언어의 아이들/조지은·송지은 지음/사이언스북스/296쪽/1만 8500원글이 만든 세계/마틴 푸크너 지음/최파일 옮김/까치/471쪽/2만 5000원2년 전 이맘때였다. “봄인데도 아직 쌀쌀하다”는 엄마와 외할머니의 대화를 가만히 듣던 큰애가 불쑥 이렇게 말했다. “봄은 아주아주 천천히 달리는 느림보 달리기 선수 같아.” 어디서 들은 말이냐고 물어보니, 아이는 “그냥 지금 생각난 대로 말한 것”이라 했다. 가르쳐 주지도 않았는데 어떻게 저런 창의적인 표현을 쓸 수 있을까 적잖이 놀랐다.조지은 영국 옥스퍼드대 언어학·한국학 교수와 송지은 영국 유니버시티 칼리지 런던 연구원이 함께 쓴 신간 ´언어의 아이들´은 이런 궁금증에 관한 답이 될 듯하다. 언어는 배우는 것일까, 아니면 타고나는 것일까부터 시작해 유아가 먼저 익히는 소리가 무엇인지, 다른 언어를 잘 습득할 수 있는 시기는 언제까지인지 등을 살핀다. 아동 언어 발달, 음성학, 어휘와 문법, 이중 언어 습득 분야에서 검증된 연구 결과를 소개하고, 영국에서 이중 언어를 사용하는 자녀를 키우는 어머니로서 경험을 맞물려 아이들의 말의 체득 비밀을 풀어낸다. 저자들은 아이가 태아일 때부터 부모의 음성을 듣고, 태어난 이후엔 연속적이고 복잡한 음성신호에서 자연스럽게 말의 특징과 체계를 습득한다고 설명한다. 생후 약 6개월부터 뇌의 지각 체계는 모국어 소리에 최적화되도록 변화한다. 아이는 첫 돌이 될 때쯤 말을 하기 시작한다. 그리고 3세 무렵까지 경이로운 속도로 말의 체계를 익힌다. 단어를 진공청소기처럼 빨아들이며 ‘언어 폭발’이 일어나 가끔 어른을 놀라게도 한다. 예컨대 데브 로이 미국 매사추세츠공대 교수는 자신의 아들이 ‘워터’(water)라는 단어를 발음하기까지 집안에서 촬영한 영상 데이터 9만 시간 분량을 분석했는데, 아이들은 한 번도 들어본 적 없는 말을 거침없이 했다. 여러 실패를 거쳐 체득한 문법 규칙으로 무한한 수의 문장을 만들어 내는 인간만의 고유한 속성을 드러내는 지점이다. 존슨과 뉴포트의 이중언어 관련 실험도 눈여겨볼 만하다. 영어를 배우기 시작한 3~39세 외국인들을 대상으로 실험한 결과 3~7세 때 외국어를 습득하면 원어민과 거의 같은 수준으로 익힐 수 있다. 그러나 이런 능력은 사춘기인 17세를 넘어가면 정체된다. 그리고 이후부터는 개인 차에 따라 외국어 습득의 수준이 달라진다. 성인이 돼 외국어를 익히기 어려운 이유가 바로 여기 있다.이 결과만 놓고 보면 ‘조기 영어 교육’이 설득력을 얻을 수 있다. 그러나 어렸을 때부터 무조건 영어에 많이 노출시키고, 강압적으로 가르친다고 될 일이 아니다. 말을 습득하는 데에는 ‘학습’보다 ‘상호작용’이 더 중요하기 때문이다. 아이들이 말을 배우는 이유는 또래 아이들과 놀기 위해, 그리고 사회에 적응하기 위해서다. 이를 가능케 하는 게 바로 ‘대화’다. 단순히 영어 사용 환경에 많이 노출시키거나, 아이들이 좋아하지 않는 원어민 회화 공부는 오히려 부작용을 부를 수 있다. ‘언어의 아이들’이 말이라면 신간 ‘글이 만든 세계´는 인류가 상상력을 발휘해 지어낸 글의 놀라운 힘을 다룬다. 마틴 퓨크너 하버드대 교수는 4000년 넘는 글쓰기의 역사에서 16개의 중요한 텍스트를 뽑았다. ‘일리아스’, ‘성서’, ‘천일야화’, ‘공산당 선언’, 그리고 최근의 ‘해리 포터’ 시리즈 등이다. 글을 어떻게 만들고, 글이 어떻게 국가의 흥망성쇠와 철학, 정치 사상, 종교의 탄생에 기폭제가 됐는지를 좇는다. 저자는 ‘일리아스’를 통해 그리스 문자를 인도에까지 전파하는 과정을 추적하고, ‘히브리 성서’로 인류가 최초로 글의 형태로 신을 경배한 이야기를 보여 준다. 부처와 공자, 소크라테스, 예수처럼 직접 글을 쓰지는 않았지만, 제자들이 대화를 글로 기록하면서 세계를 움직인 사상의 탄생을 이야기한다. 특정 계층이 아니라 일반 대중에게 힘을 부여한 구텐베르크 인쇄술, 마르크스와 엥겔스의 ‘공산당 선언’이 어떻게 세계에 영향력을 미쳤는지의 과정도 좇는다. 발표 당시엔 별 파장을 일으키지 못한 ‘공산당 선언’은 레닌, 마오, 체 게바라 등을 만나며 위력을 발휘한다. 저자는 글이 이처럼 강력한 영향력을 미칠 수 있는 이유에 대해 “발화(發話)를 시공간으로 깊숙이 투사할 수 있는 문학의 두드러진 특징 덕분”이라고 강조한다. 우리는 글을 읽으며 과거나 미래로 갈 수 있고, 지구 속과 우주를 오갈 수 있다. 말과 글 모두 본래 목적은 ‘소통’일 터다. 그러나 소통에 인간만의 무한한 창의력이 담겼다는 사실 역시 주목하자. 내가 말을 배운 과정을 돌아보고 나아가 인간 전체의 역사를 돌아보니, 언어란 참으로 아름다운 도구라는 생각이 다시금 든다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

뇌에 전극 이식해 단어·문자로 재구성 억양 변화 못 시키는 기존 장치와 달리 발성기관 움직임 관련 뇌 신호까지 추출 언어의 리듬·성별·정체성까지 조절 가능지난해 3월 타계한 세계적인 물리학자 스티븐 호킹은 1985년 급성 폐렴으로 사경을 헤매다가 기관지 절개수술을 받고 겨우 살아났다. 대신 웃음소리를 제외한 자신의 목소리를 잃고 컴퓨터 음성합성기를 통한 목소리를 갖게 됐다. 호킹 박사처럼 루게릭병이나 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 파킨슨병, 다발성 경화증 같은 퇴행성 신경질환을 앓는 사람들은 말을 할 수 없게 되는 경우가 많아 언어전환 장치를 사용하곤 한다. 이 장치는 눈이나 미세한 몸짓으로 컴퓨터 커서를 작동시키거나 화면의 글자를 선택해 말을 하거나 글을 쓸 수 있게 해 준다. 일반인이 분당 100~150단어를 말하는 것에 비해 분당 10단어 정도밖에 표현할 수 없어서 대화에 빠르게 끼어들지도 못하고 언어의 톤이나 억양을 변화시킬 수도 없다.그러나 최근 뇌과학의 발달로 뇌신경 손상으로 인해 말을 하거나 글을 쓸 수 없는 환자들이 머릿속에서 말하고자 하는 내용을 밖으로 끄집어낼 수 있는 방법들이 속속 연구되고 있다. 지난 1월 미국 컬럼비아대, 호프스트라 노스웰 의대 공동연구팀은 뇌 속에 전극을 이식해 얻은 신호를 신경망 컴퓨터를 이용해 단어와 문자로 재구성하는 데 성공하고 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi)에 발표하기도 했다. 이번에는 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경외과, 웨일신경과학연구소, 캘리포니아 버클리대(UC버클리)·UCSF 조인트생명공학프로그램 공동연구팀이 뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 활용해 머릿속에서 생각하는 것을 언어로 변환시킬 수 있는 해독기술을 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 25일자에 발표했다. 연구팀은 뇌 부위에 칩을 심어 언어 관련 뇌파만 추출해 언어로 전환하는 기존 방식을 넘어 턱과 후두, 입술, 혀 등 발성기관들의 움직임과 관련된 뇌 신호까지 더해 음성이나 글로 전환시키는 방법을 찾아낸 것이다. 연구팀은 우선 신경외과 수술을 받아 뇌에 전극을 이식했지만 말하는 데 문제가 없는 20~40대 성인남녀 5명에게 ‘잠자는 숲속의 공주’, ‘개구리왕자’, ‘이상한나라의 앨리스’ 같은 책에 나오는 문장들 450~750개씩을 또박또박 읽도록 하면서 발성 기관과 언어 관련 부위 뇌파를 측정했다. 그다음 이들에게 문장을 말할 때 소리를 내지 않고 입만 뻥긋거리면서 읽도록 하거나 눈으로 읽도록 한 뒤 발생하는 뇌파도 측정했다. 이렇게 얻은 데이터를 신경망 기계학습 알고리즘으로 분석해 프로그래밍한 다음 실험 참가자들에게 단어나 짧은 문장을 생각하도록 해 컴퓨터나 인공음성 장치로 출력된 것과의 일치도를 살펴봤다. 그 결과 쉬운 단어나 문장의 경우는 69%를 정확하게 인식하고 기록하거나 표현한다는 사실을 확인했다. 복잡한 단어나 문장에 대한 표현 정확도는 47%로 떨어졌지만 언어의 리듬과 억양, 말하는 사람의 성별과 정체성까지 조절이 가능했다. 연구를 이끈 에드워드 창 UCSF대 신경외과 교수는 “BMI 기술을 이용해 팔과 다리의 운동능력을 상실한 사람을 대상으로 생각대로 사지를 움직일 수 있는 방법들이 많이 연구됐다”며 “실제 임상 적용을 위해서 추가 연구가 필요하겠지만 신경과학과 언어학, 기계학습의 전문지식을 활용한 BCI 기술을 통해 후천적으로 언어를 잃었거나 선천적으로 언어장애를 가진 사람들 모두 인공 성대를 사용해 자신의 생각을 자유롭게 말하고 표현할 수 있는 날이 곧 찾아올 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

네덜란드 라이덴대 의대 연구팀은 자기공명영상(MRI) 기술을 이용해 체지방률과 뇌의 형태, 구조가 밀접한 연관성을 갖고 있다는 연구결과를 방사선 분야 국제학술지 ‘라디올로지’ 24일자에 발표했다. 연구팀은 체지방률과 뇌의 형태적 변화간 상관관계를 찾기 위해 영국 바이오뱅크 데이터베이스에 포함된 약 1만 2000명의 뇌영상 자료와 체지방률을 정밀 분석했다. 그 결과 체지방이 높을수록 뇌의 회백질 형태와 구조가 변한다는 사실을 확인했다. 일로나 데커 라이덴대 의대 영상의학과 박사는 “기존 연구들에 따르면 체지방률이 증가하면 인지능력이 떨어지고 치매 위험까지 높인다고 알려져 있었다”라며 “이번 연구를 통해 체지방 증가가 체내 염증반응을 일으켜 뇌의 형태와 구조에까지 영향을 미치고 결국 인지능력 저하를 가져올 수 있다는 것을 확인했다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인식·지각 등 고차원적 기능은 못 살려 ‘몸과 분리된 뇌’ 등 윤리적인 논란도“창조주여, 제가 부탁했습니까? 진흙에서 저를 빚어 사람으로 만들어 달라고? 제가 애원했습니까? 어둠에서 절 끌어내 달라고?” 200여년 전인 1818년 영국 작가 메리 셸리(1797~1851)가 쓴 괴기소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로메테우스’ 서문에 실린 ‘실낙원’의 한 구절이다. 무생물에 생명을 부여할 수 있는 방법을 알아낸 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사는 시체를 이용해 8피트(약 244㎝)의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣는다. 이렇게 만들어진 괴물은 인간 이상의 힘을 발휘하고 자신과 똑같은 형태의 신부까지 요구했다. 그렇지만 새로운 인종이 나와 인간을 멸망시킬까 두려웠던 프랑켄슈타인 박사는 괴물의 요구를 거부했다가 살해당한다. 셸리는 소설을 쓰면서 영국 화학자 험프리 데이비의 전기분해 기술, 찰스 다윈의 할아버지 에라스무스 다윈이 수행한 자연발생 실험 같은 당대 최고 수준의 과학기술을 활용했지만 사람과 똑같은 형태와 기능을 갖춘 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그런데 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 ‘프랑켄슈타인’ 몬스터 기술이 현실화되는 것 아니냐는 지적이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 미국 예일대 의대, 코네티컷 재향군인의료시스템 재활연구센터, 보스턴대 의대, 피츠버그대 신경학과, 이탈리아 파비아대 생물학·생명공학과 공동연구팀은 죽은 지 몇 시간이 지난 돼지의 뇌를 다시 살려내는 실험 일부를 성공하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 18일자에 발표했다. 이번 연구 결과는 완벽하지는 않지만 죽은 생명체의 뇌 기능 일부를 다시 회복시켰다는 점에서 전 세계 과학계와 윤리학계에 충격을 안겨 주고 있다.연구팀은 보통 동물실험을 할 때 사용하는 실험용 무균돼지가 아닌 식재료 가공시설에서 얻은 생후 6~8개월 된 집돼지의 뇌 32개를 가지고 실험했다. 실험에 사용된 돼지의 뇌는 죽은 뒤 4시간이 지난 것들이었다. 보통 포유류의 뇌는 산소 공급에 매우 민감하기 때문에 짧은 시간 동안만 혈류가 중단되더라도 산소와 에너지 공급이 끊겨 회복 불가능한 뇌 손상을 일으키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 분리된 돼지의 뇌를 자체 개발한 ‘브레인 엑스’라는 장치에 넣은 다음 보호제와 안정제 등을 섞은 특수 용액을 혈액 대신 뇌 혈관에 주입해 영양과 산소를 공급하며 뇌 변화를 관찰했다. 그 결과 뇌세포 구조, 뇌혈관 구조가 정상적으로 회복되고 신경과 세포를 파괴하는 염증 반응이 줄어드는 한편 시냅스에서 자발적인 움직임을 보이는 것이 관찰됐다. 그렇지만 인식과 지각 같은 고차원적 뇌 기능을 위해 필요한 전기적 활동은 관찰되지 않았다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구는 2013년 미국 버락 오바마 정부가 3조 5000억원을 투자해 진행 중인 뇌연구 프로젝트인 ‘브레인 이니셔티브’의 지원을 받아 진행됐다. 연구를 주도한 네나드 세스탄 예일대 의대(신경과학) 교수는 “이번 연구는 아직 초보적인 수준이지만 혈관의 촘촘한 연결 네트워크를 통해 뇌에 보호제를 공급하면 심각한 외상후 생존율을 높이고 신경학적 결손을 줄여 뇌사의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있음을 보여 준 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과에 대해 생명윤리학자인 현인수 미국 케이스웨스턴리저브대 의대 교수는 “죽은 돼지의 뇌를 사실상 살려낸 이번 연구는 포유류의 뇌에 혈액 공급이 중단되면 몇 분 안에 사망한다는 기존의 생각을 뒤집는 것”이라며 “몸과 분리됐지만 살아 있는 뇌를 인격체로 보아야 하는지, 이런 연구에 대한 가이드라인을 어떻게 설정해야 하는지 등 논란거리들을 남겼다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

주말에 아무 것도 하지 않고 방에서 뒹굴거리고 있으며 ‘청소라도 하라’는 핀잔을 듣거나 수업시간에 창 밖을 내다보고 있으면 선생님께 ‘수업에 집중하라’는 지적을 받는다. 2014년부터는 매년 ‘멍때리기 대회’라는 것도 열리고 있지만 사람들은 황당한 대회 정도로 받아들여지고 있다. 무언가에 집중하지 못하고 멍하고 있는 모습을 이상하다고 보는 시선이 많다. 그렇지만 이렇게 멍 때리며 의도적으로 생각을 차단하는 것이 창의성을 발휘하기 쉽게 만들 뿐만 아니라 새로운 것을 더 쉽게 배울 수 있게 해준다는 연구결과가 나왔다. 미국 국립신경장애·뇌졸중연구소(NINDS) 대뇌피질생리학 및 신경훈련부, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 신경과학센터, 이스라엘 텔아비브대 심리과학·신경과학과 공동연구팀은 새로운 것을 배울 때 잠깐씩 쉬면서 의도적으로 생각을 끊는 것이 새로운 분야나 기술을 더 쉽게 배울 수 있게 해준다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최신호에 실렸다. 지금까지 일반적으로 새로운 것을 배우기 위해서는 ‘1만시간의 법칙’처럼 끊임없이 훈련해야 하며 훈련된 기억을 강화시키기 위해서는 충분한 수면과 같은 오랜 기간의 휴식이 필요하다고 알려져 있었다. 연구팀은 오른손잡이인 33명의 건강한 성인남녀에게 컴퓨터 화면에 일련의 숫자를 보여주고 10초 동안 왼손으로 가능한 많은 숫자를 타이핑하라고 요청했다. 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 짧은 쉬는 시간 없이 35번 이상 계속 연습하도록 하고 다른 그룹에게는 10초 동안 타이핑을 시킨 뒤 10초를 쉬도록 하고 35번 연습하도록 했다. 연구팀은 실험 과정 동안 뇌파를 측정해 뇌의 변화를 파악했다. 그 결과 11번째 시험까지 두 그룹 사이에서는 큰 차이가 나지 않고 오히려 쉬는 시간 없이 훈련한 그룹의 성과가 더 좋게 나타났지만 12번째부터는 잠깐씩의 휴식을 가진 그룹의 성과가 더 우수하게 나타났다. 두 번째 그룹(휴식을 가지면서 왼손을 사용한 그룹)은 하루가 지난 뒤에도 능숙하게 왼손을 사용하는 것이 관찰됐다. 실제로 학습 초기에 잠깐씩의 휴식과 짬을 가진 그룹에게서 전두엽과 두정엽을 연결하는 신경망이 활발히 움직여 뇌에 오랜 기억으로 남는 것으로 확인됐다. 연구를 주도한 레오나르도 코헨 NINDS 박사는 “새로운 분야를 공부하거나 기술을 배울 때 많은 사람들이 끊임없는 ‘훈련’과 ‘연습’이 필요하다고 생각하지만 새로운 것을 배울 때 앞서 배운 것을 뇌에 새겨넣을 수 있는 짬이 필요하다”라고 설명했다. 코헨 박사는 “피아노를 배우거나 새로운 기술을 습득할 때 뿐만 아니라 뇌졸중 환자의 재활치료를 할 때도 잠깐씩의 휴식이나 멍때리기는 중요한 역할을 한다는 것을 이번 연구를 통해 알 수 있다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서둘러야 했다. 여행지에서 맞는 첫날 아침처럼. 허나 늦었다. 내 방 내 침대였으므로. 설렘으로 잠을 설친 탓이기도 했다. SNS를 가득 채운 여행 사진들이 눈물나게 부럽던 차, 하루 일을 비우고 길을 나서기로 했다. 멀고도 가까운 도심으로. 여행지에선 보통 평소에 가지 않는 곳을 찾는 법. 이날의 주제는 미술관 산책으로 잡았다. 미술은 내게 너무 먼 영역임에도 뇌운동과 신체운동, 보는 것과 걷는 것의 비중을 같이 둔 선택이었다. 최근 만난 책에서 이런 문장이 격려의 글로 읽힌 덕분이기도 했다. ‘예술에서는 느끼는 게 중요하고, 예술은 느낌으로 말하고, 느낌을 통해 말하며, 느낌에 관해 말합니다.’ (조경진, ‘느낌의 미술관’) ‘데이비드 호크니 전’을 보러 서울시립미술관으로 갔다. 평일 오전인데도 관람객이 꽤 많았다. 그림은 많이 보았으되 솔직히 무엇을 느꼈는지는 잘 모르겠다. 그저 한 사람의 오랜 생애를 작품의 변화로 보는 게 좋았다. 순간의 느낌에 집중하고 노력해 온 장대한 세월을 압축해 하나의 세계로 만날 수 있다니. 전시장 복도 작은 공간에선 다큐멘터리를 상영하고 있었다. 좁고 불편한 자리였지만 처음부터 끝까지 보았다. 그의 젊은 날이 어떠했든 내겐 고향 들판에 이젤을 세우고 슥슥 풍경을 그려 내는 주름 가득한 그의 손이 가장 아름답게 다가왔다. 그는 말했다. ‘시각을 재충전하려면 자연으로 돌아가야 한다’고. ‘내 손이 오래된 기술이고 거기에 신기술을 더한다’고. 한 시간 가까이 다큐멘터리에 집중하느라 점심시간을 놓쳤다. 여행자답게 맛집을 검색하고 30여분을 헤맨 끝에 슴슴한 이북식 만둣국으로 배를 채웠다. 금강산도 식후경이라고 다시 힘을 내서 성곡미술관까지 씩씩하게 걸었다. 환경운동가 크리스 조던의 ‘아름다움 너머’ 전을 보았다. 그가 만든 아름답고 신비로운 사진은 실체를 감추고 있다. 사진을 확대하면 수십 수만 개의 비닐봉지, 페트병 뚜껑, 농약을 먹고 죽은 새들이 보인다. 끔찍한 반전이다. 이 전시회의 마지막 동선도 다큐멘터리 감상이었다. 8년 동안 촬영했다는 ‘앨버트로스’ 상영 시간이 1시간 30분 남짓, 꼼짝도 못하고 영상에 빠져들었다. 아름다운 해변을 가득 채운, 세상에서 가장 긴 날개를 가졌다는 앨버트로스. 적당한 거리에서 바라보는 그들의 모습은 환상적인 그림이었다. 그러나 바다에서 잡아챈 먹이가 플라스틱 잡동사니인 줄 모르고 새끼 입에 넣어 주는 부모새. 뱉어 내지 못한 그 쓰레기들 때문에 때가 돼도 날지 못하고 죽어 가는 어린 새들을 보며 하염없이 눈물을 쏟고 말았다. 부끄럽고 처연한 심정으로 전시관을 나오다 이 글 앞에 멈췄다. ‘애도는 슬픔이나 절망과는 다르다. 애도는 사랑과 같다. 애도는 우리가 잃어버리고 있는 것, 또는 이미 잃은 것에 대한 사랑의 감정을 경험하는 것이다. 애도에 마음의 자리를 내준다면, 이는 우리를 진정한 생명의 근본으로 이끌 것이다.’ 애도를 채워 촉촉해진 마음으로 뒷마당을 바라보니 하얀 목련이 활짝 웃고 있었다. 집에 돌아와 뻐근한 다리를 주무르며 하루의 느낌을 노트에 적었다. 왠지 이날만큼은 컴퓨터를 켜지 않고 손글씨로 적는 게 예의라는 생각이 들었다. 비록 짧은 나들이였지만, 거장의 80여년 삶을 따르고, 앨버트로스의 우아한 날개에 얹혀 태평양을 건넌, 넓고도 깊은 여정이었다. 잠자리에 들며 기도했다. 오늘의 느낌들이 순간의 감상에 그치지 않고 더욱 진중한 생각으로 여물어지기를.

남녀는 실제로 서로 다른 뇌를 갖고 있으며 이런 차이는 태아 발달 시기부터 나타난다는 점을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴욕대 랭곤의료원 연구진이 임신 후기 여성들이 아무 일도 하지 않고 가만히 쉬고 있을 때 태아들의 뇌를 기능성 자기공명영상(fMRI) 장치로 스캔해 휴지기 뇌 연결성을 검사한 결과, 뇌 구조는 태아 때부터 남녀에 따라 많은 차이가 있는 것으로 확인됐다고 밝혔다. 연구를 주도한 모라이어 토머슨 박사는 영국 더 타임스와의 인터뷰에서 “이번 결과는 예상하고 있던 것”이라고 말했다. 이 연구는 평균 나이 만 25세로 임신 후기(25주~39주)에 있는 여성들이 쉬고 있을 때 함께 쉬고 있다고 판단된 태아 118명(남아 78명·여아 40명)의 MRI 자료를 분석한 것이다.검사 결과, 가장 큰 차이 중 하나는 전두엽과 후두엽 등 뇌의 먼 영역 간 연결성이었다. 여아의 경우 더 많은 장거리 뇌 신경망을 생성한 것이다. 물론 이런 특성이 남녀의 사고방식 차이를 설명할 수는 없다. 반면 남아의 뇌 연결성은 여아보다 더 변화무쌍한 것으로 나타났다. 이는 남성이 여성보다 환경적 영향에 더 취약한 이유를 설명할 수 있다고 토머슨 박사는 덧붙였다. 이번 발견은 남녀의 서로 다른 뇌에 관한 오랜 논쟁에 새로운 불을 지폈다. 일부 과학자는 남녀의 서로 다른 사고 방식은 대부분 사회적인 요인에 의해 형성된다고 주장하지만, 또 다른 과학자들은 이런 차이는 태어날 때부터 있다고 말한다. 따라서 이번 결과는 논란의 여지가 있다. 또 영국 애스턴대학의 지나 리폰 교수는 이번 연구 결과에 대해 이 연구는 자궁에서 뇌의 변화가 시작됐음을 증명하지 못한다고 주장한다. 리폰 교수는 “연구 저자들은 남녀 차이라는 어젠다를 추구해서 근거 없는 결론을 내린 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘발달인지신경과학‘(Developmental Cognitive Neuroscience) 최신호에 실렸다. 사진=123rf(위), 발달인지신경과학 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간에게 오감 외에도 ‘육감’이 존재할 가능성이 제기됐다. 시각과 청각, 후각, 촉각 그리고 미각뿐 아니라 여섯 번째 감각이 있을 수 있다는 것이다. 미국 신경과학회(SFN) 발행 국제 학술지 이뉴로(eNeuro) 최신호(18일자)에 실린 한 연구 논문에 따르면, 인간에게는 지구의 자기장을 느끼는 감각이 미약하게나마 존재한다. 지구는 북극이 S극, 남극이 N극에 해당하는 일종의 거대한 자석으로, 위치에 따라 방향이 다른 자기장을 띤다.그런데 철새나 바다거북, 연어, 또는 꿀벌 같은 여러 동물에게는 이른바 ‘자기 수용’(Magnetoception) 혹은 ‘자각’(磁覚)이라고 불리는 감각이 있어 지구 자기를 감지해 길을 찾는다는 것이 오랜 연구를 통해 밝혀졌다. 물론 인간에게도 아주 오래전 이 능력이 존재했었다는 가설이 존재하지만, 지금까지 과학자들은 이를 명확하게 밝혀내지 못했다. 하지만 미국과 일본의 지구과학자와 신경생물학자들은 두 가지 이상의 여러 학문 영역을 포괄해 이뤄지는 학문간 연구를 통해 인간에게도 지구 자기장을 느끼는 감각이 존재한다는 것을 간접적으로 보여줬다. 캘리포니아공과대와 도쿄대 등 국제 연구팀은 미국과 일본 등에서 만 18~68세 성인남녀 34명을 대상으로, 지구의 자기장을 느낄 수 있는지를 간접 측정하는 실험을 진행했다. 실험은 지구의 자기장을 차단한 실내 실험실에서 이들 참가자에게 뇌 전극을 부착하고 지구 자기와 거의 같은 강도의 자기로 자극하고 뇌의 활동 변화를 살피는 것이었다. 그 결과, 인간의 뇌파는 무의식중에 자기의 방향에 따라 다른 반응을 보이는 것으로 나타났다. 이는 인간이 지구의 자기장을 대략적으로나마 느끼는 능력을 지닌 것으로 판단할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이에 대해 연구에 참여한 마타니 아유무 도쿄대 교수는 “인간에게 알 수 없는 육감이 있는 것이 확인됐다. 이를 의식적으로 이용하는 것은 매우 어렵지만, 앞으로 한층 더 자세히 조사해 찾고 싶다”고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

곤충은 지구상에서 가장 성공한 동물군 가운데 하나다. 곤충의 성공 비결은 여러가지이지만, 그중 작은 크기에도 뛰어난 감각 기관을 빼놓을 수 없을 것이다. 모기의 경우 시력이나 청력은 좋지 않지만 사람이나 다른 동물의 체온, 냄새, 이산화탄소를 감지해 먼 거리에서도 정확하게 목표를 찾고 피를 빨아먹는다. 과학자들은 어떻게 이런 일이 가능한지 연구해왔다. 순수 학문적 연구는 물론 모기를 비롯한 해충 구제에도 도움이 되기 때문이다. 미국 브랜다이스 대학 연구팀은 동물 실험에 흔히 사용되는 초파리를 대상으로 곤충의 온도 감지 능력을 연구했다. 초파리 하면 먼 거리에서도 과일 섞는 냄새를 파악하고 날아오는 성가신 작은 파리로 생각하지만, 사실 이들은 온도 감지 능력도 탁월하다. 따라서 뜨거운 여름에도 최적의 생존 장소를 찾을 수 있다. 온도와 습도가 적당하고 음식물 쓰레기도 넘치는 인간의 거주지는 이들에게 가장 좋은 보금자리 중 하나다. 이전 연구를 통해 과학자들은 곤충에 온랭세포(Hot and Cold Cell)라는 특수한 온도 감지 신경세포가 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 세포는 온도계와 비슷한 방식으로 곤충에 필요한 적정 온도를 감지하는 것으로 생각됐다. 연구팀은 이 가설에 의문을 품고 온랭세포의 민감도와 감지 방식을 연구했다. 초파리의 경우 더듬이의 끝부분에 각각 6쌍의 온랭세포가 있으며 이 신경세포가 흥분하면 정보가 뇌로 전달된다. 연구팀은 이 세포가 온도가 몇 도인지 감지하는 것이 아니라 사실은 온도의 변화를 감지한다는 사실을 발견했다. 놀라운 사실은 1초에 수백 분의 1도에 불과한 온도 변화를 감지할 수 있다는 것이다. 극단적으로 민감한 온도 변화 감지 능력 때문에 초파리는 자신이 있는 장소가 뜨거워지는지 차가워지는지를 짧은 시간에 판단할 수 있으며 실수로 뜨거운 음식이나 냄비에 앉는 일을 방지할 수 있다. 여름철 초파리는 흔히 보는 불청객이지만, 이들이 뜨거운 조리 기구나 음식에 죽는 일은 좀처럼 보기 어려운 이유가 여기 있었던 것이다. 다만 이번 연구가 곤충의 온도 감지 능력에 대한 모든 사실을 밝혀냈다고 할 수는 없다. 열을 감지하는 세포는 한 종류가 아닐 수도 있으며 곤충에 따라 감지 방식도 제각기 다를 수 있다. 앞으로 후속 연구를 통해 과학자들은 곤충의 감각 능력과 그 원리를 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

‘화성에서 온 남자 금성에서 온 여자’라는 책 제목처럼, 남성과 여성의 ‘뇌구조’가 뚜렷한 차이를 보인다는 연구결과가 나왔다. 일반적으로 남성과 여성의 성격이나 행동의 차이는 편도체로 불리는 뇌 구조의 작용과 연관돼 있는 것으로 알려져 있다. 편도체는 뇌의 변연계에 속하는 구조의 일부로, 동기나 학습, 감정과 관련된 정보를 처리하는데 중요한 역할을 한다. 미국 메릴랜드의과대학 연구진이 수컷과 암컷 쥐를 이용해 실험한 결과, 편도체에 존재하는 새로운 세포의 개수가 행동과 성격에 큰 영향을 미친다는 것을 확인했다. 수컷의 경우 편도체 내에서 새로 만들어진 세포가 암컷에 비해 적은 것으로 나타났는데, 이는 특정 신경전달 물질에 의해 세포의 생성이 억제되거나 세포가 제거됐기 때문이다. 반면 암컷의 경우 편도체 내에 새로 만들어진 신생 세포가 수컷에 비해 많았다. 이러한 신생 세포는 신경세포의 물질대사와 관계가 있는 교질세포의 형태로 존재하며 신경전달물질의 영향을 받지 않았다. 연구진은 이러한 뇌세포의 차이를 결정짓는 것이 남성호르몬이라고 추측했다. 남성호르몬은 신경계와 면역계, 내분비계 등을 일정한 상태로 유지해 주는 신경전달 물질인 엔도칸나비노이드(Endocannabinoid)의 수용체에 신호를 보내고, 이 때문에 면역세포들이 활성화된다. 즉 남성호르몬으로부터 영향을 받은 신경전달물질이 면역세포에게 편도체의 신생 세포를 제거하도록 명령하는 셈이다. 뿐만 아니라 연구진은 남성호르몬으로 인한 신경전달물질의 변화가 태아에게까지 영향을 미칠 수 있다는 사실도 확인했다. 연구진은 “우리는 남성과 여성의 뇌에 차이점이 있다는 사실을 이미 알고 있다. 하지만 테스토스테론이 뇌 성장과 이에 따른 성격에 정확히 어떤 영향을 미치는지 알지 못했다”면서 “이번 연구는 남성과 여성에 따라 사회적 행동이 달라지며, 여기에는 남성호르몬 및 엔도칸나비노이드라는 신경전달 물질이 관여돼 있다는 것을 확인했다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제 학술지 뉴런(Neuron) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

할리우드 배우 다코타 존슨(29)이 한 매체와의 인터뷰에서 생리 문제로 사생활에 차질을 빚고 있다는 개인 고민을 털어놨다. 지난해 전 세계 여성과 소녀들을 상대로 가정폭력과 성폭력, 피임, 불평등 등의 문제로 고민을 안고 있으면 자신에게 연락해 이야기해달라며 본인 전화번호를 공개해 화제를 모았던 그녀 역시 여성 특유의 고민을 안고 있던 것이다. 존슨은 최근 패션매거진 인스타일과의 인터뷰에서 “솔직히 말해 생리주기 동안 호르몬 변화가 심해 생활에 피해를 보고 있다. 억제할 수 없다”면서 “매번 내 몸과 뇌에서 일어나는 일 탓에 몹시 화가 난다”고 말했다. 이와 함께 “이때 내 가슴은 평소 크기의 8배 같다. 정말 충격적인 일이고 매달 이런 일이 벌어진다”면서 “전혀 익숙해지지 않는다”고 설명했다. 이어 “어느 경구피임약이 내게 잘 맞는지 알아내는 것은 어렵다. 그것이 몸에 좋은 것인지도 모른다”고 덧붙였다. 또 존슨은 최근 여성들이 안고 있는 문제를 상담하고 조언해주기 위해 협력하고 있는 비영리 시민단체 ‘글로벌 시티즌’의 여성 교육을 지지한다고 표명했다. 이에 대해 그녀는 “여성의 몸을 갖는 것이 어떤 것인지, 여성이 자기 몸을 소중히 한다는 것은 어떤 것인지 그런 것들을 배운다”면서 “더욱더 내 신체에 대해 이해해 나가고 싶다”고 말했다. 이밖에도 존슨은 패션매거진과의 인터뷰인만큼 패션에 대해서도 밝혔는데 자신은 앞머리가 있는 헤어스타일을 가장 좋아한다고 고백했다. 다코타 존은은 영화 ‘그레이의 50가지 그림자’ 시리즈에 주연으로 출연해 명성을 얻었으며, 영국 밴드 콜드플레이의 보컬 크리스 마틴(41)의 연인으로도 잘 알려졌다. 사진=TOPIC / SPLASH NEWS(www.topicimages.com) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

성기능 개선치료제로 잘 알려진 ‘비아그라’는 심혈관질환 치료제를 개발하던 중 발견된 일종의 부작용 때문에 탄생한 약이다. 신약개발 과정에서는 이렇듯 원래 개발목적과는 전혀 다른 약물이 개발되는 경우가 잦다. 국내 연구진이 고지혈증 치료제가 암치료에도 도움을 준다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 김진수 박사팀은 고지혈증 치료제를 항암제와 병행 사용할 경우 항암치료 중 나타나는 대표적인 부작용 중 하나인 인지기능 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 암 치료효과도 높일 수 있다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘임상의학’ 11일자에 실렸다. 고지혈증 치료제는 나쁜 콜레스테롤이라고 불리는 체내 LDL 수치를 낮춰주는 역할을 한다. LDL을 낮춰 심혈관계 질환을 예방하는 효과도 입증됐다. 이번 연구는 콜레스테롤 축적이 직접적 원인이 되는 심혈관계 질환 이외의 질병에도 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐에게 암 표적치료제인 ‘트라스투주맙’과 고지혈증 치료제인 ‘아토르바스타틴’을 투약한 뒤에 양전자방출단층촬영(PET-CT)과 자기공명영상(MRI)를 촬영해 뇌 전두엽의 포도당 대사와 암 조직 변화를 관찰했다. 그 결과 트라스투주맙만 투여했을 때보다 아토르바스타틴을 동시에 투여한 생쥐의 뇌 포도당 대사와 부피가 정상수준을 유지하는 것으로 나타났다. 실제 쥐의 기억력 측정 행동실험에서도 암 표적치료제와 고지혈증 치료제를 동시에 투여했을 때 일반 생쥐와 똑같은 수준의 기억력을 유지하는 것으로 나타났다. 이와 함께 아토르바스타틴을 표적치료제와 함께 투여했을 때 항암제가 암 조직에 더 깊숙이 침투해 항암제만 썼을 때보다 종양크기가 36% 정도 더 줄어드는 효과가 나타난 것을 연구진은 발견했다. 김진수 박사는 “이번 연구결과는 항암제와 함께 고지혈증 치료제를 병용할 경우 암 치료효과와 함께 부작용을 줄일 수 있다는 사실을 밝혀낸 것”이라며 “현재 원자력의학원에서 연구 중인 알파입자 표지 방사성의약품을 함께 이용한다면 난치성 암을 훨씬 더 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF 영화를 보면 빛이나 초음파를 이용해 상대를 조종하거나 뇌파를 변화시키는 장면이 나온다. 사람을 조종하는 것은 아니지만 비정상적인 움직임을 보이는 뇌 부위를 초음파로 자극해 치료할 수 있는 방법이 나왔다. 카이스트 전기및전자공학부, 덴마크 공과대(DTU) 공동연구팀이 초소형, 초경량화시킨 미세초음파소자를 이용해 살아움직이는 쥐의 뇌에 초음파 자극을 줄 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘뇌 자극’ 3월호에 실릴 계획이다. 기존에는 뇌의 특정 영역을 미세하게 자극할 수 있는 심부뇌자극술과 광유전학을 이용해 빛으로 뇌를 자극하는 자극방법이 있지만 외과수술을 통해 칩이나 자극기기를 삽입해야 하기 때문에 임상에 적용이 쉽지 않다. 반면 경두개전기자극술과 경두개자기자극술은 외과수술 없이 비침습적으로 자극이 가능하지만 자극부위가 지나치게 넓고 뇌 깊이 자극할 수가 없어서 적용에 한계가 있다. 초음파는 비침습적이기 때문에 동물실험이나 인체에도 안전하게 사용할 수 있으며 초음파를 한 점에 집중시킬 수 있어 원하는 부위에 깊이 자극이 가능하다는 장점이 있다. 문제는 초음파 소자가 무거워 생쥐실험을 할 때도 반드시 고정하거나 마취를 시켜야만 했다.연구팀은 미소전자기계시스템(MEMS) 기술을 활용해 1g 미만의 초경량, 초음파 소자를 개발했다. 특히 생쥐의 몸에 맞는 중심주파수, 크기, 초점거리, 초음파 세기를 갖도록 만들었다. 이렇게 만들어진 초음파 소자를 이용해 쥐의 대뇌 운동피질을 자극해 쥐의 앞발을 움직이도록 했다. 그 결과 초음파 강도를 높일수록 운동피질이 더 많이 자극돼 쥐의 앞발이 더 빨리 움직이는 것을 확인했다. 이번 기술을 활용하면 쥐 뇌의 3~4㎜ 깊이까지 초음파가 도달할 수 있으며 쥐 뇌 전체 크기의 25%를 자극할 수 있다고 연구진은 설명했다. 현재 연구팀은 이번에 개발한 기술을 활용해 초음파가 수면에 미치는 영향을 연구 중에 있다. 이현주 카이스트 전기및전자공학부 교수는 “이번에 개발한 초경량 초음파 소자를 활용함으로써 고정되거나 마취된 상태가 아닌 살아움직이는 상태에서 초음파의 영향을 확인할 수 있게 됐다”며 “수면장애, 파킨슨병, 치매, 우울증 같은 여러 뇌 질환의 새로운 치료법 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스연구진, 대변이식으로 장내미생물 균형 연구 계획 우리 몸 속에 살고 있는 또 다른 생명체인 장내미생물이 소화기능은 물론 각종 면역기능을 좌우한다는 것은 잘 알려져 있다. 이 때문에 장내미생물의 균형을 맞춤으로써 알레르기 같은 면역기능 장애로 발생하는 질병과 소화불량 같은 질환을 치료하려는 시도들이 늘고 있다. 최근 들어서는 장내미생물이 사람의 뇌에도 영향을 미칠 수 있다는 연구결과들이 속속 나오고 있다. 유럽 연구진이 동물실험이 아닌 사람의 몸 속 장내미생물을 분석해 이같은 상관관계를 밝혀낸 대규모 실험결과를 발표해 주목받고 있다. 벨기에 루벤대 의학연구소, 신경과학과, 브뤼셀대, 브뤼셀자유대 생물공학과, 네덜란드 그로닝엔대 의대 유전학과, 노르웨이 오슬로대 면역학과 공동연구팀이 소화기관을 비롯해 체내에 존재하는 각종 미생물의 분포와 변화가 인간의 정신건강에 상당한 영향을 미친다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 5일자에 발표했다. 지금까지 생쥐를 이용한 실험에서 장내미생물이 행동에 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌고 소규모의 사람을 대상으로 한 분석에서도 우울증 환자의 장내미생물 분포가 정상인과 다르다는 사실은 알려져 있었다. 그렇지만 이번처럼 대규모의 사람을 대상으로 장내미생물과 정신건강의 관계를 분석해 미생물이 분비하는 화학물질이 인간의 기분에 영향을 미칠 수 있다는 사실을 보여준 것은 처음이다. 연구팀은 우울증과 장내미생물의 관련성을 확인하기 위해 장내미생물 검사를 받았던 벨기에인 1054명의 샘플을 면밀히 분석했다. 특히 이들 중 173명은 우울증 진단을 받거나 삶의 질 검사에서 낮은 점수를 받은 사람들이다. 이에 연구팀은 이들과 다른 사람들의 장내미생물 분포를 비교 분석했다. 그 결과 코프로코쿠스와 디알리스터라는 종류의 장내미생물이 연령이나 성별과 상관없이 삶의 질이 높은 사람들에게는 풍부했지만 우울증 환자들에게서는 전혀 나타나지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또 우울증 환자들의 장내미생물 분포를 확인한 결과 설사와 복통을 일으키며 만성과민대장증후군을 유발시키는 크론병과 관련된 미생물들이 많은 것으로 나타났다. 특히 이들 미생물은 장내에서 염증반응을 유발시키는 것으로 잘 알려져 있다. 또 연구팀은 1064명의 네덜란드 사람들에게서 채취한 시료를 검사한 결과 마찬가지로 우울증 환자의 장내미생물에는 코프로코쿠스와 디알리스터가 없는 것으로 조사됐다. 연구팀은 장내미생물이 만들거나 분해할 수 있는 물질 중에서 신경계에 영향을 미칠 수 가능성이 큰 56종을 분류해 냈다. 이를 통해 코프로코쿠스는 도파민 분비와 관련이 있는 것으로 분석됐다. 실제로 스위스 바젤대에서는 건강한 사람의 변을 이식해 우울증 환자들의 비정상적인 장내미생물 분포와 숫자를 늘리고 균형잡으려는 임상계획이 진행되고 있다. 이번 연구를 주도한 예로엔 라스 루벤대 의대 교수는 “이번 연구는 많은 장내미생물이 만들어 내는 물질로 인해 신경세포의 기능 변화가 나타날 수 있음을 보여준 것”이라며 “소화기관에서 만들어진 화합물이 어떻게 신경세포나 뇌에 영향을 미치는지 정확한 메커니즘을 알기 위해서 추가 연구를 진행할 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인공지능(AI) 기술이 눈부시게 발전해 바둑의 인간 고수를 꺾고 의료 진단을 내리는 등 활약을 보이고 있지만 여전히 특정 분야에만 활용되고 있다. 바뀌는 환경에 빠르게 적응해나가는 인간의 두뇌는 여전히 따라가지 못하고 있는 셈이다. 그래서 인공지능 연구자들은 인간과 같은 범용적인 기능을 갖춘 기술개발에 주목하고 있지만 여러 가지 문제에 부딪치고 있다. 그런데 한국과 영국 연구진이 인간의 뇌를 관찰하면 차세대 인공지능 설계 문제를 의외로 쉽게 풀어낼 수 있을 것이라는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 이상완 교수와 영국 케임브리지대, 알파고를 개발한 구글 딥마인드 공동연구팀은 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 뇌를 살펴보면 해결할 수 있을 것이라는 차세대 뇌 기반 인공지능 시스템 설계 방향을 제시했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 로봇 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 16일자에 실렸다. 인공지능 분야에서 강화학습은 머신러닝의 한 영역으로 20여년 동안 꾸준히 연구돼 왔는데 최근 5년 동안은 심층학습(딥러닝) 기술의 발전과 맞물려 급격한 발전을 했다. 그 덕분에 알파고 같은 전략탐색은 물론 로봇 제어, 의료 진단 같은 다양한 분야에 적용될 수 있었다. 그렇지만 주어진 문제에 맞춰 시스템을 설계해야 하며 불확실성이 높은 환경에서는 성능이 떨어진다는 근본적인 문제가 있다. 연구팀은 개별 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌가 이미 해결하고 있다는 사실에 기반한 ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 발표했다. 전두엽 메타 제어 이론은 사람의 중뇌 도파민-복외측전전두피질 네트워크에서 외부 환경에 대한 학습 신뢰도를 스스로 평가할 수 있는 보상 예측 신호나 상태 예측 신호같은 정보를 처리하는데 이 정보들을 경쟁적-협력적으로 통합하는 프로세스로 외부 환경에 가장 적합한 학습 및 추론 전략을 찾는다는 것이다. 연구팀은 이 원리를 AI 알고리즘이나 로봇설계에 적용하면 외부 상황변화에 따라 성능, 효율, 속도 사이에 균형점을 찾는 최적의 제어시스템을 설계할 수 있다고 주장했다. 이상완 카이스트 교수는 “연구를 하다보면 우리 뇌는 공학적 난제를 의외로 쉽게 해결하고 있다는 것을 알 수 있는데 이 원리를 AI 알고리즘 설계에 적용할 수 있을 것”이라며 “이번 연구는 계산신경과학에 기반한 결과로 딥러닝과 강화학습에서 겪는 성능, 효율, 속도에 대한 문제를 해결하는 실마리가 될 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘FMD(Fasting-Mimicking Diet) 식단’을 장진석 의사가 직접 체험해 5일 만에 4kg을 감량했다. 20일 방송된 SBS 교양 프로그램 ‘SBS 스페셜’은 ‘2019 끼니 반란-먹는 단식, FMD의 비밀’ 편을 통해 FMD 식단을 소개했다. FMD 식단은 먹으면서도 단식 효과를 내는 식단으로 미국 남캘리포니아대학의 발터 롱고 박사가 제안했다. 한 달에 5일 800~1100kcal로 구성된 식단으로 전 세계 다양한 의료기관에서 FMD 효과를 임상시험 중이다. 해당 FMD식단의 1일차는 총 1100kcal에 해당하는 샐러드와 고구마, 2일차 두부된장양념 채소비빔밤과 샐러드(800kcal), 3일차 깻잎김말이 꼬마김밥과 샐러드(800kcal), 4일차 카레채소 볶음밥과 샐러드(800kcal), 5일차 무말랭이 영양채소밥과 샐러드(800kcal)로 구성된다. 효과 검증에 나선 장진석·이수영 의사 부부. 이수영 의사는 물만 마시는 단식을 했고, 장진석 의사는 FMD 식단을 실행했다. 두 사람은 매일 아침 혈당과 케톤 수치, 체성분 수치를 측정했다. FMD 식단을 먹으면 몸은 단식한다고 느끼지만 세포에 영분을 공분하는 계속한다. 오이, 방울토마토, 호두, 구운 아몬드, 올리브 오일, 파프리카, 브로콜리, 양상추, 고구마, 발사믹 식초 등 천연 재료로 식단을 꾸려야 한다. 샐러드로 만들어진 이 메뉴는 탄수화물 34.0%, 지방 56.3%, 단백질 9.7%로 이뤄졌다. FMD 식단을 택한 장진석 의사는 파프리카, 느타리 버섯, 현미밥, 당근, 호두, 오이, 양상추, 들기름 등을 이용해 샐러드와 비빔밥을 해먹었다. 물만 마신 이수영 의사는 심한 스트레스와 공복감, 체력 저하 등을 호소하며 4일을 채우고 실험을 끝냈다. 반면 FMD 식단을 적용한 장진석 의사는 컨디션이 점점 좋아졌으며 다이어트와 체질 개선 효과를 봤다. 장진석 의사는 “체중과 허리둘레 이런 게 너무 드라마틱하게 개선되는 걸 보고서 사실 좀 놀랐다”고 말했다. 이어 “체중 감량을 3~4kg 하고 싶었는데, 4일 만에 이미 목표치에 왔다”고 만족감을 드러냈다. 5일 동안 FMD 식단을 지킨 결과 장진석 의사의 체중은 4.1kg가 빠졌고 허리둘레도 3cm가 줄었다. 최고 혈압도 16mmHg가 줄어 정상수치가 된 것으로 나타났다. 특히 케톤 수치가 눈에 띄게 증가한 것을 볼 수 있었다. 케톤은 퇴행성 뇌 질환에 도움이 될 뿐 아니라 암 예방에도 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 뉴스팀 seoulen@seoul.co.kr

새해 성적표처럼 날라오는 건강검진 결과 통보서를 받아들고 한숨 쉬는 이들이 많다. 비만부터 당뇨, 고지혈, 고혈압까지. 지난 한 해 나 몰라라 혹사한 자신의 몸에 미안해지는 시기다. 검진 결과 통보서에는 의사의 종합소견이 첨부돼 있어 자신의 몸 상태를 대략 알 수 있지만, 어려운 의학 용어와 알 수 없는 수치 때문에 대개 ‘정상’, ‘비정상’ 정도만 확인하고 덮어두기 일쑤다. 이러면 위험에 근접한 경계선상의 건강 상태를 간과하기 쉽다. 대표적인 예가 ‘공복혈당장애’다. 당뇨병의 전 단계로 8시간 이상 공복일 때 측정한 혈당이 100~125㎎/dL이면 공복혈당장애에 해당한다. 혈당이 100㎎/dL 미만이면 정상, 126㎎/dL 이상이면 ‘당뇨병 의심’이다. 공복혈당장애는 쉽게 말해 ‘이대로 살면 당뇨병에 걸린다’는 위험 신호다. 일반적으로 당뇨병으로 진행될 확률이 정상인보다 5~6배 정도 높다. 게다가 당뇨병은 고지혈증과 고혈압도 몰고 온다. 실제로 공복혈당장애 진단을 받은 기자가 생활습관을 전혀 교정하지 않은 결과 1년 후 검진에서 ‘당뇨병 의심’ 진단이 나왔다. 일단 당뇨병에 걸리면 정상으로 회복하기 어려워 검진 결과 공복혈당장애 진단이 나왔다면 마지막 기회로 여기고 생활습관을 교정해야 한다. 체중이 80㎏이라면 5%(4㎏)만 줄여도 혈압, 혈당, 고지혈 수치를 낮출 수 있다. 체중을 1㎏ 줄여도 수축기 혈압이 1.6㎜Hg, 이완기 혈압이 1.3㎜Hg 감소한다. 체중을 감량하려면 밥을 거르지 말고 규칙적으로 식사하되 하루 섭취 열량을 평소에 먹던 것보다 500~800㎉ 줄여야 한다. 동물성 지방과 설탕 등 단순 당 섭취를 제한하고 복합탄수화물, 채소, 해조류를 먹는다. 인스턴트 식품은 금물이다. 표준체중을 유지하도록 운동을 병행하고 규칙적으로 식사하는 것 외에도 스트레스 관리가 필요하다. 대한당뇨병학회에 따르면 심한 스트레스를 받으면 스트레스 호르몬이 증가해 혈당이 높아진다. 다만 이런 현상이 오래가지는 않는다. 하지만 스트레스가 장시간 지속되면 부신피질호르몬인 코르티솔 분비가 증가하고 인슐린 작용이 억제돼 당뇨병 발생 위험이 커질 수 있다. ‘당뇨병 의심’ 진단을 받았다면 우선 30일 내에 확진 검사를 받아야 한다. 국가건강검진에서 고혈압·당뇨병·5대 암 질환 의심자로 판정받으면 자신이 원하는 의료기관에서 1회에 한해 무료로 확진 검사를 받을 수 있다. 먼저 가려는 병·의원에 확진 검사를 받으러 간다고 알리고 건강검진 결과 통보서와 신분증을 가져가면 된다. 검진 결과 심혈관 질환을 일으키는 LDL-콜레스테롤(일명 ‘나쁜 콜레스테롤’) 수치가 정상 범위에 있더라도 당뇨병이 의심되면 특히 더 낮게 조절해야 하므로 전문의와 상담하는 게 좋다. 당뇨병이나 고혈압, 이상지질혈증은 초기 단계에선 증상을 느끼기 어려워 대개 건강검진에서 확인하게 된다. 복부비만·고지혈증·당뇨병·고혈압을 한데 모아 정립한 개념이 ‘대사증후군’인데, 이런 위험 요인을 가진 사람은 심장에 산소와 영양을 공급하는 관상동맥이 좁아진 사례가 많다. 이런 상태에서 극심한 스트레스를 받으면 혈관을 지나던 피가 응고돼 심근경색이 발생할 수 있다. 심근경색은 돌연사의 직접적 원인이다. 국민건강보험공단의 ‘2017년 건강검진통계연보’를 보면 수검자의 26%가 대사증후군이며, 10명 중 7명이 위험 요인 1개 이상을 보유하고 있다. 크기도 작고 악성도 아니어서 ‘추적 관찰’이라는 진단을 받은 갑상선 결절(혹)이나 자궁근종(자궁벽에 생긴 혹)도 골칫거리다. 내 몸에 혹이 있다는데 그냥 두고 관찰만 하라니 뒷맛이 개운치 않다. 갑상선 결절은 가장 흔한 갑상선 병이다. 나이가 들면 얼굴에 없던 점이 생기듯 갑상선에도 일종의 점에 해당하는 결절이 많이 생긴다. 여성은 자신의 나이에서 10을 뺀 빈도로 발생한다. 즉 30세 여성은 20%의 빈도로, 40세 여성은 30%의 빈도로 결절이 생긴다. 정종구 강동경희대병원 건강증진센터장은 20일 “갑상선 결절은 악성인 것이 드물어 그냥 둬도 된다는 주장도 있지만 확실하게 어떤 결절이 그 ‘드물게 나타나는 악성’인지 알 수 없어 1㎝ 정도의 결절은 바늘로 하는 조직검사를 받아두는 편이 좋다”고 했다. 0.5㎝ 정도의 갑상선 결절은 추적 관찰만 하면 된다. 김원구 서울아산병원 갑상선암클리닉 교수는 “갑상선 결절이 매우 크거나 최근 수주에서 수개월 사이에 빨리 커진 경우, 결절이 돌같이 단단하거나 주변 조직에 유착돼 침을 삼킬 때도 아래위로 움직이지 않는 경우, 최근 목소리가 쉬거나 음식물을 삼키기 어렵거나 숨쉬기가 곤란하고 숨 쉴 때 쇳소리가 나는 등의 증상이 발생해 점차 심해지면 갑상선암을 의심할 수 있다”고 말했다. 자궁근종 역시 가임기 여성의 20∼30%, 35세 이상 여성의 40∼50%가 가진 흔한 질환이다. 근종이 암으로 바뀔 확률은 1% 미만이다. 예외적으로 매우 크고 빨리 자라면 악성으로 변하기도 하지만 암과 근종은 다르므로 너무 걱정하지 않아도 된다. 다만 근종의 크기나 위치에 따라 불임이 될 수도 있어 조기 진단이 중요하다. 정 센터장은 “골반 초음파에서 3㎝ 이하의 자궁근종 소견이 있어도 출혈 등 다른 증상이 없다면 굳이 떼어내지 않고 크기와 모양 변화를 추적 관찰하면 된다”고 설명했다. 건강검진 항목을 선택할 때 컴퓨터단층촬영(CT) 검사를 하느냐, 자기공명영상(MRI) 검사를 하느냐도 난제다. 의사들이 CT나 MRI 검사를 선택할 때는 여러 복합적인 요인을 종합해 판단하지만, 수검자 자신이 선택해야 하는 건강검진에서 자신에게 딱 맞는 검사 방법을 고르기란 쉽지 않다. 서울아산병원 설명에 따르면 이럴 땐 심장 등 가슴 부위나 복부의 움직이는 장기는 CT를, 움직이지 않는 장기는 MRI를 찍으면 된다. 뇌의 질병을 진단할 때는 MRI를 가장 많이 쓴다. CT는 길어야 5분 이내에 촬영을 마칠 수 있지만, MRI를 촬영할 때는 20분가량 움직이지 않고 가만히 있어야 한다. 정 센터장은 “건강검진은 질병의 가능성을 선별하는 게 목적이므로 특별히 이상이 없다면 빠르고 촬영 제한 사항이 적은 CT를 많이 시행하고, 증상이 있거나 수검자가 뇌혈관까지 확인하고자 할 땐 MRI와 자기공명혈관조영술(MRA)을 동시에 시행하기도 한다”고 설명했다. MRA는 혈관의 영상을 얻을 수 있는 촬영 기법이다. 건강검진 후 반드시 사후관리가 필요한 수검자에게는 국민건강보험공단이 맞춤형 건강관리를 지원하고 있다. 건강검진 결과 만성질환 고위험군, 건강이상 진단을 받은 수검자가 대상이다. 해당자에게는 건보공단이 안내문을 발송한다. 사전 예약을 하고 가까운 건강증진센터를 방문하면 전문가의 운동지도, 의학상담, 영양지도를 받을 수 있다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포의 전이와 확산, 기억이나 통증을 느끼도록 하는 신경세포의 활성화 같이 다양한 세포기능에 관여하는 신호전달 단백질의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수와 독일 막스플랑크연구회 산하 미국 플로리다 신경과학연구소 권형배 박사 공동연구팀은 신호전달 ‘스위치‘ 단백질의 활성 여부를 관찰할 수 있는 바이오센서를 개발하고 이를 활용해 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화 과정을 관찰한 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 세포 내 신호전달 단백질은 스위치가 켜지면 기계가 움직이듯 활성화되거나 비활성화되는 방식으로 세포 기능을 제어한다. 암세포도 세포내 신호전달 단백질에 의해 만들어지고 다른 조직으로 전이되는 것이다. 대표적인 세포 신호전달 단백질인 ‘스몰 지티파제’는 세포 이동과 분열, 사멸, 유전자 발현 등에 관여한다. 연구팀이 개발한 바이오센서는 스몰 지티파제의 모든 변화과정을 실시간으로 볼 수 있 으며 살아있는 생명체의 세포 변화도 수 ㎚(나노미터) 크기 변화까지 정밀하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 동물의 암세포 전이, 뇌 속 신경세포의 구조변화까지 볼 수 있다는 것이다.실제로 연구팀은 유방암 전이 암세포에 이번에 개발한 바이오센서를 장착시키고 빛으로 세포 움직임을 조절할 수 있는 광유전학 기술로 암세포 이동방향을 조절하자 세포내 스몰 지티파제 단백질의 움직임과 함께 활성화되는 것을 관찰할 수 있었다. 또 공 위를 달리도록 한 생쥐와 마취된 생쥐의 뇌 운동피질 내 신경세포에서의 스몰 지티파제 단백질 활성여부를 관찰하는 것도 성공했다. 허원도 카이스트 교수는 “이번에 개발한 바이오센서는 시냅스처럼 수 마이크로미터 크기의 미세한 구조에서도 목표 단백질을 관찰할 수 있을 정도로 민감도고 높고 운동하는 생쥐의 생리학적 현상에도 지장을 주지 않는 상태에서 실시간으로 뇌를 관찰할 수 있을 정도”라고 설명했다. 허 교수는 “이번 기술은 광유전학 기술과 함께 사용이 가능하기 때문에 다양한 세포신호전달 연구 뿐만 아니라 뇌인지과학 연구에도 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

팔·다리는 가는데 배만 나온 전형적인 복부비만 체형이었던 직장인 이경수(43)씨는 2년 전 밀가루와 작별하고서 극적인 변화를 경험했다. 즐겨 먹던 튀김, 빵, 라면을 멀리하자 35인치였던 허리가 33인치로 줄었고 몸무게도 덩달아 7㎏이 빠졌다. 특별히 운동이나 다른 다이어트를 병행하진 않았다.달라진 것은 체형뿐이 아니었다. 한 달에 한 번 월례행사처럼 치르던 배앓이가 사라졌다. 이씨가 장염으로 병원을 찾은 건 지난 2년간 두 번뿐이다. 늘 부대끼고 거북했던 속이 편해지자 예민했던 성격도 바뀌었다. 이씨는 “짜증을 내는 빈도가 확실히 줄었다”고 말했다. 단지 밀가루 섭취만 줄였는데 어떻게 이런 변화가 가능했을까. 과연 밀가루는 멀리해야 할 곡물일까. 밀가루는 인류가 수천 년에 걸쳐 먹어왔으며, 지금도 세계 인구 3분의2가 주식으로 삼고 있다. 이미 식품의 안전성 측면에서는 검증된 곡물이다. 최근 밀가루에 함유된 단백질인 글루텐 유해성 논란이 제기되면서 장내 염증과 소화장애를 일으키는 주범으로 지목받고 있지만 의료계는 크게 문제가 되는 성분이 아니라고 말한다. ●한국인 밀가루 섭취 늘지만 셀리악병 증가 없어 글루텐 섭취 문제로 발생하는 대표적인 질환이 ‘셀리악병’인데 한국인은 셀리악병과 관련한 유전자를 가진 사람이 드물어 이 병에 걸릴 위험이 극히 적다는 것이다. 셀리악병은 글루텐에 면역체계가 과민반응을 일으키는 자가면역성 알레르기 질환으로, ‘HLA-DQ2’라는 유전자에 의해 생긴다. 복부 통증, 식욕 부진, 설사, 복부 팽만감이 나타나는 소화기계 질환이다. 농촌진흥청에 따르면 밀을 주로 먹는 서양인의 5%가 이 병을 앓고 있고, 미국 전체 인구의 6%가 밀 알레르기로 고통받고 있다. 한국인의 밀가루 섭취량도 갈수록 증가하는 추세이지만 국내에서 셀리악병 발병이 증가하고 있다는 연구 보고는 없다. 하지만 한의계는 밀가루의 찬 성질이 위장 장애를 일으키는 원인일 수 있다고 얘기한다. 특히 체질적으로 소화 기능이 약한 사람과 따뜻한 기운이 약해 몸이 차가워지기 쉬운 소음인은 밀가루를 조심해야 한다고 한다. 김고운 강동경희대병원 한방재활의학과 교수는 13일 “찬 성질의 음식은 특히 몸이 찬 사람의 대사를 방해하고 소화 장애나 설사를 일으킬 수 있다”고 설명했다. 보리도 밀과 마찬가지로 성질이 차다. 소음인 체질은 평소 소화 기능을 돕고 몸을 따뜻하게 하는 음식을 섭취해야 하는데, 성질이 맵고 따뜻한 찹쌀·닭고기·장어·마늘·감자·부추·사과·귤과 계피차·생강차·꿀차 등이 좋다. 김 교수는 “실제로 소화가 잘 안 되는 환자에게 밀가루 끊기를 권했는데 증상이 호전됐다는 환자가 많았다”며 “소화 장애가 있는 환자 외에도 알레르기가 있거나 체중 감량이 필요한 환자에게도 밀가루 끊기를 권하고 있다”고 말했다. 복부 비만과 밀가루의 연관성은 비교적 명확하다. 정제된 탄수화물이 주범이다. 정제된 탄수화물은 정제되지 않은 일반 탄수화물보다 우리 몸에 훨씬 빨리 소화·흡수돼 혈당을 급격히 올린다. 이때 우리 몸은 혈당을 낮추려고 인슐린을 과다하게 분비한다. 이 과정에서 일시적인 저혈당 증세가 나타나고, 공복감을 느껴 혈당을 빨리 올릴 수 있는 탄수화물을 더 찾게 된다. 저혈당과 고혈당을 오르내리며 탄수화물을 탐닉하는 악순환에 빠지게 되는 것이다. 게다가 췌장에서 분비되는 인슐린은 당의 흡수를 촉진하는 것 외에 아미노산인 트립토판을 두뇌로 운반하는 역할도 한다. 두뇌로 전달된 트립토판은 기분을 좋게 하는 신경전달 물질인 ‘세로토닌’ 분비를 촉진한다. 세로토닌이 감소하면 우울, 의욕 상실, 초조함 등의 금단현상이 오기 때문에 뇌는 더 많은 탄수화물을 요구하게 된다. 그러면서 우리 몸은 서서히 단맛에 길들어지고, 당연히 당뇨병과 비만 같은 합병증이 온다. 대표적인 정제 탄수화물인 밀가루 섭취만 줄였는데 이씨의 복부 비만이 사라진 것도 이런 이유에서다. ●열량 높은 밀가루 음식 단품 섭취로 영양 불균형 정인경 강동경희대병원 내분비내과 교수는 “밀가루 음식 안의 첨가물이 건강을 해친다”고 말했다. 그는 “밀가루 자체가 나쁘기보다는 밀가루 음식 대부분의 열량이 높은 게 문제”라면서 “같은 밀가루 음식이더라도 건강하게 조리된 것을 먹는 것이 중요하다”고 덧붙였다. 예컨대 짜장면 1인분의 열량은 약 700㎉, 국물 라면은 500㎉ 수준이다. 성인 기준 1일 권장열량이 남성 2200~2600㎉, 여성 1800~2100㎉l인 점을 생각하면 두 끼만 짜장면과 라면으로 때워도 하루 권장열량의 상당량을 섭취하게 된다. 밀가루 음식이라고 해서 밀가루로만 이뤄진 식품은 드물다. 버터, 나트륨, 설탕 등을 함께 먹게 된다. 밥을 먹을 땐 채소와 고기 등 다양한 영양소가 든 반찬을 같이 먹지만, 밀가루 음식은 주로 단품으로 먹기 때문에 균형 잡힌 영양 섭취가 어렵다. 김은희 서울아산병원 건강의학과 교수는 “탄수화물 중독에서 벗어나려면 혈당 지수가 낮은 음식으로 식단을 바꿔야 한다”며 “혈당 지수가 낮으면 천천히 소화되기 때문에 급격한 인슐린 분비를 예방하고 쉽게 배고파지지 않는다”고 설명했다. 또 “필요한 열량 중 탄수화물 비율을 낮추고 단백질 섭취를 늘리는 것도 좋다”고 강조했다. ●실천 가능한 기준 정하고 밀가루 섭취 줄여야 밀가루 끊기 도전은 생각만큼 쉽지 않은 일이다. 2년째 밀가루를 멀리하는 이씨도 몇 번의 시행착오 끝에 성공했다. 처음에는 밀가루가 들어간 소스까지 찾아 철저히 따져보고 아예 입에 대지 않았다. 하지만 사흘 만에 실패했다. 밀가루 섭취를 완벽하게 끊으려다 보니 그 자체가 스트레스였다. 한 달 뒤 튀김, 우동, 빵, 라면 끊기에 다시 도전했다. 이후 9개월간 적어도 다섯 번은 몰래 숨어 튀김옷이 바삭거리는 돈가스를 먹어 치웠다. 다만 밀가루와 싸우기보다 실천 가능한 선을 정하고 지속적으로 관리하기로 했다. 그러자 밀가루의 유혹이 시큰둥해졌다. 피로감도 줄었고, 폭음하는 습관도 없어졌다. 먹을 수 있는 안주가 적다 보니 자연스럽게 술을 줄이게 됐다. 이씨는 “사람의 몸은 신비해서 한 숟가락을 줄이면 한 숟가락만큼의 긍정적 변화가 일어나더라”며 “1주일에 한 번 먹던 라면을 2주에 한 번으로 줄여도 변화가 있었다. 밀가루는 끊는 게 아니라 평생 관리하는 것”이라고 웃었다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

조울병은 조증과 우울증이 반복적으로 나타나는 주요 정신과 질환이다. ‘조증 삽화’는 과도한 자만심이나 과대 망상을 보이고 말을 멈추지 않는다. 여기에 수면 욕구 감소와 망상, 논리의 비약, 주의 산만, 과도한 쾌락 추구 등의 양상이 1주 이상 지속되는 것을 말한다. 반면 ‘우울 삽화’는 우울감, 의욕 상실, 의도치 않은 체중 감소, 불면 또는 과도한 수면, 안절부절 못하거나 피곤하고 무기력한 상태가 2주 이상 지속되는 것을 뜻한다.상반된 기분 상태가 모두 나타날 수 있는 질병이기에 ‘양극성 장애’라고도 한다. 한 번이라도 조증 삽화가 발생하면 우울 삽화가 있는지와 관계없이 1형 양극성 장애로 진단한다. 조증 삽화에 비해 상대적으로 심하지 않은 ‘경조증 삽화’와 우울 삽화가 반복되면 2형 양극성 장애로 진단한다. 다양한 스펙트럼의 양극성 장애 전체 유병률은 4.3%로 결코 드문 질환이 아니다. 하지만 정확한 뇌과학적 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 우선 유전적으로 동일하면 같은 질병에 걸릴까. 한 연구에 따르면 일란성 쌍둥이의 양극성 장애 일치율은 40~70%에 이른다. 다만 양극성 장애는 1개의 유전자 이상으로 설명할 수 있는 질환이 아니다. 다양한 유전자가 복합적으로 작용해 질병으로 발현되는 복잡한 질환이다. 하지만 최근에는 세포막에서 칼슘의 이동을 조절하는 ‘L 타입’ 전압 의존성 칼슘 채널 유전자가 주목받고 있다. 이 유전자가 양극성 장애와 연관성이 있다고 여러 연구에서 반복적으로 보고되고 있기 때문이다. 칼슘은 흔히 아는 것처럼 뼈를 이루는 주요 성분이기도 하지만, 세포 안에서는 ‘2차 신호 전달자’로 작용한다. 세포 기능을 조절하는 데 필수적인 물질이다. 따라서 칼슘 채널의 기능 이상 자체는 미세할지라도 통합적 뇌기능에는 중대한 영향을 미칠 수 있다. 거시적인 변화도 있다. 뇌영상 연구에서는 양극성 장애 환자의 뇌 속에 뇌척수액이 흐르는 ‘뇌실’이라는 공간이 정상보다 확장돼 있는 것이 발견됐다. 특히 삽화의 횟수가 많을수록 뇌실 확장은 더욱 뚜렷한 것으로 나타났다. 양극성 장애가 반복되면서 뇌조직이 위축되고 있다는 것을 의미한다. 이 외에도 시상하부ㆍ뇌하수체ㆍ부신으로 이어지는 내분비 조절 기능의 이상, 24시간을 주기로 살아가도록 조절하는 일주기 리듬의 이상, 중추신경계와 신체에서 염증 관련 물질의 비정상적 증가, 신경전달물질의 변화 등 다양한 이상 소견을 보이고 있다. 다행인 것은 양극성 장애의 약물치료 효과가 매우 좋다는 점이다. 리튬 또는 발프로산과 같은 ‘기분 안정제’ 계열의 약물들은 세포 내 신호전달체계를 바로잡아 조증과 우울증을 치료할 뿐만 아니라 지속적인 치료로 재발을 막는 데 크게 기여할 수 있다. 양극성 장애는 치료를 중단하면 조증과 우울증 삽화를 반복하게 될 위험이 크고, 일단 재발됐을 때 그 피해가 되돌릴 수 없이 커 지속적으로 치료하고 관리해야 한다.