식을 먹는 경향이 커 영양 결핍이 생길 수 있다고 전문가들은 우려하고 있다. 이에 대해 이번 연구를 이끈 존 스타인 옥스퍼드대 교수는 “아이들의 식단에 보충제를 더하는 것으로 행동을 개선할 수 있었다”면서 “영양 결핍이 반사회적 행동과 관련이 있어 식단을 바꾸면 사교적 행동을 개선할 수 있을 것”이라고 말했다. 이어 “검증된 검사로 평가한 결과 영양 보충제가 아이 행동의 악화를 막는 것으로 나타났다”고 덧붙였다. 이와 함께 이번 연구에 수석 연구원으로 참여한 조너선 탐맘 하트퍼드셔대 박사는 “이번 결과도 중요하지만, 우선 부모는 식단 변경을 통해 자녀의 비타민과 미네랄, 오메가3 수준을 높이는 시도를 해야만 한다”면서 “이 방법이 실패했을 때만 보충제 섭취를 시도해야 한다”고 지적했다. 또한 “우리가 아이들의 식단을 조사했을 때 3명 중 1명은 감자칩이나 과자 등 지방과 설탕 함량이 높은 음식을 먹고 있었다”면서 “그들의 식단은 형편없었다”고 말했다. 이를 개선하기 위해서는 과일과 채소, 그리고 기름진 생선으로 식단을 바꿔 영양 수준을 높이면 문제 행동을 개선할 수 있다고 연구진은 보고 있다. 탐맘 박사는 “학교 관점에서도 이런 결과는 매우 중요한 것”이라면서 “우리 연구는 영양소가 아이들의 인지 건강과 행동에 영향을 미칠 수 있는 더 확실한 증거를 더한다”면서 “이번 연구결과는 공중 보건 정책과 식이 섭취를 개선하는 방법을 이해하는 목적에서 건강은 물론 개인과 사회의 삶에 혜택을 줄 수 있는 것에 의미가 있다”고 말했다. 이번 연구결과는 영국 영양학 저널(British Journal of Nutrition) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

심장기능 강화, 뇌졸중 위험 억제 등 다양한 건강상 효능이 있다고 알려진 초콜릿에 장기적인 지능 향상 효과 또한 있다는 주장이 제기돼 관심을 끈다. 이번 연구는 미국 메인대학교 심리학자 메릴 엘리아스가 지난 1970년 1000명 이상의 뉴욕 주민들을 대상으로 시작한 장기연구에서 파생된 것이다. 당초 연구는 참가자들의 혈압과 뇌기능 사이의 관계를 알아보기 위한 것이었다. 그러던 중 엘리아스는 지금으로부터 15년 전, 참가자들의 식단에 대한 설문조사를 추가로 진행하면서 식습관에 대한 연구를 병행하기 시작했다.그리고 해당 연구에 관심을 가지게 된 호주 사우스오스트레일리아 대학교 영양학자 조지나 크라이턴은 이 연구를 통해 초콜릿 섭취가 두뇌에 미치는 영향을 확인할 수 있으리라 판단, 엘리아스와 합세해 공동으로 연구를 진행했다. 연구팀은 1000여명의 참가자들 중 일주일에 초콜릿을 1회 이하 섭취하는 사람들과 1회 이상 섭취하는 사람들의 인지능력을 테스트를 통해 비교해본 결과, 초콜릿 섭취가 두뇌기능 향상에 크게 기여한다는 결론을 얻었다고 밝혔다. 이들에 따르면 일주일에 한 번 이상 초콜릿을 꾸준히 섭취한 사람들은 기억력과 추상적 사고력이 신장됐다. 크라이턴은 “전화번호나 쇼핑목록 등을 기억하는 능력, 두 개의 작업을 동시에 수행하는 능력 등 일상적 기능에 도움이 된다”고 설명했다 한편 연구팀은 초콜릿 섭취가 인지능력 증가를 불러온 것이 아니라, 두뇌기능이 좋은 사람들에게 전반적인 초콜릿 선호 경향이 있는 것은 아닌지 또한 확인해보았다. 이를 검토하기 위해 연구팀은 참가자들의 식습관을 조사하기 이전 약 18년 동안에 걸쳐 333명의 참가자들을 대상으로 실시했던 인지능력 검사결과를 검토해봤다. 그러자 인지능력 지수가 높은 사람일수록 초콜릿을 좋아할 확률이 큰 것은 아니라는 점이 확실해졌다. 한편 이번 연구결과가 나타난 구체적 원인은 아직 확실하지 않다. 그러나 기존 연구에 따르면 초콜릿에 함유된 물질 중 하나인 플라바놀(flavanols)을 포함하는 음식들이 두뇌기능 강화에 도움을 준다는 사실이 드러난 바 있다. 또 2009년에는 코코아 음료를 통해 플라바놀을 많이 섭취한 사람들의 암산능력이 강화되는 현상이 연구를 통해 관찰되기도 했다. 더불어 2014년에는 코코아가 많이 함유된 음식을 먹으면 노년에 나타나는 치매와 같은 유형의 기억력 상실 증세를 완화할 수 있다는 연구결과도 나왔었다. 연구팀은 이번 연구 결과에 대한 확신을 가지고 있지만 그렇다고 해서 매일 초콜릿을 섭취할 것을 권장하는 바는 아니라고 경고했다. 그는 “현재 단계에서 우리가 확실히 말할 수 있는 것은 건강하고 정상적인 식단을 유지하면서 적은 양의 초콜릿을 먹는 것은 나쁘지 않다는 점”이라고 전했다. 이번 연구논문은 영양학 국제 학술지 에피타이트(Appetite) 저널 최신호에 소개됐다. 사진=ⓒ포토리아 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

자기장으로 뇌의 특정 회로를 제어해 ‘행복한 마음’을 끌어내는 데 성공했다고 미국 버지니아대 연구진이 7일(현지시간) 발표했다. 연구진은 이번 연구에서 “너무 작아 감지할 수 없는 힘으로 뇌의 보상 회로를 자극해 쥐의 행동을 제어하는 데 성공했다”면서 “예를 들어 맛있는 먹이를 먹었던 경험 등을 불러일으키는 것”이라고 설명했다. 여기서 말하는 감지할 수 없는 힘은 바로 ‘자기장’인데, 연구진은 이 특정 자기장을 만들어내 그 속에 있는 쥐가 과거의 행복한 경험을 불러일으키고 이를 통해 외부에서 쥐의 행동을 제어했다는 것이다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 알리 귈레르 버지니아대 생물학과 박사과정 연구원은 “이번 결과는 자기장을 사용해 신경계를 제어한 최초의 실증 실험”이라고 말했다. 지난 수년간 많은 과학자가 뇌의 특정 회로를 제어하려고 노력해왔다. 그중에는 광신호를 사용하는 것이나 약물을 사용하는 것까지 여러 가지가 있었다. 하지만 지금까지 연구돼온 방법에는 몇 가지 단점이 있었다. 예를 들어 광신호의 경우 뇌의 깊숙한 곳까지 광신호를 비추는 것이 매우 어려워 유용성이 낮다. 또 약물을 사용하는 방법의 경우, 뇌 깊숙이 도달할 수는 있지만 시간이 지나면서 특정 회로 바깥으로까지 효과가 퍼져나가는 단점이 있다. 이처럼 뇌를 제어하는 방법은 생물학적으로 매우 어려운 것으로 여겨진다. 하지만 귈레르 연구원은 논문에서 “자기장을 이용한 방법이라면 순식간에 목표로 한 특정 회로만 자극할 수 있다”고 말했다. 이번 연구에서는 신경 회로를 통해 몸에 신호를 보내기 위한 전하를 구축하는 열쇠가 되는 ‘이온 통로’(세포막에 존재하면서 세포의 안과 밖으로 이온을 통과시키는 막 단백질)를 이용한 실험이 진행됐다.　또한 연구진은 물리적 압력에 반응을 나타내는 이온 통로 단백질인 ‘TRPV4’의 유전자와 철을 저장하는 단백질인 페리틴의 유전자를 융합시키는 유전자 수술을 통해 융합 단백질 ‘마그네토’(Magneto)를 만들어냈다. 이 마그네토 단백질은 자기장과 세포가 반응하고 있는지 확인할 때 사용하는 것인데 실제로 자기장을 가까이하면 이 단백질이 흔들리듯 움직이는 것이다. 이는 이온 통로를 열고 이를 통해 세포 안으로 이온이 유입된 뒤 전기적 변화가 일어나서 뇌 신호를 전달할 수 있게 되는 것이다. 또 연구진은 뇌 발달 연구에 주로 쓰이는 모델 생물인 제브라피시에도 마그네토를 주입하는 실험을 시행했다. 그 결과, 자기장에 의한 것으로 보이는 행동 변화가 관찰됐다. 이어 연구진은 마그네토를 몸에 지닌 쥐를 사용한 실험에서 자기장으로 활성화된 마그네토가 동물의 보상과 동기부여에 중요한 역할을 하는 신경전달물질인 ‘도파민’의 반응 세포가 활성화한 것에서 쥐를 행복한 기분으로 변화시킬 수 있다는 것을 발견했다. 연구진은 이번 발견으로 뇌의 기능이나 기능 이상 등의 연구에 관한 새로운 길을 열 수 있으며, 뇌 손상 등에 관한 새로운 치료 법을 만들어낼 가능성도 있는 것으로 기대하고 있다. 이번 연구결과는 뇌과학 분야 권위지인 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 최신호(3월7일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아(위), 버지니아대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

구글 딥마인드에서 개발한 인공지능 바둑 프로그램 알파고가 이세돌 9단에게 도전장을 냈다. 세기의 대결로 주목받고 있는 이번 대국은 전 세계의 이목을 집중시키고 있다. 많은 전문가들은 이세돌 9단의 우세를 예상하고 있으나 알파고가 이번 대국을 계기로 더욱 성장할 수 있을 것이라 평했다. 인공지능 바둑 프로그램이 인간을 넘어서는 초읽기가 시작된 것이다. 그렇다면 알파고는 사람처럼 사고하는 것일까. 아니면 여전히 단순한 소프트웨어일 뿐일까. 바둑은 인공지능 분야에서 아직 정복하지 못한 인류의 마지막 보루다. 인공지능이 바둑 세계 챔피언에게 도전한다는 것 자체가 위대한 일이다. 가장 큰 이유는 바둑의 복잡성에서 찾을 수 있다. 바둑은 가능한 모든 수를 계산하면 풀 수 있는 문제다. 하지만 바둑의 경우의 수는 우주의 원자수보다 월등히 많기 때문에 경우의 수를 저장하는 것조차 불가능하다. 시간이 많이 주어진다고 해서 풀릴 수 있는 문제가 아닌 것이다. 이것을 어떻게 풀 수 있을까. 알파고가 제시한 해답은 프로 바둑기사의 기보를 학습하는 딥러닝 기술이다. 딥러닝은 인공신경망을 확장한 개념으로 빅데이터 분석, 자율주행 자동차, 소비자 구매 패턴 분석 등 새로운 산업분야 곳곳에서 활용되고 있다. 인공신경망은 사람의 뇌를 모사한 것으로 특히 사람이 학습하는 과정에 중점을 둔 알고리즘이다. 따라서 딥러닝의 핵심은 사람처럼 학습할 수 있다는 것이다. 알파고는 프로 바둑기사들의 기보 16만개를 3주 만에 학습했다. 사람이 1년 동안 배울 수 있는 기보를 1000개라고 해도 160년이 걸린다. 그동안 인류가 쌓아 온 바둑의 정수를 순식간에 학습했다고 볼 수 있다. 더욱이 알파고는 스스로 대국해 프로 바둑기사들의 전략을 더욱 갈고 닦았다. 알파고는 딥러닝으로 학습한 바둑 전략을 활용해 착수를 결정한다. 모든 경우의 수를 고려하는 것은 불가능하므로 경우의 수를 적절히 좁히는 것이 중요하다. 이것은 프로 바둑기사의 수읽기와 유사하다. 현재 대국 상황에서 상대방의 수와 자신의 대응을 예측함으로써 가장 승리할 확률이 높은 경우를 탐색하는 것이다. 바둑 인공지능 프로그램에서 가장 널리 사용되는 알고리즘은 몬테카를로 트리 탐색(MCTS)으로, 무한대에 가까운 탐색의 폭과 깊이를 줄이는 것이다. 알파고는 딥러닝으로 학습한 전문 바둑기사의 관점에서 경우의 수의 탐색 범위를 좁혔다고 볼 수 있다. 그 결과 유럽 챔피언에게 압도적으로 승리했다. 딥러닝에도 한계는 존재한다. 딥러닝은 이미지든, 바둑의 기보든, 심지어 소비자의 구매 선호도까지 학습해 의사 결정의 도구로 이용할 수 있다. 그러나 딥러닝은 한 분야에 국한된 경우가 일반적이다. 알파고가 영화 추천을 할 수 있는 기능은 없다. 다만 알파고의 학습 방법이 다른 분야에 적용될 가능성은 있다. 따라서 인공지능 기술이 인간을 능가할 것이라는 우려는 아직 시기상조라고 볼 수 있다. 스스로 학습할 수는 있으나 스스로 진화할 수 있는 가능성은 아직 높지 않다는 것이다. 이러한 관점에서 알파고는 프로 바둑기사처럼 행동하도록 만들어진 소프트웨어라고 볼 수 있다. 알파고와 이세돌 9단의 대결 결과에 따라 다양한 해석이 있을 수 있으나 인공지능이 바둑에 도전할 수 있다는 점 자체가 큰 의미가 있다. 하지만 필자는 알파고가 인간을 뛰어넘기 위해서는 아직 많은 시간이 필요할 것으로 본다. 그 이유는 바둑 게임의 경우의 수가 여전히 상상할 수 없을 정도로 크다는 점에 있다. 바둑은 인간에게조차 아직 미지의 영역이 존재한다고 볼 수 있다. 따라서 알파고가 프로기사들과 대등해질 수는 있어도 압도하는 상황이 벌어질 가능성은 적다고 본다. 알파고 개발진은 알파고를 활용해 음성인식, 기후변화, 헬스케어 등에 접목하겠다고 밝혔다. 게임 인공지능 프로그램으로 시작했지만 활용 분야는 무궁무진한 것이다. 인공지능 기술은 미래를 더 윤택하게 만들어 줄 문제 해결의 도구인 것이다. 인공지능이 인간의 이성과 지성을 넘어 감성까지 이해하는 시대가 다가오고 있다. 인공지능으로 만들어질 미래에 대해 막연한 걱정보다는 성큼 다가온 인공지능을 받아들이고 이해하는 노력이 필요하지 않을까.

“아이가 잘못했을 때 공개적으로 지적하거나 비난하고 창피를 주면 아이는 자신에게 부정적인 낙인을 찍어버려요. 아이 스스로 해답을 찾도록 도와야 아이는 자기 조절능력을 발달시킬 수 있어요.” 어디까지가 정서적 학대인지, 또 어디까지가 훈육인지 학대와 훈육의 경계에 선 부모들에게 신혜원 서경대 아동학과 교수는 이렇게 조언했다. 방임과 폭언 등 명백한 정서적 학대는 신경 회로 발달에 영향을 미쳐 자녀의 뇌에 평생 상처를 남기지만, 권위적인 훈육은 마음에 생채기를 남긴다. 이렇게 어린 시절 부모와 불안정한 관계를 맺은 아이는 부모를 신뢰하지 않고 자신과 다른 사람에게도 부정적 감정을 느껴 대인관계에 소극적인 사람이 될 수 있다. 신 교수는 보건복지부와 교육부, 여성가족부 등 관계부처 합동으로 4일 서울 광화문 KT올레스퀘어에서 열린 ‘아동 양육과 부모 인식 개선 대토론회’에서 바람직한 양육 방법으로 ‘민주적 훈육’을 소개했다. 아이에게 일방적 강요나 지시를 하는 게 아니라 질문이나 힌트를 통해 스스로 해답을 찾아가도록 돕는 훈육 방식이다. 아동보호 체계를 강화하려면 현행 민간 중심의 아동보호서비스 체계를 재편해 아동 학대 사례에 대한 신고 조사를 공적기관이 담당해야 한다는 주장도 나왔다. 이봉주 서울대 사회복지학과 교수는 “현재 아동보호전문기관이 담당하는 아동학대 사례에 대한 조사와 서비스 기능을 분리할 필요가 있다”며 “공공과 민간의 역할을 명확히 구분해야 한다”고 말했다. 아울러 “아동 학대는 가족 내 다른 문제들이 복합적으로 작용해 나타나는 경우가 많아 통합적이고 복합적인 대응이 필요하다”며 “한 기관이 모든 문제에 대응할 수 있는 전문성과 자원을 갖출 수는 없으니 지역의 다양한 자원과도 연계할 필요가 있다”고 조언했다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

부산대는 심리학과 설선혜 교수가 참여한 국제 공동연구팀이 남을 돕는 행위(helping behavior)에 관여하는 뇌신경학적 연구 결과가 세계적 과학저널인 ‘사이언스’지에 4일자로 게재됐다고 4일 밝혔다. 설 교수와 스위스 취리히대학교 사회·신경시스템 연구소 소속의 심리학자이자 신경과학자인 그릿 하인 박사, 에른스트 페어 교수, 모리시마 요스케 박사, 수잔 라이버그 박사 등이 연구에 참여했다. 국제 공동연구팀은 스위스 성인 여성 34명을 대상으로 연구한 결과 도움 행동에 관여하는 여러 뇌 영역들의 신호패턴이 타인을 돕는 동기에 따라서 달라진다는 사실을 확인하고, 뇌 연결성 패턴을 통해 숨겨진 동기를 읽어낼 수 있음을 알아냈다. 도움 행동에 관여하는 뇌 영역 간의 상호작용 패턴을 분석해 돕는 행위의 숨겨진 동기를 예측해낼 수 있음을 처음으로 밝혔다. 연구진은 피실험자 34명의 뇌 활성화를 측정할 수 있는 기능적 자기공명영상장치(fMRI)를 활용, 각기 다른 도움 행동의 동기를 유발하는 조건(공감 조건, 상호성 조건)을 줄 때마다 뇌의 움직임을 관찰했다. 이를 통해 여러 뇌 영역들의 커뮤니케이션 패턴이 동기에 따라 크게 차이가 난다는 사실을 확인했다. 일부 참가자들의 뇌 연결성 패턴을 특정 알고리즘을 사용해 컴퓨터 프로그램에 학습시킨 뒤 새로운 실험 참가자의 뇌 연결성 패턴 정보를 입력하면 이 참가자의 이타적 행위의 동기를 상당히 정확하게 예측해낼 수 있었다. 설 교수는 “이번 연구는 뇌 연결성 패턴을 통해 사회적 행동의 숨겨진 동기를 읽어내고 예측할 수 있음을 확인한 학계 최초의 연구결과”라며 “인간의 이타적 동기의 신경학적 기반에 대한 이해뿐만 아니라 ‘우리가 왜 그렇게 행동하는가'라는 근원적인 질문에 답을 찾는 새로운 틀을 마련했다는 점에서 중요한 의미가 있다”고 말했다. 부산 김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

인간의 가장 오래된 반려동물인 개가 사람과 사물을 완벽하게 구별하도록 진화했다는 사실이 과학적으로 증명됐다. 멕시코국립자치대학교 연구진은 일명 ‘양치는 개’로 불리는 보더 콜리 종(種) 5마리, 라드라도 리트리버 종 1마리, 골든리트리버 종 1마리 등 총 7마리를 대상으로 실험을 실시했다. 연구진은 개들을 기능자기공명영상장치(fMRI) 기기에 올려놓은 뒤 특정 사진을 보는 동안 뇌의 변화를 정밀 분석했다. 개들이 뇌 스캐너 위에 누워서 본 것은 낯선 사람 50명의 얼굴을 담은 사진 50장과 일상생활에서 쉽게 볼 수 있는 일상용품 50개를 담은 사진 등 총 100장이다. 사람과 사물의 사진을 본 개들의 뇌는 특별한 변화를 보였다. 사물이 아닌 사람의 모습을 담은 사진을 볼 때에는 뇌의 특정 부분들이 마치 빛을 내듯 반응을 했다. 사람의 모습에 반응한 개의 뇌 부위는 측두엽(temporal cortex)으로, 대뇌 반구의 아래쪽에 있는 부분이다. 우측 전두엽 피질뿐만 아니라 중앙의 전두피질, 시상(간뇌의 대부분을 차지하는 회백질부), 미상핵(대뇌 아래쪽에 위치한 부분) 등이 활성화 되는 것을 확인했다. 이중 측두엽은 기억력 및 감각을 수용하고 정서나 감정을 이해하는데 관여하며, 미상핵은 ‘사랑을 주관하는 곳’으로 알려져 있다. 미상핵의 기능이 제대로 작동하지 않으면 신뢰와 믿음의 감정에 장애가 생긴다. 개가 사람의 얼굴을 봤을 때 신뢰와 감정 등이 연관된 뇌의 부위가 활성화 되는 반면, 일상용품의 사진을 봤을 때에는 뇌 스캐닝 검사 이전과 큰 변화가 없었다. 이번 연구는 개가 사람의 가장 오랜 친구가 될 수 있었던 까닭이 개가 사람의 얼굴이나 표정에 반응할 줄 알기 때문이며, 이는 오랜 시간에 걸쳐 얼굴 표정을 인식할 수 있도록 진화되어 온 결과라고 연구진은 설명했다. 연구진은 “사람의 얼굴을 읽고 반응할 때와 연관이 깊은 개의 측두엽 부위는 해부학적으로, 그리고 기능적으로 다른 포유류 동물들의 측두엽과 매우 유사한 특징을 가지고 있다”면서 “측두엽이 사람의 얼굴을 인식하고 반응하는 것은 곧 개가 사회적 인지능력을 가지고 있다는 것을 의미한다”고 덧붙였다. 　　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

　자신의 삶에 만족하는 사람일수록 나쁜 정보를 접했을 때 보다 적극적으로 뇌 기능을 활성화해 대처한다는 연구결과가 나왔다. 인간의 뇌 기능과 ‘행복감(삶에 대한 만족도)’의 상관성에 대한 규명이라는 점에서 주목되는 연구 성과이다.　강남세브란스병원 정신건강의학과 김재진 교수팀과 연세대 교육대학원 김은주 교수팀은 무작위로 선정한 남성 20명 등 40명을 대상으로 상황에 따른 뇌 신경 활성화를 측정한 결과, 이 같은 사실을 확인했다고 2일 밝혔다.　연구팀은 뇌 신경 중에서도 외부에서 자극이 주어졌을 때 가장 핵심적으로 반응하는 ‘안쪽 전전두피질’의 변화에 주목했다.　연구진은 나는 내 삶에 만족한다 내가 중요시하는 일은 이뤄진다 현재의 삶은 내가 바라는 대로 이뤄졌다 등의 설문을 통해 40명의 대상자를 삶의 만족도가 높은 그룹(19명)과 낮은 그룹(21명)으로 분류했다.　이어 각 그룹별로 긍정적인 의미와 부정적인 의미가 담긴 단어를 본인 또는 타인 얼굴 사진과 함께 보여줬을 때 안쪽 전전두피질이 어떻게 활성화하는 지를 기능자기공명영상(fMRI)으로 관찰했다.　연구에 사용한 단어 중 긍정적인 의미를 가진 단어로는 ‘자유’ ‘존중’ ‘사랑’ 등이, 부정적 의미의 단어로는 ‘범죄’ ‘실패’ ‘공포’ 등을 제시했다.　그 결과, 삶의 만족도가 높은 그룹은 부정적인 단어를 확인했을 때 안쪽 전전두피질이 활성화됐다. 또 정서 조절 기능을 담당하는 다른 뇌 신경 부분과의 연계활동도 두드러졌다.　이에 비해 삶의 만족도가 낮은 그룹은 긍정적 단어를 접했을 때 안쪽 전전두피질이 활성화됐으며, 다른 뇌 신경과 연계활동은 관찰되지 않았다.　지금까지는 안쪽 전전두피질이 ‘개인별 자존감’에 영향을 미친다는 사실은 확인됐으나, 삶의 만족도에 따른 차이는 아직까지 규명되지 않았다.　김재진 교수는 “외부에서 들어온 나쁜 정보에 대해 적극적으로 대응하는 사람일수록 삶의 만족도가 높다는 사실이 입증된 연구”라면서 “삶의 만족도가 낮은 그룹의 경우 긍정적 단어에 의해 안쪽 전전두피질이 활성화됐다고 하지만, 이런 반응이 실제 행동으로는 연결되지 않기 때문에 외부 자극에 효율적으로 대처하지 못한다고 볼 수 있다”는 견해를 제시했다.　김 교수는 이어 “인간의 뇌는 나쁜 정보를 효율적으로 처리하는 구조를 갖추고 있다”면서 “이와 같은 뇌 구조 활용도가 높을수록 삶의 만족도 또한 높다는 점을 알 수 있다”고 덧붙였다.　그는 “안쪽 전전두피질 활성화는 의학적 치료가 아니라 사회적 관점에서 접근해야 한다”며 “개인이 자신의 인생을 긍정적으로 바라볼 수 있는 사회적 여건을 마련하는 것이 중요하다”고 강조했다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지(플로스원·PLoS One) 2월호에 게재됐다.　한편, 2015년 경제협력개발기구(OECD) 34개 회원국을 비교한 보고서에 따르면, 우리나라 국민의 삶 만족도는 하위권인 27위에 머물렀다.　세부적으로는 가구당 소득, 금융자산, 고용 등 경제적 지표는 점차 높아지고 있지만 매년 통계 집계 때마다 삶의 만족도는 떨어지는 추이를 거듭하고 있다.　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr