허브의 일종인 로즈메리의 추출물이 함유된 물을 마시면 기억력이 높아진다는 연구 결과가 나왔다. 영국 노섬브리아대 연구진은 건강한 성인 참가자 80명을 두 그룹으로 나눠 각각 로즈메리 물이나 일반 생수를 250㎖씩 마시게 하고 그 효능을 조사했다. 연구진은 이 연구에서 영국 슈퍼마켓 체인 웨이트로즈나 웹사이트에서 750㎖짜리 큰 병 1개에 3.45파운드(약 5100원)에 판매하는 ‘넘버원 로즈메리 워터’를 사용했다. 이는 제조업체의 지원을 받았기 때문. 이 물에는 로즈메리의 추출물과 천연 향(아로마)이 함유돼 있다. 참고로 영국의 여러 슈퍼마켓에서는 로즈메리를 70펜스(약 1000원)에 구매할 수 있다. 연구진은 이번 연구에서 참가자들에게 각 음료를 마시게 하고 20분이 지난 뒤부터 일련의 인지기능 검사를 수행하도록 했다. 여기에는 단 몇 초 만에 컴퓨터 화면에 나타난 단어 15개를 보고 기억한 뒤 1분 안에 최대한 많은 단어를 떠올리는 검사도 포함됐다. 또한 연구진은 참가자들의 혈중 산소량을 측정하기 위해 뇌 스캔도 시행했다. 이 자료는 참가자들이 검사를 수행하는 중에 필요한 에너지를 얼마나 효율적으로 소비했는지를 평가하기 위해 사용됐다. 그 결과, 로즈메리 물을 마시면 기억력이 최대 15%까지 높아지는 것으로 나타났다. 또한 로즈메리 물을 마신 참가자들의 혈중 산소량은 줄어든 것으로 확인됐다. 이는 뇌에서 쓰이는 에너지의 수요를 높이는 인지기능 검사 때문으로 추정된다. 이에 대해 연구진은 로즈메리에는 뇌 혈류를 증진하는 것으로 추정되는 정유가 들어있기 때문이라면서 여러 식물의 정유에서 발견되는 화합물인 유칼립톨(Eucalyptol)이 기억력을 높인 것으로 추정된다고 설명했다. 흔히 에센셜 오일로 불리는 정유는 식물이 함유한 향기 강한 휘발성 기름이다. 유칼립톨은 뇌의 혈류를 높이는 질소산화물의 수치를 높일 수 있는 것으로 알려졌다. 연구를 이끈 마크 모스 박사는 “로즈메리 워터 몇 모금이 뇌를 빠르게 충전해주는 역할을 한 것 같다”면서 “이번 결과는 로즈메리 워터 섭취 덕분에 통계적으로 믿을 수 있는 기억 기능이 향상했음을 보여준다”고 말했다. 로즈메리는 기존 여러 연구에서도 그 향을 맡으면 단어를 더 잘 기억할 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 로즈메리 향은 로즈메리 외에도 세이지와 레몬밤의 향을 혼합한 경우만큼 효과적이진 않았다고 연구진은 설명했다. 실제로 영국의 극작가 셰익스피어 역시 햄릿에서 로즈메리가 주인공의 기억력을 도왔다고 서술했다. 하지만 로즈메리의 혜택을 아는 사람은 셰익스피어만이 아니었다. 고대 그리스의 학생들은 기억력을 높이기 위해 시험을 볼 때 로즈메리로 만든 화환을 착용했던 것으로 알려졌다. 또한 17세기 영국 약초학자 니콜라스 켈페퍼가 1826년 발간한 저서 ‘약초 도감’에는 로즈메리가 기억 손실은 물론 감기와 두통, 심지어 코마에도 효과가 있다고 쓰였다. 한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘정신약리학 저널(Journal of Psychopharmacology)’ 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DGIST가 치매치료제 개발에 나섰다. DGIST는 16일 ㈜툴젠과 유전자교정 기술을 이용한 치매 치료제 개발을 위해 상호양해각서(MOU)를 체결했다고 밝혔다.. 양 기관은 MOU 체결을 통해 ▲치매 기전 연구 및 치료 표적 검증을 위한 연구, ▲치매 치료제 개발을 위한 유전자교정 전략 개발 및 치료제 개발, ▲유전자교정 치매 치료제 사업화를 위한 협력 등의 분야에서 유전자교정 기술을 이용한 상호 협력 체계를 구축할 계획이다. 전세계적으로 치매 환자가 약 5500만명으로 추정되고 있으나 치매 발생 메커니즘을 적용한 치료제 개발이 어렵고, 10년 넘도록 새로운 치료제에 대한 허가가 나지 않아 치매 치료제 개발에 난항을 겪고 있다. DGIST 뉴바이올로지전공 김기태 책임연구원팀은 최근 뇌의 해마 조직에서 신경전달 기능의 감소 및 신경노화 촉진을 일으키는 마이크로RNA-204의 기전을 규명하고, 마이크로RNA-204 제어를 통해 치매 혹은 노인성 뇌질환의 인지기능 회복에 대한 특허를 등록하는 등 치매 분야에서 활발한 연구를 진행하고 있다. ㈜툴젠은 유전자가위 원천기술인 유전자교정 기술을 보유한 바이오전문기업으로 유전자가위를 개발하고 관련 제품과 서비스를 제공하는 기술플랫폼 기업이다. 1~3세대 유전자가위를 모두 독자적으로 개발한 전세계 유일한 기업으로 국내외에서 총 38개의 특허 등록 및 120개의 특허를 출원 중이며 유전자교정 기술을 이용한 플랫폼, 치료제, 분자육종 등의 분야에서 연구개발을 진행 중이다. DGIST 뉴바이올로지전공 임평옥 전공책임교수는 “우리나라도 고령사회로 진입함에 따라 치매를 비롯한 퇴행성 뇌질환과 같은 노인성 질병에 대한 연구의 중요성이 부각되고 있다”며 “툴젠과의 산학협력을 통해 유전자교정 기술을 응용한 치매 치료제를 개발하는 융복합 연구에 박차를 가하겠다”고 말했다. 툴젠 김종문 대표이사는 “DGIST와 기술 교류 및 공동연구를 통해 치매 치료제 개발과 유전자교정 전략을 발전시키길 기대한다”며 “치매 치료제뿐만 아니라 툴젠의 유전자가위 원천기술 및 응용 플랫폼 기술을 바탕으로 다양한 질환의 혁신적 신약 개발에 앞장서겠다”고 밝혔다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

사교육업체들을 중심으로 한 영어조기교육론자들은 외국어는 특정 시기가 지나면 언어 뇌가 굳기 때문에 영유아기 때부터 언어를 배워야 한다고 주장한다. 그렇지만 최근 뇌과학자들은 성인들도 현지인들처럼 외국어를 하기는 쉽지 않겠지만 외국어 배우는 것이 결코 어려운 일이 아니라는 결과를 내놓고 있다. 국내 연구진이 노래 부르는 새(명금) 연구를 통해 언어 학습의 원리를 밝혀냈다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 성인이 된 뒤에도 외국어를 완벽하게 학습할 수 있는 방법을 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 부설 한국뇌연구원 뇌신경망연구부 인지행동랩 고지마 사토시 박사가 명금류인 금화조(Zebra finch)를 분석해 아기 새가 ?를 배울 때 비브라토를 조절하는 방법을 체득하면서 실력을 높인다는 사실을 확인했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학저널’ 10월호에 실렸다. 카나리아, 꾀꼬리 같이 명금류의 수컷 아기 새는 아빠 새의 노래소리를 듣고 따라하면서 정확히 노래하는 법을 배우고 관련된 뇌 영역을 발달시키는 것으로 알려져 있다. 과학자들은 명금류의 소리학습 메커니즘을 통해 인간의 언어와 외국어 학습 비밀을 풀어낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 사토시 박사는 금화조 노래를 분석해 어린 금화조가 노래를 배울 때 음성의 떨림, 흔히 바이브레이션이라고 잘못 알려진 비브라토를 상황에 따라 변화시키며 정확한 음정의 노래를 배워가는 사실을 알게 됐다. 아기 금화조는 비브라토의 시행착오와 연습을 통해 최적, 최상의 음정으로 노래를 부르는 방법을 찾아낸다는 것이다. 지금까지 명금류의 뇌에 노래를 배우는 핵심부위인 ‘X영역’이 있는 것으로 알려졌지만 정확한 위치를 찾아내지 못했다. 사토시 박사팀은 운동, 학습, 인식과 관련된 대뇌기저핵에 X영역이 포함돼 있으며 이 부위의 신경세포를 이용해 비브라토를 조절하는 등 노래학습을 한다는 사실도 확인했다. 연구팀은 사람도 영유아기 때 비브라토 같은 흔들림을 사용해 음성패턴을 발달시키고 외국어 구조와 발음을 습득하는 것으로 추정하고 있다. 사토시 박사는 “궁극적으로는 새의 노래학습을 통해 인간 언어습득의 비밀을 풀고 성인이 돼서도 외국어를 완벽하게 학습할 수 있는 기술을 발견하는 것이 목표”라며 “아기새가 성장하면서 발성학습 능력이 떨어지는 것을 막아주는 약물 개발에 대한 연구를 진행 중”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

빌 게이츠와 함께 마이크로소프트(MS)를 창업한 억만장자 폴 앨런이 15일(현지시간) 암으로 별세했다. 65세. 앨런의 회사인 벌컨은 이날 앨런의 별세 사실을 확인했다. 앨런은 지난 2009년 발병해 치료를 받았던 혈액암인 림프종이 최근 재발했다고 이달 초 밝힌 바 있다. 앨런의 누이는 “많은 사람이 그를 기술자이자 자선가로 기억하고 있지만, 우리에겐 더없이 사랑받는 형제이자 특별한 친구였다”고 말했다. 앨런과 빌 게이츠는 어릴 적 친구로 시애틀 북부의 한 사립학교에 다니면서 알게 됐다. 이 시절 두 사람은 컴퓨터와 영화에 빠져 자주 어울린 것으로 전해진다. 이후 빌 게이츠가 동부의 하버드대학, 앨런이 서부의 명문인 워싱턴주 워싱턴대학으로 진학하면서 잠시 떨어졌지만, 둘 다 대학을 중퇴하면서 다시 의기투합하게 된다. 하버드대를 중퇴한 빌 게이츠는 당시 ‘마이크로-소프트’로 불렸던 앨런이 세운 스타트업에 합류했다. 두 사람은 1:1 지분으로 뉴멕시코주 앨버커키에 회사를 세웠고, 첫 제품으로 알테어 호비키트 퍼스널 컴퓨터를 위한 PC 프로그래밍 언어를 내놨다. 성공적인 첫걸음을 내딛게 된 이들은 자신들의 고향인 시애틀 인근 벨뷰에서 커다란 성공을 거두게 된다. 바로 IBM으로부터 PC 운영체제 주문을 받은 것. 이들은 다른 프로그래머인 팀 패터슨으로부터 Q도스를 사들여 IBM에 납품했는데 이것이 MS의 눈부신 성공의 발판이 됐다. IBM이 PC 기술을 공개, 다른 회사들이 라이선스를 통해 IBM 호환 PC를 생산할 수 있도록 했고, IBM 호환 기종이 PC 시장을 점령하면서 공식 운영체제인 MS-DOS에 날개를 달아준 것이다. 이후 마이크로소프트는 1983년 윈도 운영체제를 내놨고, 같은 해 나온 MS워드도 크게 성공했다. 1991년 MS 윈도의 세계 PC 시장 점유율은 93%까지 올라갔다. 앨런은 1983년까지 마이크로소프트 부사장 겸 연구개발·신제품 책임자로 일했다. 하지만 그해 처음 암이 발견되면서 회사를 떠났다. 이 시기 빌 게이츠와의 관계가 썩 좋지 못했던 이유도 작용한 것으로 전해진다. 이후 1986년 누이 조디와 함께 투자회사 벌컨을 세웠다. 마이크로소프트의 운영은 빌 게이츠가 거의 전담했고, 앨런은 벌컨을 통해 의료, 기술, 미디어, 과학탐구, 부동산 등 다양한 분야의 사업에 투자했다. 또 마이크로소프트로 축적한 막대한 부를 자선사업과 연구개발, 스포츠 구단 운영 등에 쓰기도 했다. 뇌과학 연구를 위한 앨런연구소를 만들었고, 인공지능(AI) 연구에도 투자했다. 평생교육과 야생보호, 환경보존, 예술진흥 등을 위해 20억 달러가 넘는 재원을 지원했다. 스포츠마니아인 그는 미국프로농구(NBA) 명문 구단인 포틀랜드 블레이저스의 구단주로 팀을 운영하기도 했다. 미국프로풋볼(NFL) 시애틀 씨호크스의 구단주이기도 하다. 30대에 NBA 구단주가 된 뒤 “꿈이 실현됐다”고 말한 일화는 유명하다. 앨런은 올해 8월 기준으로 마이크로소프트 주식을 포함해 202억 달러(약 22조 8000억원)의 자산을 보유한 세계 100위 내의 부호다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

DGIST 뇌·인지과학전공 서병창 교수팀이 신경세포와 심장세포에 존재하는 칼슘채널 복합체의 작용원리를 세포내에서 실시간으로 관찰?규명했다 DGIST는 칼슘채널 복합체는 알파1(α1), 베타(β), 알파2감마(α2δ) 소단위체로 구성돼 있으며 이러한 소단위체들은 칼슘채널이 세포내 칼슘이온 유입 조절을 통해 다양한 생리현상을 조절하는데 중요한 역할을 한다고 15일 밝혔다. 많은 과학자들이 복합체의 작용원리 규명과 분석에 집중했지만 이를 실시간으로 검증하는데 어려움이 있어 현재까지는 눈에 띄는 연구 성과가 나오지 못하고 있었다. 서병창 교수팀은 먼저 ‘라파마이신 유도 FKBP-FRB 이합체화 기법’을 변형·적용함으로써 칼슘채널 β소단위체를 세포소기관 세포소기관 : 원형질막, 소포체 및 미토콘드리아와 같은 세포 안에 들어 있는 작은 기관으로 움직이도록 유도해 눈으로 실시간 관찰이 가능한 환경을 조성했다. 그 후 패치클램프 기법을 사용해 그동안 연구가 불가능했던 칼슘채널 내 여러 소단위체의 작용원리뿐만 아니라 소단위체간의 상호작용을 규명할 수 있었다. 패치클램프 기법은 세포막에 첨단 직경이 1~수μm의 유리관 미세전극(조각 피펫)을 밀착시켜 피펫 내 영역을 외영역으로부터 전기적으로 격절시킴에 따라 전극첨단의 세포막 또는 세포전체를 전위 고정시키는 방법이다. 칼슘채널 내에서 β소단위체가 혼자 발현될 경우에는 α1소단위체와 안정적으로 결합하지만 다른 유형의 β소단위체가 같은 칼슘채널 내 2개 이상 존재할 경우 β소단위체들간의 상호 경쟁으로 기존의 α1·β결합 소단위체의 β소단위체가 다른 단일 β소단위체로 대체되며 안정성이 저하되는 사실을 규명했다. 이는 소단위체간의 경쟁적 작용으로 인해 살아있는 세포 속 칼슘채널에서 α1·β결합 소단위체의 역동적인 결합을 실시간을 관찰함으로써 관련 연구에 새로운 지평을 연 것이라 할 수 있다. 또한 소단위체간의 이러한 상호작용은 세포 내의 칼슘이온 유입을 보다 정밀하게 조절하는 것을 의미해 소단위체간의 긴밀한 상호작용의 중요성을 보여주고 있다. 그 외에도 서병창 교수팀은 칼슘채널 α1·β결합 소단위체가 분리하며 발생하는 채널내 칼슘유입 감소, 채널 차단속도 저하, 세포막 인지질에 의한 칼슘채널 활성도 감소 등 소단위체 작용에 의한 새로운 현상도 함께 발견했다. 서 교수는 “이번 연구는 신경세포와 심장세포에서 이루어진 만큼 향후 고혈압 및 다양한 뇌 질환의 새로운 치료방법 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다”며 “이번 연구에서 사용한 연구 기법은 단백질 간 상호 작용이 발생하는 세포 속 다양한 단백질의 연구에도 큰 영향을 줄 것으로 예상된다”고 말했다. 이번 연구에는 서 교수와 미국 워싱턴주립대 버틸 힐 교수, 제1저자로 DGIST 연준희 학생(뇌·인지과학전공 박사과정)이 참여했으며 연구성과는 세계적인 학술지 ‘미국국립과학원회보’ 최신호에 실렸다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

수면 부족에 따른 졸음운전이 음주운전만큼 위험하다는 연구결과가 나왔다. 8일(현지시간) 로이터통신 등 외신 보도에 따르면, 미국자동차협회(AAA) 교통안전재단 연구팀의 최신 연구에서 수면 시간이 4시간 미만인 운전자는 음주 운전자만큼 사고를 낼 가능성이 큰 것으로 나타났다. 이 연구에서 연구팀은 2005년부터 2007년까지 미국 내 도로 교통사고 자료 6840건을 검토했다. 이들 자료에는 앞서 진행한 연구의 일환으로 미국 교통국 조사관들에 의한 사고 운전자들의 심층 인터뷰가 담겨있다. 연구팀은 이런 자료에서 운전자들을 교통사고를 낸 사람과 그렇지 않은 사람이라는 두 그룹으로 분류했다. 과실이 있는 운전자는 사고를 일으킨 오류나 행동 또는 행동 부족이 있는 사람들이었다. 브레이크 고장이나 열악한 사회기반시설 같은 외부 요인에 따라 사고가 일어난 운전자들은 과실이 있는 것으로 간주되지 않았다. 조사 결과, 수면 시간이 7시간 이하인 운전자들은 권장 수면 시간인 7~9시간을 지킨 운전자들보다 교통사고에 관한 과실 위험이 더 큰 것으로 나타났다. 그 위험은 수면 시간이 줄어들수록 커졌다. 수면 시간이 6시간, 5시간, 4시간인 운전자들이 사고를 일으킬 확률은 각각 1.3배, 1.9배, 2.9배였다. 그런데 수면 시간이 4시간 미만으로 떨어지자 사고 위험은 15.1배로 급증한 것으로 나타났다. 이에 대해 수면 전문가인 미국 피츠버그 의대 교수인 산제이 파텔 박사는 “수면 감소가 뇌 기능의 다른 측면에 어떻게 영향을 주는지를 알면 이는 놀라운 일이 아니다”고 설명했다. 실제로 기존 몇몇 연구는 수면 부족이 집중력을 방해할 수 있다는 것을 밝혀냈는데 이는 운전 중 치명적인 오류를 초래할 수 있다. 심지어 수면 시간이 4시간 미만으로 보고된 운전자들은 혈중알코올농도가 0.12%로 면허 취소 수준인 운전자들과 비슷한 사고 위험이 있는 것으로 조사됐다. 또한 이번 연구에서는 최근 수면이나 근무 일정이 바뀐 운전자들이 사고를 일으킬 위험이 30% 커지는 경향을 발견했다. 이에 대해 연구를 이끈 브라이언 테프 수석연구원은 “수면 시간이 부족한 운전자가 간신히 깨어 있더라도 실수를 하거나 반응 시간이 느릴 가능성이 커, 이 때문에 치명적인 결과를 초래할 수 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 영국 옥스퍼드대학출판부(OUP)가 발행하는 학술지 ‘수면’(SLEEP) 최신호(9월18일자)에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

고지방 식사가 유발하는 뇌 손상을 식물의 특정 호르몬을 함께 섭취하면 되돌릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 스페인 하우메 I 대학 아나 마리아 산체스 교수가 이끄는 연구진이 쥐를 대상으로 한 실험에서 이같은 결론에 이르렀다고 국제 학술지 ‘분자신경생물학’(Molecular Neurobiology) 최신호(4일자)에 발표했다. 연구진은 식물이 스트레스를 받을 때 식물체 내에 다량으로 생성하는 호르몬인 낙엽산(아브시스산)에 주목했다. 낙엽산은 건조 환경에서 잎의 기공이 닫히게 하는 역할을 해 식물 내 수분을 유지한다. 실제로 휴면 중인 식물의 눈이나 알뿌리, 종자 등에는 낙엽산이 다량으로 들어있는 것으로 알려졌다. 이들 연구자는 낙엽산이 기억을 저장하는 뇌 영역의 염증을 줄인다는 가설을 세우고 이번 연구를 진행했다. 이에 따라 연구진은 쥐들에게 일정 기간 고지방 먹이를 제공하고 나서 이런 먹이가 이들 쥐의 인슐린 수치는 물론 신경계 염증 감소와 관련이 있는 유전자 발현에 어떻게 영향을 주는지를 분석했다. 결과는 고지방 먹이를 섭취한 쥐들의 경우 이른바 ‘해마’로 알려진 뇌 영역에서 인슐린 수용체의 발현이 줄어들어 인슐린 저항성의 증가를 시사했다. 인슐린 저항성은 혈류에서 포도당을 운반하는 호르몬에 반응하는 세포의 감소된 능력으로, 제2형 당뇨병의 발병과도 연관성이 깊다. 또 인슐린 저항성은 신경계 염증과도 관련이 있으며 인슐린 저항성과 신경계 염증은 모두 치매와 같은 정신질환과도 관련이 있는 것으로 알려졌다. 해마는 감정과 기억 중에서도 이미 장기간의 기억과 밀접한 연관이 있는 것으로 알려졌다. 그런데 이들 쥐의 먹이에 낙엽산을 첨가하자 신경계에 염증이 생기는 것을 되돌릴 수 있는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구에 참여한 알베르토 나바로 연구원은 “고지방 식사로 유도한 신경계 염증 상태에서는 인슐린의 적정 기능에 필요한 단백질의 발현이 줄어드는 것을 증명할 수 있었다”고 설명했다. 이어 “고지방 먹이에 낙엽산을 더하면 인슐린 수치가 정상이더라도 신경계 염증 감소와 관련이 있는 유전자의 발현을 회복할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 뇌 자기공명영상(MRI)을 바탕으로 고화질의 뇌혈류 지도를 개발해 주목받고 있다. 이 지도의 개발로 뇌경색의 정확한 원인과 치료 방법을 찾을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국표준과학연구원 국가참조표준센터와 동국대 일산병원 공동연구팀은 전국 11개 대학병원에서 입원 치료받은 급성 뇌경색 환자 1160명의 뇌영상 데이터를 바탕으로 최고 수준의 해상도를 가진 뇌혈류 지도를 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국의학협회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 신경학’ 최신호에 실렸다. 뇌혈관 질환은 국내에서 암, 심장질환 다음으로 높은 사망원인이다. 뇌 조직이 혈액공급을 받지 못해 괴사하는 뇌경생 질환이 대표적인 뇌혈관 질환이다. 뇌경색은 뇌에 혈액을 공급하는 대뇌동맥 3개 중 하나 또는 여러 곳이 막혀서 발생하는 질환이다. 뇌경색 검진과 치료는 대뇌동맥 혈관 몇 개가 문제가 되고 있는지에 따라 달라지기 때문에 정확하게 문제되는 혈관을 찾는 것이 중요하다. 대뇌동맥이 대뇌를 세 부분으로 나눠 각각 혈류 공급을 담당한다는데 착안해 만든 것이 뇌혈류지도이다. 뇌혈류지도를 바탕으로 뇌경색 환자의 뇌영상 데이터와 비교해 진단을 하는 것이다. 기존 뇌혈류지도들은 20~100명 정도의 적은 표본을 대상으로 만들어졌기 때문에 해상도가 떨어져 진단의 정확성과 신뢰성에 영향을 미치게 되는 것이다. 연구팀은 1160명의 급성뇌경색 입원 환자의 MRI 데이터 전부를 참조했다. 일반적인 성인 뇌 용량인 1200㏄의 뇌를 1.5㏄ 크기의 800개 부위로 나눔으로써 뇌 어떤 부위에 뇌경색이 발생했는지에 대해 한 눈에 볼 수 있도록 했다. 이번에 개발된 고해상도 뇌혈류지도는 의료진이 진료실에 걸어놓고 사용할 수 있도록 도판 형태로 만들어 올해 안에 무료로 배포된다.김동억 동국대 일산병원 신경과 교수는 “이번에 개발한 고해상도 뇌혈류지도는 1만 개 이상의 영상 슬라이스를 생산단계부터 동일한 기준으로 평가해 완성한 참조표준”이라며 “뇌경색 원인 진단은 물론 재발 방지를 위한 약물 선택시 정확도를 향상시킬 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개미와 베짱이 이야기처럼 개미는 부지런함의 상징으로 여겨진다. 작은 개미들이 분주히 움직이면서 먹이를 찾고 개미굴로 실어 나르는 모습을 보면 이런 이야기가 생긴 이유도 쉽게 납득이 된다. 하지만 개미의 행동을 연구한 과학자들은 개미가 의외로 게으른 곤충이라는 사실을 알고 있다. 많은 개미가 개미굴에서 일하지 않고 대기하고 있었던 것이다. 물론 여기에는 다 그럴 만한 이유가 있다. 먹이를 구할 수 없는 상황에서 모든 개미가 움직이면 에너지만 낭비하게 된다. 또 외적의 침입 등 비상 상황에 대비해서 항상 대기 중인 개미가 필요하다. 과학자들이 놀라는 부분은 개미가 게으르다는 점이 아니라 어떻게 일할 때와 일하지 않을 때를 구분할 수 있느냐는 것이다. 많게는 수백만 마리의 개미가 중앙의 통제도 없이 완벽하게 일과 휴식을 병행하며 군집을 운용한다는 것은 정말 놀라운 일이다. 스탠퍼드 대학의 과학자들은 건조한 애리조나 사막에 사는 레드 하베스터 개미(red harvester ants)를 연구했다. 이 개미는 매우 건조한 환경에 살기 때문에 먹이를 구하러 나가는 것 자체가 상당한 모험이다. 잘못하면 먹이를 구하기 전에 다른 동물의 먹이가 되거나 말라 죽을 수 있다. 이런 환경에서는 부지런함은 오히려 독이 될 수도 있다. 연구팀은 여러 개미 군집을 조사해서 열심히 먹이를 찾는 개미와 그렇지 않은 개미의 차이를 연구했다. 연구팀이 개미의 뇌에서 활성화된 RNA를 조사한 결과 도파민을 만드는 유전자가 활성화되어 있다는 점이 밝혀졌다. 도파민의 역할을 규명하기 위해 개미에 페인트로 표시를 한 후 도파민을 투여해 자연 환경에서 관찰한 결과 실제로 이 개미들이 더 적극적으로 부지런하게 먹이를 구하러 나가는 것이 확인됐다.(사진) 마지막으로 결과를 검증하기 위해 연구팀은 도파민 억제물질(3-iodo-tyrosine)을 투여해 반대의 결과를 얻었다. 인간 세상에서는 다양한 성과급과 승진 등이 열심히 일하는 데 큰 역할을 하지만, 개미에서는 도파민이 그 역할을 대신하는 셈이다. 또 한 가지 흥미로운 사실은 도파민이 개미를 더 부지런하게 만들 뿐 아니라 더 똑똑한 일꾼으로 만든다는 것이다. 도파민을 투여한 경우 개미들은 습기가 많은 날 먹이를 찾으러 나가고 건조한 날은 개미굴에 머물러 있으려는 경향이 더 강해졌다. 이 결과들은 신경 전달 물질인 도파민이 개미의 행동을 결정하는 데 큰 영향을 미친다는 가설을 지지한다. 물론 개미의 행동을 결정하는 물질은 도파민 하나만은 아닐 것이다. 다양한 감각 수용체와 작지만 복잡한 뇌가 환경 변화에 맞춰 개미의 행동을 적절하게 조절할 것으로 추정된다. 연구팀은 이 과정을 더 상세하게 알아내기 위해 후속 연구를 진행 중이다. 비교적 단순한 뇌와 신호 전달 물질로 거대한 군집을 효율적으로 관리하는 비밀을 알아낸다면 생체 모방 로봇 등 여러 분야에서도 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

‘공무원이 만들면 안 봐도 비디오’. 서울시 새 브랜드 제작 공모전 홍보 문구다. 공무원이 만들면 그저 그런 작품이 나올 게 뻔하니 시민들이 참여해달라는 의도가 담겼다. 이 정도면 자신을 비하하는 ‘셀프 디스’를 넘어 아예 자폭하겠단 이야기다. 피식, 웃음이 터진다. 자칫 무관심으로 묻힐 뻔했던 공모전은 카피 문구 한 줄 덕에 소셜네트워크서비스(SNS)에 화제가 됐다. 폭발적인 참여가 이어진 것은 물론이다. 너저분한 긴 설명보다 이런 홍보 문구 한 줄이 더 강력한 법이다. 이번 주 ‘금요일의 서재’에서는 최근 나온 책 가운데 홍보의 중요성을 다룬 책을 골라봤다. 퇴근하실 때 한 권 골라 주말에 읽어보시라. ●강력한 한 줄, 이렇게 만들어봐=‘생각을 압축한 딱 한 줄’(끌리는 책)은 앞서 소개한 ‘공무원이 만들면 안 봐도 비디오’ 카피 문구를 만든 서울시청 공공카피라이터 1호 김건호 씨가 쓴 책이다. ‘0.25초를 놓치면 아무도 읽지 않는다’는 소개 글에 맞게 ‘강렬한 한 줄’ 사례를 가득 담았다. ‘다리 아픈 길(순천만 생태공원)’, ‘먼저 가. 난 이미 틀렸어’ 등 셀프디스 사례를 비롯해 ’깜빡 졸음, 번쩍 저승’, ‘길에서 잠들면 영원히 잠들 수 있습니다’와 같은 문구를 분석한다. 저자는 넘쳐나는 텍스트를 담은 글에 반해 짧고 강한 글이 눈에 오히려 더 띈다고 강조한다. 그러나 무조건 압축만 한다고 잘 될 리 없다. 자기를 낮추는 방법을 비롯해 ‘관리비, 왜 우리가 더 내?’ ‘옆집 영감도 먹더라’처럼 경쟁심을 자극하는 한 줄, ‘책 읽는 개만 들어오세요(도서관 애견 출입 금지 문구)’, ‘지금 들어오는 저 열차 여기서 뛰어도 못 탑니다. 제가 해봤어요’처럼 유머를 가미하는 방법 등을 수록했다. ●어? 내가 생각한 그 단어 맞아?=글을 잘 쓰려면 단어 선택이 중요하다. 어차피 글이란 단어의 조합 아닌가. ‘단어의 발견’(낮은산)은 ’지금 다시, 헌법‘(로고폴리스)을 냈던 차병직 변호사가 낸 단어 묶음 책이다. 저자는 책을 읽다 눈에 띄는 단어를 보면 우선 수집하고, 떠오른 생각을 1000자 이내로 적었다. 2016년부터 2년 동안 수집한 100여개 단어를 출판사가 받아 다시 88개로 추려 묶었다. ‘변호사니까 법률 용어가 잔뜩 있는 거 아닐까?’ 이런 의심일랑 하지 마시라. 뜻밖에 말랑말랑한 단어들이 가득하다. 어떤 구절에서 멈칫했고, 자신은 그 단어를 어떻게 생각하는지 읽어보자. 예컨대 ’책‘이란 단어는 소설가 황석영이 ‘책을 쓴다는 건 좋은 일이지만 제 팔자를 남에게 다 내주는 일이란다’라는 문구를 읽으면서 수집했다. 저자는 ‘책’ 단어에 관해 ‘동력도 질량도 없는 활자의 그림자를 총알처럼 뿜어 뇌의 이곳저곳을 서서히 점령하게 한다.…중략…. 인터넷이나 스마트폰이 책을 멸종시키려는 신종 바이러스로 오인되고 있다.…중략…. 동물들은 왜 애당초 책을 읽지 않았을까? 그 점에 착안하면, 종이책의 유물로 전락할 위기에 놓인 출판사나 서점의 책 장사에 도움이 될 것이다’라고 적었다. 가슴에 팍 와 닿는 유명한 문구를 읽고, 저자의 독특한 시선이 담긴 새로운 설명을 읽으며 대조해보는 재미가 쏠쏠하다. 자유분방한 사고를 자유롭게 읽어보자. 누가 알겠나. 잠자던 뇌가 조금이라도 열릴지. ●강원도 펜션, 어떻게 유명해졌을까?=강원도 정선 첩첩산중에 있는 한 펜션은 ‘한국의 몰디브’로 불리며 어지간한 리조트보다 더 많은 사람이 몰린다. 그 이유가 도대체 뭘까. 잘 만들기도 했지만, 홍보를 워낙 잘했다. 신간 ‘드위트리 스토리’(혜화동) 저자 하대석 씨는 ‘스브스뉴스’ 공동 기획자다. 2015년 컨테이너 박스 같은 사무실에서 시작해 100만명 가까운 뉴스 구독자를 모았다. 저자는 아버지와 펜션을 직접 만들면서 스브스뉴스 기획 경험을 십분 발휘했다. 예컨대 “펜션 홈페이지 촬영을 새로 하자”고 제안하자 그의 아버지는 “그럴 돈 있으면 펜션을 개선하는 게 낫다”고 맞선다. 그는 이와 관련 “펜션은 오직 홈페이지에서 첫인상을 보고 구매결정을 한다”면서 세계적인 리조트와 풀빌라의 홈페이지를 연구하고, 20대 여성들이 “우와”, “대박” 탄성이 나올 때까지 만들라고 조언한다. 페이스북 활용법, 각종 CF 섭외 방법, 제휴 마케팅 방법 등을 담았다. 눈여겨 볼 곳은 ‘미디어 잇셀프’ 부분이다. 미디어를 대상으로 어떻게 홍보를 했는지, 성공한 각종 아이디어가 담겼으니 꼭 눈여겨 보자. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

나이가 들어가면서 가장 걱정스러운 질병 중에는 암과 함께 치매가 있다. 서서히 기억을 잃어 자신의 존재가 잊혀지는 뇌질환인 치매는 다양한 원인 때문에 발생하며 아직까지도 정확한 원인을 밝혀내지 못하고 있다. 국내 연구진이 노화로 인해 나타나는 치매 때문에 뇌혈관 장벽이 손상되는 메커니즘을 밝혀냈다. 경북대 의대 배재성, 진희경 교수팀은 치매로 인해 비정상적으로 증가된 효소 때문에 뇌혈관이 손상되면서 신경세포가 줄어들어 결국 기억력이 떨어지게 된다는 사실을 규명했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 최신호에 실렸다. 뇌혈관장벽은 뇌신경세포 기능을 유지하고 뇌조직 내 미세환경을 조절하기 위해 혈액에서 필요한 영양분은 통과시키고 위험물질은 막는 일종의 거름종이 역할을 하는 조직이다. 그런데 최근 뇌혈관장벽이 손상되면 치매를 비롯한 각종 퇴행성 뇌질환을 유발시킨다는 사실이 밝혀져 뇌혈관장벽 손상을 차단해 치매를 치료하는 기술이 연구되고 있다. 연구팀은 65세 이상의 노년층 혈액에서 분리한 혈장과 노화 동물모델의 혈장 및 뇌조직에서 ‘산성 스핑고마이엘리네이즈’라는 활성 물질이 비정상적으로 증가된다는 사실에 착안했다. 특히 노화 실험동물을 분석한 결과 산성 스핑고마이엘리네이즈는 뇌혈관 내피세포 사멸을 이끌어 뇌혈관장벽의 투과성을 높이는 것으로 밝혀졌다. 뇌혈관장벽의 투과성이 높아지면 신경세포나 신경조직이 쉽게 손상돼 기억력 감퇴를 불러일으키게 되는 것이다. 실제로 연구팀은 산성 스핑고마이엘리네이즈를 억제시킨 노화 동물에게서는 뇌혈관장벽의 투과성이 감소되고 신경세포 손상도 줄어들어 감퇴된 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 배재성 교수는 “이번 연구는 치매에서 산성 스핑고마이엘리네이즈를 조절함으로써 증상을 개선할 수 있다는 사실을 확인한 것”이라며 “뇌혈관장벽에 영향을 미치는 산성 스핑고마이엘리네이즈를 조절하면 퇴행성 뇌질환도 치료가 가능해질 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

대부분의 신체적, 정신적 기능은 정상이지만 심한 안면인식장애 때문에 아내의 얼굴을 모자로 착각하고 있는 음악교사, 한쪽으로 몸이 기울어져 움직이면서 자신이 아닌 세상이 기울어져 있는 것이라고 생각하는 전직 목수.2015년 8월 타계한 ‘의학분야의 계관시인’이라는 별명을 가진 올리버 색스의 책에는 이렇듯 다양한 신경질환을 앓고 있는 환자들의 사례가 등장한다. 갖가지 신경장애 환자들의 사례를 읽다 보면 과연 인간에게는 ‘내가 나를 통제할 수 있다’는 ‘자유의지’라는 것이 있을까 하는 생각이 든다. 자유의지는 오랫동안 철학자와 심리학자들의 연구영역이었다. 그런데 최근 뇌 과학의 발달로 인문학자들의 영역이었던 자유의지까지도 과학적 분석 대상이 되고 있다. ●신경질환자들의 영혼 없는 손짓이 연구 단초 미국 벤더빌트대 의대, 하버드대 의대 부설 매사추세츠종합병원, 핀란드 투루쿠대 의대 공동연구팀은 외계인 손 증후군(alien hand syndrome)이나 무운동무언증(akinetic mutism) 같은 신경질환을 일으키는 뇌 부위와 원인을 규명하고 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1일자에 발표했다.외계인 손 증후군은 손이 자신의 의지와는 상관없이 움직여 마치 손 자체가 의지를 갖고 있거나 외부의 어떤 힘에 이끌리는 것처럼 느끼는 신경질환이다. 투렛증후군이나 헌팅턴병처럼 제멋대로 움직이는 것이 아니라 목적성을 지닌 것처럼 움직이기 때문에 외계인 손 증후군을 앓는 환자들은 손 자체가 영혼이나 의지를 갖고 있다고 느끼는 경우가 많다. 무운동무언증은 외견상 멀쩡해 보이지만 자발적으로 몸을 움직이거나 말을 할 수 없고 심한 자극에만 경미한 반응을 보이는 신경질환이다. 이 때문에 신경과학자들은 이번 연구가 신경과학이 자유의지의 생물학적 요소를 설명해 주는 단초를 마련했다고 평가하고 있다. ●‘자유의지’ 담당하는 뇌 부위 발견 성과 외계인 손 증후군이나 무운동무언증은 뇌에 이상이 생겨 발생하지만 정확한 원인이나 일관된 발병 패턴이 없는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 연구팀은 ‘병변 네트워크 매핑’이라는 새로운 뇌 신경 분석기법을 활용해 이 질병을 앓는 환자 78명의 뇌 영상을 보면서 뇌 지도에 병변이 나타난 부분을 표시했다. 그다음에는 저전압 전극이나 자기장을 이용해 일시적으로 자발적 운동을 못 하게 한 사람들의 뇌 지도를 작성해 비교했다. 그 결과 무운동무언증 환자들은 전두엽의 전대상피질(ACC), 외계인 손 증후군 환자들은 측두엽과 두정엽이 만나는 TPJ라는 부위에서의 신호전달에 문제가 있다는 사실을 밝혀냈다. 해당 뇌 부위에 이상이 발생할 경우 자신의 손이나 움직임을 느끼고 확인할 수는 있지만 스스로 통제가 안 된다는 것이다. 연구를 주도한 라이언 데이비 벤대빌트대 의대 신경과 교수는 “이번 연구는 오랜 세월 자유의지를 연구해 온 철학자들은 어떻게 받아들일지 모르겠으나 신경과학적 측면에서 자유의지와 관련된 뇌 부위를 발견한 것”이라며 “신경과학이 우리의 행동 양식은 물론 의식의 흐름까지 설명하는 수준에 이르게 됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

소파 방정환 선생이 1922년 ‘어린이의 날’을 처음 만들고 ‘어린이’라는 단어를 사용하기 전까지 아이들은 그냥 몸집이 작은 어른 정도로 취급됐습니다. ‘어린이’라는 단어 속에는 어린아이들을 하나의 온전한 인격체로 존중해 줘야 한다는 존대의 의미가 있습니다. 그렇지만 요즘 뉴스를 보면 어린이와 청소년들을 막 대하는 눈살 찌푸려지는 사건들이 너무나 많이 발생하는 것 같습니다.●트라우마도 유전되나… 34명 중 변형된 정자 22명, 알고 보니 학대당한 경험 아이들을 왜 소중하게 여기고 보호해야 하는지에 대해서는 과학적으로도 많은 연구 결과들이 있습니다. 최근 미국과 캐나다 연구진이 학대를 당한 아동들은 트라우마가 DNA에 각인돼 학대의 기억이 본인뿐만 아니라 후손들에게까지 전달될 수 있다는 연구 결과를 내놔 충격을 주고 있습니다. 캐나다 브리티시 컬럼비아대 의대와 미국 하버드대 공중보건대 공동연구팀의 이러한 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘중개 정신의학’ 최신호에 실렸습니다. 연구팀은 성인 남성 34명의 정자를 채취해 ‘DNA 메틸화 반응’을 살폈습니다. 후성유전학 분석에서 쓰이는 DNA 메틸화는 쉽게 말하면 DNA의 염기서열 자체는 바꾸지 않으면서 유전자의 활성 정도를 변화시켜 겉으로 드러나는 성질을 다르게 만드는 것입니다. 분석 결과 22명의 정자 DNA가 특이하게 변형된 것을 발견했습니다. 알고 보니 이들 22명은 모두 어린 시절 어른들로부터 학대를 받은 경험이 있는 것으로 조사됐습니다. 연구팀은 정자와 난자가 만나는 수정은 엄청난 유전자 변화를 가져오기 때문에 학대로 인한 상처가 유전되는지에 대해서는 좀더 장기적인 추적이 필요하지만 지금까지 알려진 여러 후성유전학적 결과를 보면 부모의 상처가 자식에게 전달될 가능성은 충분히 크다고 보고 있습니다. ●폭력은 뇌가 기억한다… 물리적 폭력 이상으로 감정·언어적 폭력에 큰 상처 또 2015년 캐나다 맥길대 심리학과 연구팀은 1986년부터 2012년까지 여름캠프에 참가한 5~13세 저소득층 남녀 어린이 2292명을 대상으로 양육 상태를 추적 조사했습니다. 그 결과 많은 아이들이 폭력에 노출돼 있는데 특히 협박, 조롱, 무시, 창피 등 감정적 폭력이 물리적 폭력과 방치보다 더 많은 것으로 나타났습니다. 흔히 물리적 폭력이 감정적 폭력보다 더 해로울 것으로 생각합니다. 그렇지만 연구팀에 따르면 물리적 폭력이나 감정적, 언어적 폭력 모두 똑같은 뇌 부위가 반응하며, 뇌에 미치는 영향은 감정적, 언어적 폭력이 물리적 폭력과 비슷하거나 더 심하다고 합니다. 어른들은 이런저런 이유로 아이들에게 상처를 줄 때가 많습니다. 어린이는 나무와 같아서 믿어 주는 만큼 성장합니다. 상처받고 스트레스에 찌든 아이들이 많은 사회의 미래가 과연 밝을까요. 우리 사회의 미래를 위해서라도 ‘아이들은 꽃으로도 때려서는 안 되는’ 것입니다. 정치권이나 경제계 등에서는 출산율 저하를 단순히 미래 노동력 감소라는 차원에서 접근하고 있습니다. 사람의 일자리를 빼앗는다는 반론도 있지만 노동력 감소는 로봇이나 인공지능(AI)으로 대체될 수 있을 것입니다. 사실 노동력 감소라는 차원의 접근은 사회라는 커다란 기계를 유지하기 위해서 ‘인간’이라는 부품이 빠져나가서는 안 된다는 기계론적 사고방식의 다른 표현입니다. 사람을 인격체가 아닌 사회를 구성하는 톱니바퀴나 수단으로 생각하는 사회에서 저출산 문제는 ‘백약이 무효’일 수밖에 없을 겁니다. edmondy@seoul.co.kr

장기간의 우주비행이 ‘암’의 원인이라는 주장이 제기됐다. 이에 본격적인 채비에 나선 화성 유인탐사나 달 관광에 적지 않은 영향을 미칠 것으로 보인다. 미국 조지타운대학 메디컬센터(GUMC) 카말 다타 박사 연구팀은 1일(현지시간) 생쥐를 모델로 한 시뮬레이션 결과, 내밀한 우주 공간의 ‘은하 우주방사선(GCR)’에 장기간 노출되면 위장 조직의 기능 변화뿐 아니라 위와 대장 종양 위험을 높일 우려가 있다고 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 밝혔다. 앞서 연구팀은 장기 우주여행 중 중이온 방사선의 영향으로 노화가 가속화하고 뇌 조직이 손상될 위험도 있다는 연구결과를 내놓은 바 있다. 연구팀은 중이온 방사선이 위와 장 등 소화기관에 미치는 영향을 분석하기 위해 미국항공우주국(NASA) 우주방사선연구소(NSRL)에서 저선량의 중이온 방사선에 노출한 생쥐와 아무것에도 노출되지 않은 생쥐를 비교했다. 그 결과 중이온 방사선에 노출된 쥐들은 대장에서 영양분을 제대로 흡수하지 못했으며 암으로 발전할 수 있는 용종도 형성됐다. 이에 더해 중이온 방사선이 DNA를 손상해 노화세포를 늘리는 것으로 나타났다. 노화세포는 정상적인 세포분열을 못 하고 산화스트레스와 염증을 유발하기도 한다. 논문 공동저자인 알버트 퍼내스 2세 박사는 “심우주에서 몇 개월에 걸쳐 우주비행을 하면 매우 낮은 선량의 방사선에 노출되더라도 그 영향은 영구적일 수 있다”고 경고했다. 이어 그는 “미래의 우주 여행객을 보호할 수 있는 모든 대책을 세우는 것이 중요하다”고 덧붙였다. 워싱턴 한준규 특파원 hihi@seoul.co.kr

인공지능(AI)은 매우 빠르게 발전하고 있다. 속도뿐만 아니라 적용 분야 역시 널리 확장되고 있다. 2016년 알파고 충격 이후 대중에게 각인될 만한 큰 사건은 없었지만 AI 관련 산업과 연구계는 성장을 거듭하고 있다. AI에 대한 관심과 집중은 엄청나다. 당장 기업의 마케팅 용어들을 보더라도 쉽게 알 수 잇다.AI 연구개발은 크게 두 가지 방향으로 볼 수 있다. 첫 번째는 기술 자체를 향상시키는 접근이다. 과거 AI는 규칙 기반의 기호적 AI가 주류를 이뤘다. 인간이 특정 개념이나 사물에 기호를 부여해 논리적 관계로 지식을 표현한다는 접근이다. 그러나 그 성능은 인간 수준에 미치지 못했으며 그런 부침의 역사를 겪은 AI는 ‘심층학습’으로 돌파구를 열었다. 두 번째 방향은 산업계의 적용이다. AI는 본질적으로 사람의 지능적 행동을 대체한다는 점에서 다양한 활용이 가능하다. 의료 사진이나 영상 분석을 통해 질병을 감별하고 영어를 한국어로 번역하는 등 여러 사례가 있다. AI가 산업계로 전파되는 과정은 첫 번째로 소개한 AI 기술 자체를 향상시킨 연구 결과를 적절히 적용하는 데서 출발한다. 여기서 중요한 점은 AI 기술 자체에 관한 연구가 매우 빠른 속도로 진화하고 있다는 것이다. 물론 심층학습이 놀라운 성과를 거둔 반면 그 한계도 명백하다. 인공신경망을 구성하는 이론적인 논리가 부족하며 여전히 귀납적인 결과에 의존하고 있다. 이런 한계를 극복하기 위해 전 세계의 연구자들은 부단한 노력을 이어 가고 있다. 그 핵심은 인간의 지적 활동과 관련된 학문과의 융합이다. 예를 들어 심리학적으로 동기를 모델링하거나 뇌 과학에서 발견된 신경망의 해부학적인 근거를 토대로 AI를 고도화하는 것이다. 알파고 이후 2년간 새롭게 부상한 AI 방법론만 해도 수십 가지에 이른다. 뇌의 정보 저장을 구현한 신경망 튜링 기계, 심리학적 이론에 근거한 확률적 모델, 학습하는 방법을 학습하는 메타 학습 등 새로운 기술들이 속속 출현하고 있다. 이러한 AI의 발전 속도는 AI의 잠재력이 매우 크다는 것을 증명하고 있다. 많은 전문가들은 이제 AI가 부침의 역사에 종지부를 찍고 지속적으로 발전할 것이라 전망한다. 그렇다면 이제 우리는 AI와 함께 공존할 수 있는 사회적 환경을 마련하는 데 집중해야 하지 않을까.

타인을 위한 행동이나 선택을 하거나 마음인 이타심이 그 종류에 따라 각기 다른 뇌 활동을 유발한다는 사실이 연구를 통해 밝혀졌다. 영국 서섹스대학 연구진은 1000명이 넘는 실험참가자를 대상으로 실험을 실시했다. 이들에게 보상이 없는 '완전한 이타심'과 보상이 따르는 '전략적인 이타심' 중 선택할 수 있는 두 가지 상황을 준 뒤 이들의 뇌 변화를 살폈다. 완전한 이타심과 전략적인 이타심 모두 타인을 위한 행동과 마음이라는 공통점이 있지만, 완전한 이타심은 그 어떤 보상도 받지 않는 것임에 반해 전략적인 이타심은 물질적인 보상이나 평판 또는 명성을 얻는 보상 등을 받을 수 있다. 연구진은 이타심을 행사한 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 뇌의 특정 부위의 활동이 더욱 활발해지는 것을 확인했다. 유독 반응한 뇌 부위는 슬하전두대상피질(subgenual anterior cingulate cortex)로, 감정처리 및 보상심리를 담당하는 부위다. 슬하전두대상피질이 활성화 됐다는 것은 곧 뇌가 더 많은 산소를 소비한다는 뜻이며, 이를 통해 기분이 좋아지는 것을 느낄 수 있다. 흥미로운 것은 비슷한 이타심이지만 보상을 받지 않는 완전한 이타심을 선택한 사람들의 슬하전두대상피질이 보상을 받는 전략적인 이타심을 선택한 사람들보다 더 많이 활성화 된다는 사실이다. 연구진은 “두 종류의 이타심 모두 뇌의 특정 부위를 활성화시켜 좋은 기분을 이끌어내지만, 결과적으로 전략적 이타심보다 완벽한 이타심을 선택한 사람들이 더 명백한 좋은 기분을 느낄 수 있다”면서 “전략적 이타심이 아닌 완벽한 이타심을 선택했을 때, 사람들은 더 많은 산소를 이용해 뇌의 특정 영역을 활성화시키고 이것이 그들을 행복하게 한다는 사실을 확인했다”고 설명했다. 이어 “예컨대 하루 내내 친구의 집안일을 도운 당신에게 친구가 적은 액수의 돈을 건넨다면, 당신은 자신의 도움에 대한 가치를 적은 돈으로 평가하고 다시 도울 마음을 가지지 않을 수 있다. 하지만 도움을 받은 친구가 포옹과 친절한 말을 건넨다면 더욱 활발한 뇌 활동으로 기분이 좋아질 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 뇌 영상 분야 세계적 저널인 ‘뉴로이미지’(NeuroImage) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

화장실 벽을 빨갛거나 파란 색깔로 바꾸자 냄새에 대한 이용자들의 불쾌감이 크게 감소했다는 연구결과가 일본에서 나왔다. 30일 요미우리신문에 따르면 효고현 니시노미야시에 있는 오테마에대학의 야마시타 마치코 교수팀은 최근 이런 실험 결과를 발표했다. 야마시타 교수팀은 2009년부터 니시노미야의 시립초등학교 등 21개 학교 200개 화장실의 내부 벽 색깔을 기존 베이지에서 초록, 파랑, 빨강, 오렌지 등 산뜻한 4가지 계통의 19가지 색으로 바꾸고 이에 대한 학생들의 반응을 물었다.약 6800명의 학생들에게 화장실이 주는 첫인상, 냄새, 깨끗함 등 7개 항목에 관해 화장실 벽 색깔을 바꾸기 전과 바꾼 후를 비교해 답하도록 했다. 가장 흥미로운 것은 냄새가 줄었다고 답한 학생들이 크게 늘어난 점. 붉은색 계열에서는 17~25%, 파란색 계열에서는 13~23%, 녹색 계열에서는 16~33%의 학생들이 냄새가 줄었다고 답했다. 오렌지색 계열에서는 냄새가 감소했다는 응답률이 11~13%로, 다른 색 계통에 비해 낮았다. 4가지 계열 모두 가장 짙은 색으로 칠해진 경우에 냄새 감소 효과가 가장 컸다. 야마시타 교수는 “시각적 자극이 커지면서 상대적으로 냄새에 대한 뇌의 인식이 약해진 결과”라고 분석했다. 화장실이 주는 첫인상의 경우 4가지 계열 모두 짙은 색을 칠한 경우 50% 이상이 ‘좋은 느낌’이라고 답했다. 19가지 색 모두 응답 학생의 30~76%가 기존 베이지색보다 청결하게 느끼는 것으로 나타났다. 요미우리는 색깔과 냄새의 상관관계에 대한 흥미로운 증명에 대해 화장실 환경 개선을 추진하는 단체나 페인트 제조업체 등에서 높은 관심을 보이고 있다고 전했다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr

초파리는 놀라운 생물체다. 인간의 눈에 작은 점처럼 보이는 곤충이지만, 유리컵 안쪽처럼 좁은 공간에서도 복잡한 3차원 비행이 가능하며 위험을 회피하고 먹이를 찾는 능력이 뛰어나다. 보통 사람들은 과일이나 음식물 쓰레기에 이끌려 집안으로 들어오는 성가신 작은 파리로 생각하지만, 과학자들은 초파리의 놀라운 능력에 매료되어 이 생물을 오래전부터 연구했다. 작은 크기지만, 대신 키우기가 쉽고 세대가 짧아 유전학을 포함한 여러 과학 연구에 적합한 생물이기 때문이다. 마이클 딕킨슨 칼텍 교수와 그 동료들은 초파리가 사막에서도 길을 잃지 않는 놀라운 방향 감각을 지니고 있다는 사실에 주목했다. 연구팀에 의하면 초파리는 모하비 사막처럼 극한적인 환경에서도 살아갈 수 있다. 구분이 어려운 비슷한 지형을 지닌 사막에서도 초파리는 길을 잃지 않고 정확하게 물과 먹이가 있는 장소로 날아갈 수 있다. 연구팀은 초파리가 몇몇 곤충과 비슷하게 태양을 기준으로 방향을 알아낸다는 가설을 세우고 연구를 진행했다. 연구팀은 초파리를 암실에 가두고 여러 개의 빛과 가상 현실을 보여주면서 실험을 진행했다. 특히 햇빛을 시뮬레이션한 강한 빛을 보여줬을 때의 반응을 조사한 결과 초파리는 가짜 햇빛에 반응해 방향을 알아내는 것으로 확인됐다. 연구팀은 한 걸음 더 나아가 초파리의 작은 뇌에서 구체적으로 어떤 신경 세포가 이를 감지하는지 밝혀냈다. 이 신경 세포를 파괴한 경우 초파리는 그냥 강한 빛을 따라서 움직일 뿐이었다. 결론적으로 초파리는 햇빛을 이용해서 방향을 알아낼 수 있으며 이 신호를 처리하는 특화된 신경 세포를 지녔다. 하지만 연구팀은 여기서 끝이 아닐 것으로 보고 있다. 태양의 방향은 많은 생물들이 표지로 사용하는 유용한 방법이긴 하지만, 그것만으로 정확한 거리와 방향을 측정하기는 곤란하기 때문이다. 아마도 더 복잡한 생체 내비게이션 시스템이 있을 가능성이 크다. 앞으로의 연구 과제인 셈이다. 초파리의 뇌는 매우 작고 단순하지만, 인간이 만든 어떤 로봇보다 복잡한 일을 수행할 수 있다. 그 비밀을 밝히는 것은 현대 과학이 도전하는 가장 큰 미스터리인 뇌의 비밀을 밝힐 뿐 아니라 더 정교한 인공지능을 만드는 데도 도움을 줄지 모른다. 앞으로도 이 작고 놀라운 곤충에 대한 연구가 계속 진행될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

그래픽 처리 장치 전문 업체인 엔비디아가 새로운 RTX 2000 시리즈 제품군을 본격적으로 출시했습니다. 오랜 세월 사용한 GTX라는 명칭을 버리고 RTX라는 새로운 브랜드로 등장한 RTX 2080 Ti, RTX 2080, RTX 2070은 높은 가격으로 인해 다소 논란도 있지만, 엔비디아는 ‘그래픽을 다시 발명했다(Graphic reinvented)’고 언급하면서 대단한 자신감을 보여주고 있습니다. 사실 RTX 시리즈에서 처음 도입한 튜링(Turing) 아키텍처는 엔비디아에도 상당한 도전입니다. 튜링은 그래픽에서는 물론 인공지능에서도 2위가 따라오기 힘든 엔비디아식 초격차 전략을 위한 포석이지만 여러 가지 검증되지 않은 새로운 시도가 담겨있기 때문입니다. 엔비디아가 튜링에서 도입한 가장 중요한 두 가지 핵심 무기는 바로 레이 트레이싱(Ray Tracing)을 위한 RT 코어와 딥러닝을 위한 텐서 코어(Tensor Core)라고 할 수 있습니다. 가짜를 더 진짜처럼 3D 그래픽 카드는 2차원 평면인 모니터에 가상의 3차원 물체를 보여주는 장치입니다. 초창기 3D 그래픽 게임은 지금 기준으로 보면 어설프게 색칠한 상자들이 움직이는 정도에 불과했습니다. 하지만 지난 수십 년간 더 현실적인 가짜를 구현하기 위한 노력 덕분에 게임에 등장하는 사람과 물건들은 점점 실제와 비슷해졌습니다. 엔지니어들은 끊임없이 더 많은 폴리곤과 텍스처를 처리할 수 있는 그래픽 프로세서를 개발했고 이제는 제법 사실적인 사물을 모니터를 통해 보여줄 수 있게 됐습니다. 그러나 이런 꾸준한 노력에도 불구하고 우리의 뇌는 게임 속 3D 그래픽이 실제와 다르다는 사실을 인지합니다. 여러 가지 이유가 있지만, 가장 중요한 건 빛의 효과가 실제와 다르기 때문입니다. 햇빛 같은 광원이 다시 물체에 반사되어 나오는 빛의 미묘한 광원효과는 워낙 복잡해서 슈퍼컴퓨터의 힘으로도 실시간으로 계산해 표현하기 어렵습니다. 물론 그래도 엔지니어들은 가능한 방법을 개발했습니다. 가장 대표적인 방법이 바로 레이 트레이싱(Ray tracing) 기법입니다. 레이 트레이싱은 광원과 빛의 반사를 실제와 가깝게 표현하는 기술로 이미 영화나 동영상 제작에서 널리 쓰이고 있지만, 이를 계산하기 위해서는 많은 시간이 필요해 게임에 적용하기에는 무리가 있었습니다. 영화에서는 몇 시간 렌더링한 결과를 1분 동안 보여줘도 문제없지만, 게임에서는 실시간으로 처리해야 하기 때문입니다. 이 문제의 해결책은 레이 트레이싱을 고속으로 처리할 별도의 연산 장치를 개발하는 것입니다. 엔비디아가 튜링에 탑재한 RT 코어가 그것으로 과거 소프트웨어적으로 레이 트레이싱을 처리할 때와는 비교할 수 없을 만큼 빠른 속도로 레이 트레이싱 연산이 가능해졌습니다. 엔비디아는 스타워즈 기술 데모를 시연하면서 과거 4개의 GPU로 처리하던 레이 트레이싱을 튜링 GPU 한 개로 더 빨리 처리할 수 있다는 점을 보여줬습니다. 물론 그래도 우리의 눈을 완전히 속일 수는 없지만, 더 진짜 같은 가짜를 구현할 수 있게 된 것입니다. 두 마리 토끼를 노리는 텐서 코어 튜링에서 다른 큰 변화는 인공지능 연산 장치인 텐서 코어가 같이 포함되었다는 사실입니다. 텐서 코어의 연산 능력은 114TFLOPS (16FP)로 현존하는 가장 강력한 인공지능 프로세서 가운데 하나입니다. 최근 GPU는 인공지능 분야에 쓰임새가 점점 늘어나고 있기 때문에 이런 변화는 자연스럽지만, 새로 추가된 텐서 코어가 본래 목적인 게임에는 무용지물이라는 게 문제입니다. 엔비디아는 텐서 코어에 새로운 일감을 줬는데, 바로 이미지 품질을 향상시키는 것입니다. 딥러닝 기법으로 저해상도 사진이나 영상으로 바꾸는 연구가 진행 중인데, 튜링은 아예 실시간으로 3D 그래픽 영상 품질을 높입니다. 게임 속 3D 그래픽은 흔히 계단 현상이라고 부르는 앨리어싱(Aliasing)을 제거하지 않으면 모서리 부분이 매우 지저분하거나 거칠게 보입니다. 이를 제거하기 위해 여러 기술이 개발되었는데, 대표적인 방법이 TAA(Temporal Anti-Aliasing)입니다. 어떤 방법이든지, 기존의 그래픽 연산 유닛을 사용하기 때문에 안티 앨리어싱을 많이 할수록 성능이 낮아졌습니다. 하지만 딥러닝을 위한 텐서 코어를 갖춘 튜링에겐 다른 방법이 있습니다. 딥 러닝 슈퍼 샘플링(Deep Learning Super-Sampling·DLSS)은 그래픽 연산이 아닌 인공지능을 이용해 이미지 품질을 높이기 때문에 3D 연산 능력에 영향을 미치지 않습니다. 결과적으로 텐서 코어를 이용해서 3D 처리 능력을 높인 것과 같은 결과를 얻게 됩니다. 물론 딥러닝 기법으로 이미지 해상도를 높일 경우 기존의 방식과 결과물이 다소 달라 이질적으로 보일 수도 있으나 딥러닝 기반이기 때문에 앞으로 알고리즘을 개선하고 학습을 많이 하면 더 좋은 결과를 얻을 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 그래픽과 인공지능 왕좌 노리는 엔비디아 하지만 신기술에도 대가는 따르게 마련입니다. 이미 그래픽 연산과 병렬 연산을 위해 수천 개의 CUDA 코어를 집어넣은 상태에서 다시 텐서 코어와 RT 코어를 추가하면서 튜링 GPU는 엄청나게 커졌습니다. RTX 2080 Ti는 754㎟ 다이 (die) 면적에 186억 개의 트랜지스터를 집적했으며 RTX 2080/2070 역시 538㎟ 면적에 136억 개의 트랜지스터를 집적해 전 세대 대비 크기가 대폭 증가했습니다. 그러나 게임에서의 성능 향상 폭은 30-40% 수준으로 트랜지스터 증가에 미치지 못하는 수준입니다. 물론 새로운 유닛을 대거 집어넣었기 때문이죠. 이미 업계 1위인 엔비디아가 이런 대가를 치르면서까지 신기술을 집어넣은 이유는 분명합니다. 경쟁자들이 따라오지 못할 정도로 앞서가려는 것이죠. 레이 트레이싱 기술을 지원하는 게이밍 GPU는 현재 엔비디아만 출시했고 앞으로 당분간 엔비디아 이외의 회사는 없을 것입니다. 텐서 코어를 지닌 GPU 역시 마찬가지입니다. 물론 엔비디아의 전략이 통하려면 게임 제작사들의 협조가 필수적입니다. 제작사들이 적극적으로 레이 트레이싱과 DLSS를 적용해야 빛을 볼 수 있는 것입니다. 이미 여러 게임에서 지원을 공언했지만, 얼마나 보편적으로 이용하게 될지는 아직 미지수입니다. 만약 최신 게임에서 널리 사용하는 기술이 된다면 엔비디아의 입지는 한층 더 강화되고 차세대 그래픽과 인공지능에서 선두를 유지할 수 있을 것입니다. 과연 그렇게 될지는 두고 봐야 알겠지만, 현재의 성공에 만족하지 않고 새로운 시도를 하는 IT 기업의 모습은 매우 긍정적으로 보입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

현존하는 가장 무서운 질병으로 꼽히는 알츠하이머. 사람들은 무엇보다도 사랑하는 사람과 가족의 기억이 모두 사라진다는 것에 큰 두려움을 느낀다. 전 세계에서 알츠하이머를 치료할 방법을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되는 가운데, 최근 미국의 연구진은 알츠하이머에 걸린 쥐의 인지능력을 정상에 가깝게 되돌리는데 성공했다는 연구결과를 발표해 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 메이요클리닉 연구진은 쥐의 뇌에서 완전히 죽지도 않고, 동시에 정상 세포로도 기능하지 못하는 일명 ‘좀비 세포’가 알츠하이머 등 퇴행성 신경질환과 연관이 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 알츠하이머에 걸리도록 유전자를 조작한 실험 쥐를 대상으로 실험한 결과, 정식명칭이 ‘노쇠화 세포’(senescent cells)인 좀비 세포가 인지능력과 연관이 있는 해마 등 특정 뇌 부위에 축적되는 것을 확인했다. 이후 연구진이 역시 유전자 조작을 통해 이 노쇠화 세포를 제거하자, 알츠하이머와 관련된 타우 단백질 응집과 기억력 손실 등의 증상이 모두 감소하는 것을 확인했다. 뿐만 아니라 노쇠화 세포가 축적되지 않은 쥐는 축적된 쥐보다 해마 및 대뇌피질 신경세포의 퇴화가 더 느렸고, 기억력 손실도 감소하는 것으로 나타났다. 연구진은 실험쥐의 뇌조직을 정밀 관찰한 결과, 노화가 진행되면서 일반 세포가 노쇠화 세포로 변하는 것은 성상세포(astrocytes)와 소교세포(microglia)의 영향이 크다는 사실을 확인했다. 성상세포와 소교세포는 뉴런의 신호 전달 등 기억력과 인지능력에 중요한 역할을 하는 세포다. 연구진은 “이번 연구결과는 알츠하이머와 같은 퇴행성 신경질환이 나타나기 전 미리 노쇠화 세포를 제거하는 것이 질병의 진행에 큰 영향을 미칠 것이라는 사실을 보여준다”면서 “다만 이번 연구 결과를 사람에게 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것”이라고 설명했다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr