한국에서 학창 시절을 보내고 있거나 보냈던 사람에게 가장 싫어하는 과목이 무엇이냐고 물었을 때 답변은 대부분 한 과목에 수렴한다. 바로 ‘수학’이다. 우리뿐만 아니라 다른 나라에서도 수학에 대해 골머리를 앓기는 마찬가지다. 그래서 뇌과학, 심리학, 교육학적 측면에서 다양한 연구가 이뤄졌다. 기능적 자기공명영상(fMRI)을 활용한 뇌신경과학 연구들에 따르면 수학에 불안을 느끼는 학생들은 수학 문제에 직면했을 때 뇌에서 공포와 통증을 담당하는 편도체는 강하게 활성화되고 논리적 사고와 문제 해결을 관장하는 전전두엽의 활동은 급격히 감소한다. 뇌가 수학을 인지적 과제가 아닌 위협으로 인지해 정보 처리 능력이 마비된다는 것이다. 수학은 규칙, 공식, 중간 계산값을 머리에 동시에 유지하고 조직해야 하는 학문인데 인지심리학 측면에서 보면 인간의 작업기억 용량에는 각자 한계가 있기 때문에 복잡한 연산 과정에서 인지 부하가 이 한계를 초과하면 병목 현상이 발생해 수학을 포기하게 된다고 설명한다. 또 심리 환경적 요인으로 보자면 ‘수학은 재능이 필요해’라는 고정관념이나 편견은 학생들에게 무의식적 고정관념 위협으로 작용해 실제 수행 능력을 저하시키고 학습 과정에서 겪는 한두 번의 실패가 부정적 피드백 루프를 형성해 자아 효능감을 손상시키기 때문이라는 것이다. 이런 상황에서 미국 스탠퍼드대 연구팀은 8~10세 아동 68명을 대상으로 수학 문제를 푸는 동안 뇌의 활동을 살펴본 결과 수학을 못하는 아이들의 뇌는 숫자 자체를 어려워하거나 싫어한다기보다는 수학 문제 풀이 전략을 효과적으로 구사하지 못한다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 9월 22일 자에 실렸다. 일부 아이들은 수학 학습에서 유독 어려움을 겪는다. 발달성 계산장애라고 부르는 이 증상은 지능이나 교육 기회, 감각 기능에 특별한 문제가 없는데도 수 개념과 계산 능력 습득에 지속적으로 심각한 어려움을 겪는 신경발달장애의 일종이다. 미국정신의학회의 DSM-5에 따르면 특정 학습 장애 중 수학 동반 손상으로 분류하고 세계보건기구(WHO)의 ICD-11에서는 발달성 학습 장애 수학 손상 동반으로 구분한다. 그러니 이런 상태가 구체적으로 어떻게 나타나는지 그 이면의 메커니즘은 무엇인지 정확히 알려져 있지 않다. 이에 발달성 계산장애를 겪는 아동을 포함한 8~10세 남녀 아동 68명을 대상으로 수학 문제를 풀 때 어떤 전략을 쓰는지, 뇌가 어떻게 움직이는지를 관찰했다. 그 결과 발달성 계산장애가 있는 아동은 다른 아이들에 비해 여러 가지 수학 문제 풀이 전략을 효율적으로 구사하지 못하는 것으로 나타났다. 여러 가지 특이적 행동이 관찰됐는데 하나의 풀이 방법에서 다른 방법으로 갈아타는 속도가 느렸고 문제 난이도의 변화에 덜 민감한 것으로 확인됐다. 문제가 쉬워지거나 어려워져도 그에 맞춰 접근 방식을 조정하지 못했고 수학 문제 풀이의 경험이 쌓이면 더 나은 방법을 택하게 되는 데 발달성 계산장애 아동들은 그런 일반적 학습 곡선을 보이지 않았다. 특정 뇌 시스템 활동 양상은 발달성 계산장애가 있는 아동과 수학 전략을 더 능숙하게 구사하는 일반 아동을 서로 구분할 수 있게 해준다고 연구팀은 설명했다. 연구팀 관계자는 “이번 연구 결과는 아동기에 수학의 문제 풀이 전략을 사용하는 일과 주의력, 사고, 기억을 조절하는 일에서 지속적으로 겪는 어려움이 발달성 계산장애로 이어질 수 있다”며 “나아가 이번 연구를 바탕으로 아이들의 수학 능력 발달을 예측할 수도 있을 것”이라고 설명했다.

집 안에 굴러다니던 작은 화분에 물을 주는 데 걸리는 시간 단 10분. 이 짧은 시간이 약 한 알보다 더 강력한 건강 비결이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 약물 치료 없이 일상적인 감각 자극과 가벼운 신체 활동을 통해 마음과 몸의 건강을 동시에 챙길 수 있는 ‘비약물적 스트레스 완화법’으로 주목받고 있다. 중국 허난과학기술대와 퉁지대 공동 연구진은 원예 활동이 노년층의 신체와 심리에 미치는 영향을 알아보기 위해 상하이 한 요양시설에 거주하는 평균 68세 여성 100명을 대상으로 실험을 진행했다. 참가자들은 첫날 10분간 실내 화분 15개에 물을 주거나, 같은 시간 동안 컴퓨터 카드 게임(솔리테어)을 수행한 뒤 다음 날 서로 활동을 바꿔 참여했다. 연구진이 활동 전후의 혈압과 뇌파(EEG) 변화를 분석한 결과, 화분에 물을 준 후에는 수축기 혈압과 이완기 혈압이 모두 유의미하게 감소했다. 반면 컴퓨터 게임을 마친 후에는 이러한 혈압 감소 효과가 나타나지 않았다. 원예 활동은 뇌 활동에도 긍정적인 영향을 미쳤다. 참가자들이 화분에 물을 주기 시작한 초기 몇 분 동안 뇌에서는 편안한 상태에서 나타나는 알파파와 함께 집중·깨어 있는 상태와 관련된 베타파가 동시에 증가했다. 이는 뇌가 긴장은 풀린 편안한 상태를 유지하면서도 눈앞의 활동에 몰입하고 있음을 의미한다. 또한 뇌파 장비로 측정한 ‘명상 점수’ 역시 컴퓨터 게임을 할 때보다 식물을 돌볼 때 확연히 높게 나타났다. 설문 조사 결과에서도 참가자들은 원예 활동 후 불안 점수가 낮아졌으며 훨씬 더 이완되고 자연스러운 편안함을 느꼈다고 응답했다. 연구진은 식물을 직접 만지고 물을 주는 과정에서 오감이 자극되고, 가벼운 신체 활동이 수반되는 점이 스트레스 경감과 혈압 안정에 기여했다고 분석했다. 거창한 정원이 없더라도 가정 내 베란다나 거실의 작은 화분을 10분간 돌보는 것만으로도 노년층의 혈압 관리와 마음 안정에 큰 힘이 될 수 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘홍콩 작업치료 저널’에 최근 게재됐다.

알츠하이머병 치료제 ‘레카네맙(제품명 레켐비)’을 한국인 실제 임상 현장에 적용한 결과, 발생한 주요 이상반응의 대부분이 경증이거나 무증상으로 철저한 관리를 통해 안전하게 다룰 수 있는 수준인 것으로 확인됐다. 고려대 구로병원 신경과 강성훈 교수 연구팀(고려대 구로병원 신경과 강성훈 교수/알츠하이머 예방센터장·신재민 전공의, 영상의학과 서상일 교수, 핵의학과 어재선 교수)은 국내 알츠하이머병 환자를 대상으로 레카네맙의 실제 임상 적용 경험과 안전성을 체계적으로 분석한 연구 결과를 발표했다. 그동안 레카네맙의 효과와 안전성은 글로벌 임상시험을 통해 입증되었으나, 아시아 환자를 대상으로 실제 진료 환경에서의 안전성과 이상반응 양상을 심층 분석한 자료는 상대적으로 부족했던 상황이다. 연구팀은 지난 2024년 12월부터 2025년 10월까지 고려대 구로병원 알츠하이머예방센터에서 레카네맙 치료를 시작한 환자 127명을 대상으로 주입 관련 반응(Infusion-Related Reaction), 아밀로이드 관련 영상 이상(ARIA), ARIA 위험요인 및 초기 인지기능 변화를 면밀히 추적 조사했다. 조사 결과, 발열과 전신 쇠약감, 두통 등을 동반하는 주입 관련 반응은 전체 환자의 21.3%에서 발생했으나 대부분 첫 번째 투여 중이거나 직후에 나타났다. 또한 투약 후 추적 MRI 검사를 시행한 환자 102명 가운데 아밀로이드 관련 영상 이상은 8.8%에서 확인되었으며, 대다수가 영상학적으로 경미하거나 임상 증상이 전혀 없는 상태였다. 치료 시작 후 6개월까지 간이정신상태검사(MMSE)로 측정한 인지기능 점수 역시 전반적으로 안정적으로 유지된 것으로 나타났다. 다만, 치료 전 뇌 미세출혈이 많거나 백질변성이 심한 환자의 경우 ARIA 발생 위험이 다소 증가하는 경향을 보였다. 이는 투약 전 환자별 맞춤형 위험도 평가와 치료 중 정기적인 MRI 모니터링이 얼마나 중요한지 시사하는 대목이다. 연구팀은 초기 논문 발표 이후에도 실제 임상에서 레카네맙 치료 환자군을 총 233명까지 확대하여 후속 관찰을 지속했다. 확대된 환자군을 분석한 결과, 주입 관련 반응은 25.3%, 뇌부종이나 삼출을 동반하는 ARIA-E는 4.0%, 뇌 미세출혈 등을 뜻하는 ARIA-H는 8.5%에서 관찰되었다. 이는 앞서 보고된 초기 결과와 전반적으로 유사한 안전성 양상이다. 실제 임상 경험이 축적되고 치료 대상 폭이 넓어졌음에도 새로운 안전성 우려 사항은 나타나지 않았으며, 대다수의 이상반응은 경증이거나 무증상에 그쳐 충분히 관리 가능한 수준임이 거듭 입증됐다. 이번 연구는 표준화된 방법으로 환자의 임상 경과, 혈액 바이오마커, MRI, 아밀로이드 PET 및 인지기능 변화를 장기간 추적하는 연구 코호트인 ‘K-LEARN(Korean Lecanemab Real-world Evidence and Response Network)’을 기반으로 수행됐다. 연구를 총괄한 강성훈 교수는 “이번 성과는 임상시험이 아닌 국내 실제 진료 환경에서 레카네맙을 투여받은 환자들의 치료 경과를 가감 없이 분석했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “치료 전 뇌 MRI를 통한 면밀한 위험도 평가와 정기적인 모니터링이 뒷받침된다면 실제 진료 현장에서도 보다 안전하고 효과적으로 치료를 적용할 수 있을 것”이라고 강조했다. 한편, 이번 분석 결과가 담긴 논문은 ‘한국인 환자를 대상으로 한 레카네맙의 실제 임상 적용: 안전성, ARIA 위험도 및 초기 치료 양상 분석(Real-world implementation of lecanemab in Korean patients at a tertiary memory clinic: Safety, ARIA risk, and early treatment patterns)’이라는 제목으로 알츠하이머협회 국제학술지인 ‘Alzheimer’s ＆ Dementia: Diagnosis, Assessment ＆ Disease Monitoring’에 게재되며 학계의 주목을 받고 있다.

아산사회복지재단(이사장 정몽준) 서울아산병원이 미국 뉴스위크지가 시행한 ‘2027년도 임상분야별 세계 최고 병원’ 조사에서 전체 평가 분야 13개 중 6개가 세계 10위 안에 들었다. 국내 병원 가운데 가장 많은 임상분야가 세계 TOP 10에 진입했다. 서울아산병원은 내분비 분야 세계 2위를 비롯해, 소화기 · 비뇨기 5위, 암 6위, 신경 · 신장 9위를 차지했다. 세계 10위 이내에 6개 분야를 진입시킨 병원은 국내에서 서울아산병원이 유일하며 세계에서도 손에 꼽는다. 국내 1위를 차지한 분야는 내분비, 소화기, 신경, 신장, 심장, 심장수술 총 6개로 국내 최다를 기록했다. 뉴스위크는 글로벌 조사기관인 스타티스타와 함께 ‘2027 임상분야별 세계 최고 병원(World’s Best Specialized Hospitals 2027)’ 평가를 실시했으며, 13개 분야에 대한 최종 결과를 뉴스위크 홈페이지에 17일 발표했다. 이번 평가는 △전 세계 의료종사자 대상 온라인 설문조사 결과(83.5%) △의료기관 국제 인증(10%) △환자자기평가도구(PROM) 시행(6.5%)을 기준으로 이뤄졌다. 서울아산병원 내분비 분야는 뉴스위크 평가를 시작한 이래 7년 연속 세계 5위 안에 들었다. 특히 올해는 세계 2위를 차지하며 국내 병원을 통틀어 뉴스위크가 평가하는 분야에서 역대 가장 높은 순위를 기록했다. 소화기, 암, 신경 분야 역시 7년간 세계 최상위권인 10위 안에 자리했다. 올해 처음 평가를 시행한 신장 분야는 세계 9위에 올랐다. 이 밖에도 정형 11위, 심장 13위, 호흡기 14위, 심장 수술 23위 등 우수한 평가를 받았다. 올해도 예년과 같이 순위가 상승한 분야들이 8개로 많았다. 신경수술 분야는 27단계, 산부인과 11단계, 심장수술 7단계, 호흡기 6단계, 심장 4단계, 내분비·소아 2단계, 비뇨기 분야는 1단계 상승했다. 서울아산병원은 중증질환 치료에 앞장서며 국내는 물론 해외에서도 마지막 희망을 안고 찾아오는 글로벌 병원으로 자리매김해 왔다. 매년 미국, 아랍에미리트, 몽골 등 2만여 명의 외국인 환자가 서울아산병원을 방문하고 있다. 해외 환자뿐 아니라 해외 의학자들도 서울아산병원만의 중증질환 치료 노하우를 배우고자 꾸준히 방문하고 있다. 지난 10년간 서울아산병원을 다녀간 해외 의학자는 90여 국가 3,500여 명으로 집계됐다. 연수를 마친 이들이 자국에서 치료가 힘든 중증 환자들에게 최후의 보루로 서울아산병원행을 권하면서 서울아산병원에 대한 국제적인 신뢰는 나날이 높아지고 있다. 한편 서울아산병원은 질병 치료는 물론 환자 삶의 질까지 고려하는 가치기반의료 체계 구축에 선도적으로 나서고 있다. 환자가 느끼는 불편을 환자자기평가도구(PROM) 등의 평가 체계를 통해 상시 측정하고 이를 진료 현장에 즉시 반영하고 있다. 또한 환자자기평가와 환자경험, 임상질지표 업무를 하나로 융합해 전담 통합 조직을 구축함으로써 환자 중심의 가치기반의료를 확대해 나갈 계획이다. 박승일 서울아산병원장은 “암, 장기이식, 심장 등 중증질환 치료를 선도하는 서울아산병원은 1989년 개원 당시부터 환자 중심 병원을 선언하고 환자 안전과 의료 질을 높이는 데 매진해 왔다. 이러한 노력이 이번 평가에서 6개 분야 세계 10위권 선정이라는 우수한 결과로 이어졌다고 생각한다. 앞으로도 서울아산병원은 환자자기평가 및 환자경험지표 등을 토대로 한 가치기반의료 체계를 구축함으로써 환자 중심의 진료를 강화해나갈 계획이다”라고 말했다. ◇암병원, 국내 암등록 환자 8명 중 1명 치료= 서울아산병원 암병원은 국내 암등록 환자 8명 중 1명이 찾을 만큼 대한민국에서 가장 많은 암환자를 치료하고 있다. 연간 106만 명의 암환자가 찾아오며 1만 8천여 건의 암 수술을 시행한다. 여러 진료과 전문의가 한 곳에 모여 암환자를 보는 다학제 통합진료를 국내 처음 도입했으며 현재 연 5천 8백 명이 넘는 암환자가 다학제 진료를 이용하고 있다. CAR-T센터 및 국내 첫 테라노스틱스 전문센터를 운영하는 등 최신 암 치료 기술을 적극 도입하고, 더 나아가 난치성 암 극복을 위해 2031년 가동을 목표로 중입자치료센터도 준비 중이다. ◇소화기 분야, 고난도 내시경 시술 선도= 서울아산병원 소화기내시경센터는 내시경 시술에서 최고임을 공인받아 세계내시경협회로부터 최우수 내시경센터 인증을 획득했다. 1989년 개소 이후 225만 건이 넘는 내시경 검사와 시술을 진행했고, 특히 췌장과 담도질환을 진단하고 치료하는 내시경적 역행성 담췌관 조영술(ERCP)은 15만 례 넘게 시행했다. 염증성장질환센터는 국내 궤양성 대장염·크론병 환자의 약 20%를 치료하며, 여러 진료과 의료진이 참여하는 국내 최대 다학제 클리닉을 운영해 환자 맞춤치료를 하고 있다. 서울아산병원은 고난도 치료를 위해 한국까지 와야 하는 중동의 중증 환자들을 위해 아랍에미리트 두바이에 UAE아산소화기병원 개원을 앞두고 있다. ◇신경 분야, 급성 신경계 중환자 치료 체계 정립=서울아산병원은 세계 최초로 뇌졸중 응급진료팀을 구성했으며 2017년부터는 뇌졸중을 비롯해 경련 발작, 심폐소생술 후 의식 없음, 두부외상 등에 대응하는 신경비상팀을 운영하고 있다. 신경과 전담 교수 및 전문 간호사로 구성된 신경비상팀은 신경계 응급상황 발생 시 신경과 전문의의 진료를 빠르게 진행시키고 혈액 검사와 뇌영상 검사 결과를 1시간 만에 확인 가능하게 한다. 뇌파 검사와 실시간 판독까지 걸리는 시간도 대폭 줄이고 있다. 신경비상팀의 역할은 응급상황 발생 시 호출 당시에만 그치지 않고 체계적인 장단기 추적 진료로 이어진다. 신경계 응급상황에 대한 상시 위기대응 체계를 구축하고 병원이 안전한 공간으로 자리매김하는 데 핵심 역할을 하고 있다. ◇신장 분야, 신질환 및 말기 신부전 환자 위한 전문 치료 제공= 서울아산병원 신장내과는 인공신장실(혈액투석실, 복막투석실)을 갖추고 신질환 및 말기 신부전 환자들에게 전문적인 치료를 제공하고 있다. 혈액투석실은 음압격리실 등 70여 개 병상에서 신장 기능이 소실된 환자에게 신장을 대체하는 투석 치료를 시행하고 있다. 복막투석실에서는 복막투석을 시작한 환자를 위해 전담 간호사가 복막투석 방법부터 운동, 식이요법, 응급상황 대처법 등을 체계적으로 교육하며 환자가 안전하고 건강한 투석 생활을 영위할 수 있도록 이끌고 있다. 신장내과와 신췌장이식외과가 주축으로 이끄는 서울아산병원 장기이식센터 신장이식팀은 지금까지 8천 례에 달하는 신장이식을 시행하며 말기 신부전 환자들에게 장기 생존과 높은 삶의 질을 보장해 왔다. ◇ 비뇨기 분야, 비뇨기암 수술 4만 건 이상 시행= 서울아산병원 비뇨기암센터는 국내 비뇨기암 환자 10명 중 1명을 치료하며, 한 해에만 7만 명이 넘는 외래 환자를 보고 있다. 2009년 국내 최초로 다학제 통합진료를 도입한 이후 연간 170여 건의 통합진료를 하며 다양한 비뇨기암에 대해 맞춤치료를 제공하고 있다. 서울아산병원 비뇨기암센터는 최근까지 4만 건 이상의 비뇨기암 수술을 시행했다. 그중 전립선암 99%, 신장암 80% 이상 등 대부분의 수술을 최소 침습으로 시행하며 환자들의 합병증과 부작용을 최소화하고 있다. ◇내분비 분야, 내분비질환 극복을 위한 세부 전문클리닉 운영= 서울아산병원 당뇨병센터는 10여 개 진료과 전문의가 속해 있으며, 당뇨병 클리닉과 당뇨망막병증 클리닉을 비롯해 6개의 전문클리닉을 운영하고 있다. 연간 9만 명의 환자를 진료하는데 당뇨병 상담부터 진단, 치료에 이르는 전 과정이 한곳에서 이뤄진다. 환자 진료뿐 아니라 당뇨병 극복을 위한 연구 활동에도 매진하며 네이처(Nature), 셀메타볼리즘(Cell Metabolism), 다이아베티스(Diabetes) 등 당뇨병 분야 세계적 학술지에 연구 결과를 게재했다. 서울아산병원 갑상선팀은 외과, 영상의학과, 병리과, 핵의학과, 이비인후과 전문의로 이뤄져 갑상선암과 갑상선 질환을 치료한다. 연간 2천 명이 넘는 갑상선암 환자가 수술 전 관리와 수술 후 재발 방지 및 전이성 질환에 대한 치료를 받고 있다. 미국, 유럽, 아시아-오세아니아 등 국제 갑상선 학회에도 참석해 서울아산병원의 갑상선 치료 성과를 발표하며 세계적으로 인정받고 있다. 서울아산병원 내분비내과에는 연간 2만 명이 넘는 골다공증 환자가 내원한다. 국내 최대 규모의 환자를 진료하고 있어 다양한 임상 연구도 활발히 진행되고 있다. 기초 및 중개 연구를 통해 골대사 질환도 연구하며 새로운 바이오마커와 치료제 개발의 기반을 마련하고 있다.

며칠 전이었다. 형광펜이란 단어가 도무지 생각나지 않았다. 인공지능(AI)에게 물었다. “특정 내용을 돋보이게 할 때 사용하는 펜을 뭐라고 하지?” 노화로 기억력이 하루가 다르게 나빠지는 걸 체감하는 요즘이다. 대화 중에 ‘그게 뭐였지’, ‘그거 있잖아’ 같은 애매한 말을 하는 경우가 잦아졌다. 이럴 때 스무고개 하듯 가물거리는 기억을 되짚는 수고로움 대신 AI가 금방 원하는 답을 찾아주니 얼마나 편한지. 그런데, 이래도 괜찮은 걸까. 굳어가는 뇌를 자극해 기억을 살리려는 노력을 게을리한 채 매번 AI에게 의존한다면 뇌의 노화는 더 빨라지는 게 아닐까. AI 사용이 일상화하면서 생각의 ‘외주’를 넘어 생각의 ‘포기’를 의미하는 ‘인지적 항복’(cognitive surrender) 개념까지 등장했다. 미국 MIT AI사용 연구위원회는 최근 보고서에서 “학생들이 조금만 어려움을 느껴도 스스로 고민하는 대신 AI에게 답을 맡긴다”면서 실제로 내용을 이해하지 못했는데도 배웠다고 느끼는 ‘학습의 착각’에 빠질 수 있다는 점을 경고했다. 나부터 당장 돌아봐야겠다. 이순녀 수석논설위원

‘반복서열 확장질환’은 유전자 속 특정 문자열이 비정상적으로 길게 반복·증식하면서 뇌나 신경계에 이상을 일으키는 유전질환군이다. 몸의 균형을 잡지 못하는 ‘소뇌실조증’이 대표적이며, 현재까지 이 질환군의 원인으로 알려진 유전자 부위는 56곳에 이르고 계속 새로운 부위가 보고되고 있다. 문제는 기존의 짧은 염기서열 분석 방식으로는 반복서열이 길게 늘어난 구조와 반복 횟수를 정확히 확인하기 어렵다는 데 있었다. 이 때문에 연구에서 원인이 확인된 환자들은 증상이 시작된 뒤 확진까지 평균 8.9년에 달하는 긴 진단 과정을 거쳐야 했다. 이런 가운데, 원인을 찾지 못했던 소뇌실조증 환자들이 하루이틀 만에 반복서열 확장 여부를 확인할 수 있는 새로운 진단 기술이 개발됐다. 국내 연구진이 ‘반복서열(STR) 확장’이 원인인 유전질환 관련 유전자 56곳을 단 한 번의 검사로 동시에 분석하는 기술을 개발했다. 해당 유전자 이상 여부를 확인하는 데 걸리는 진단 기간을 25시간(약 1~2일)으로 단축할 수 있게 된 것이다. 서울대병원 임상유전체의학과 문장섭 교수와 서울의대 생화학교실 배상수 교수 공동 연구팀(공동 제1저자 이승복 교수, 정찬주·김민정 학생)은 기존 검사로도 원인을 밝히지 못했던 소뇌실조증 환자들을 대상으로 이 기술을 적용해, 미진단 환자의 원인을 규명한 연구 결과를 17일 발표했다. 연구팀은 유전자 가위(CRISPR-Cas9)로 이들 56곳 유전자 부위만 선택적으로 절단한 뒤, 3세대 나노포어 시퀀싱으로 긴 서열을 직접 읽어내는 ‘nCATS’ 기법을 최적화했다. 여기에 복잡하게 늘어난 유전자 패턴을 자동으로 판독·시각화하는 자체 소프트웨어 ‘STRiker’를 결합해, 단 한 번의 검사로 56곳을 동시에 정밀 분석하는 플랫폼을 완성했다. 환자 혈액에서 얻은 DNA 5㎍만 있으면 검사가 가능하며, DNA 추출(2시간)과 라이브러리 제작(5시간), 시퀀싱(18시간)까지 총 25시간이면 끝난다. 이후 STRiker를 이용한 전산 분석은 수 분 만에 완료된다. 연구팀이 기존 최신 유전자 검사로도 원인을 찾지 못했던 소뇌실조증 환자 37명에게 이 플랫폼을 적용한 결과, 전체 환자의 32.4%에 해당하는 12명에서 새롭게 질병 원인 유전자를 찾아냈다. FGF14에서 4명, ATXN8OS·NOP56·RFC1에서 각 2명, PRNP·NOTCH2NLC에서 각 1명의 반복서열 확장이 확인됐다. 이 중 PRNP 반복 확장은 아시아인에서는 처음 보고된 사례다. 나머지 25명은 이번 검사에서도 원인이 확인되지 않아 추가 연구가 필요한 상태로 남았다. 연구팀은 진단된 환자의 가족을 대상으로 추가 검사를 시행해 5개 가족, 6명의 친척에서도 동일한 유전자 이상을 규명하며 조기 진단과 유전상담의 기회를 제공했다. 이 기술은 유전자를 인위적으로 복제·증폭하지 않고 원형 그대로 읽어내, 유전자 작동을 켜고 끄는 일종의 스위치 역할인 ‘DNA 메틸화’ 상태까지 함께 분석할 수 있다는 것도 강점이다. 실제로 연구팀은 NOTCH2NLC 유전자의 반복서열 확장 두 가계를 분석해, 어머니에게서 자녀로 전달될 때 반복 길이는 더 길어졌지만 메틸화도 함께 늘어나 자녀는 오히려 증상이 나타나지 않는 현상을 확인했다. 이는 일부 반복서열 확장질환에서는 반복 길이뿐 아니라 메틸화 상태까지 함께 확인하는 것이 질환 발현 양상을 이해하는 데 도움이 될 수 있음을 보여준다. 이번 연구는 실제 미진단 환자의 원인을 규명했다는 점에서 의미가 있다. 특히 소뇌실조증뿐만 아니라 다른 반복서열 확장질환 전반의 진단에도 확장 적용할 수 있다는 점에서 의의가 크다. 문장섭 교수(임상유전체의학과)는 “그동안 여러 검사를 거치고도 원인을 찾지 못했던 미진단 소뇌실조증 등 반복서열 확장질환 환자들에게 새로운 진단 기회를 제공한 연구”라며 “앞으로 이 기술을 통해 더욱 많은 환자들이 수년에 걸친 진단 여정을 거치지 않고 신속하고 정확한 진단을 받게 되기를 기대한다”고 말했다. 한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF 14.1)’ 최신호에 게재됐다.

지난 5일 27년 동안 중증 자폐스펙트럼장애(ASD) 아들을 헌신적 사랑으로 돌봐 많은 사람의 눈시울을 붉히게 만든 ‘피터팬 아빠’ 전경철 작가가 세상을 떠났다. 전 작가의 생전 활동이 여러 방송 프로그램에 의해 알려지면서 자폐에 대한 우리 사회에 대한 관심이 높아지고 있다. 자폐는 사회적 의사소통과 상호작용에 어려움을 겪고 제한적이고 반복적인 행동을 특징으로 하는 대표적인 신경 발달 장애다. 다양한 유전적 원인이 보고됐지만 어떤 공통적인 생물학적 원리 때문에 질환이 발생하는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다. 이런 상황에서 국내 연구진이 원인 유전자만 1200개가 넘는 자폐 스팩트럼 장애의 공통된 분자적 특징을 밝혀내고 복잡한 유전적 다양성을 하나의 분자 지도 위에서 이해할 수 있는 길을 열었다. 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단, 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동 연구팀은 자폐 스펙트럼 장애 위험 유전자 돌연변이를 가진 세계 최대 규모의 생쥐 모델을 분석한 결과, 다양한 유전자 변이를 두 가지 유전자 활성 상태(전사체)로 설명할 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 9월 18일 자에 실렸다. 연구팀은 시냅스 기능, 유전자 발현 조절, 세포 내 신호 전달 등 서로 다른 생물학적 기능에 관여하는 자폐 위험 유전자 17종을 선정해 각 유전자에 돌연변이가 있는 생쥐 모델을 구축했다. 그 다음 총 1008개의 뇌 전전두엽 RNA 시퀀싱 데이터를 분석해 뇌 전체 유전자 발현 양상을 종합적으로 비교했다. 분석 결과 서로 다른 유전자 변이를 가진 생쥐들은 변이 유전자 종류에 관계없이 두 가지 공통된 전사체 상태로 수렴됐다. 그룹1 모델은 신경세포 간 신호 전달을 담당하는 시냅스 유전자 발현은 감소했지만 유전자 발현 조절 유전자와 RNA 가공 유전자 발현은 늘어났다. 반대로 그룹2 모델은 시냅스 유전자 발현이 증가하고 유전자 발현 조절과 RNA 가공 관련 유전자 발현은 줄었다. 연구팀에 따르면 발병 원인이 되는 유전자는 다르지만 분자 수준에서는 유전자 발현이 두 가지 일정한 패턴으로 나타났다. 두 그룹은 약물 반응성에서도 차이를 보였는데 항우울제인 플루옥세틴과 기분안정제인 리튬을 각각 투여한 결과 그룹1은 약물 투여 후 여러 유전자의 분자적 이상이 일관되게 회복됐다. 그러나 그룹2는 유전자마다 반응이 달라 같은 약물에도 회복성 반응이 나타나지 않았다. 환자의 유전자 분자 상태에 따라 같은 치료제를 투여해도 반응이 다르게 나타날 수 있다는 것이다. 이는 환자 맞춤형 정밀 치료 연구의 기반이 될 것으로 기대된다. 연구팀은 단일핵 RNA 시퀀싱 기술과 유전자 상호 연관성 분석을 통해 추가 검증했다. 그 결과 동일한 분자 패턴이 일관되게 확인됐고 자폐 생쥐모델과 실제 자폐인의 뇌 전사체 데이터에서도 유사한 분자패턴이 관찰됐다. 김은준 IBS 연구단장은 “자폐는 원인 유전자가 매우 다양해 개별 유전자 연구만으로는 공통의 발병 원리를 이해하는 데 한계가 있었는데 이번 연구는 다양한 유전적 원인을 공통된 분자적 특징으로 해석하는 새로운 연구 틀이 제시했다는 데 의미가 있다”며 “자폐 치료 후보 물질에 대한 비교 및 평가 연구가 보다 체계화될 것으로 기대한다”고 말했다.

20~30년 전까지만 해도 ‘독서’가 취미라고 이야기하면 “학생한테 책 읽기가 어떻게 취미가 될 수 있냐”며 타박을 받곤 했다. 스마트폰과 소셜 미디어(SNS)로 인해 책 읽는 사람이 줄어들면서 좋아하는 분야, 흥미를 느끼며 읽을 수 있는 책으로 재미를 붙여 보라는 조언도 나오고 있지만 독서율을 높이기에는 역부족이다. 학부모들은 자녀가 책 읽는다고 하면 입시에 도움이 되는 고전 같은 책 읽기를 권하다 보니 아이들이 책 읽기에 의무감을 느껴 오히려 책을 더 멀리하게 된다는 지적도 나오고 있다. 실제로 그래픽 노블이든 만화든 웹소설이든 간에 재미로 읽는 독서가 뇌 구조를 바꿔 치매 위험까지 낮춰준다는 조사 결과가 나와 눈길을 끈다. 영국 케임브리지대 정신의학과, 행동 및 임상 신경과학 연구소와 카밀라 왕비가 설립한 독서 자선단체 ‘퀸스 리딩 룸’ 공동 연구팀은 독서가 뇌를 건강하게 유지해 인지 기능과 정신 건강에 긍정적 영향을 미친다고 17일 밝혔다. 단, 의무감에 하는 독서가 아닌 재미를 느끼는 자발적 독서일 때만 나타나는 현상이다. 이 연구 결과는 정신의학 분야 국제 학술지 ‘정신보건 의학’ 9월 16일 자에 실렸다. 연구팀은 설문조사, 종단 연구, 뇌영상 촬영, 행동 실험 등 다양한 방식으로 수행된 기존 연구들을 한데 모아 비교했다. 방법론이 다른 연구들이 같은 방향을 가리키는지 확인하기 위해서였다. 즐기는 독서의 강력한 힘을 보여주는 가장 확실한 근거는 연구팀이 중국 푸단대와 함께 수행한 연구로 미국 청소년 뇌인지발달(ABCD) 연구에 참여한 9~11세 청소년 1만 243명을 2년 이상 추적한 분석 결과였다. 실험 대상자 중 절반이 넘는 51.8%가 3~10세 사이에 재미로 책을 읽기 시작했는데 이들은 책을 읽지 않은 아이들보다 주의력, 억제 조절 능력, 작업 기억, 일화 기억에서 더 나은 성적을 보였고 학업 성취도도 높은 것으로 나타났다. 또 정신 건강 문제와 주의 산만 증상은 적었고 수면 시간은 길고 스크린 사용 시간은 짧았다. 독서의 효과 모든 연령대에서 나타나뇌 자기공명영상(MRI) 촬영에서는 구조적 차이가 확인됐다. 조기 독서 집단은 언어와 인지, 정서 조절을 담당하는 상측두이랑, 좌측 각이랑, 안와전두피질, 시상 등의 피질 면적과 부피가 더 컸다. 이런 차이는 나이와 성별, 사춘기 진행 정도, 인종, 가족 구조는 물론 부모의 학력과 가구 소득까지 모두 통제한 뒤에도 그대로 유지됐다. 독서 효과가 가정의 경제적 지위나 부모의 교육 수준과는 상관없다는 의미다. 노년기 독서 효과는 더 뚜렷하게 나타났다. 55세 이상 5437명을 5년간 추적한 연구에서 독서를 자주 한 사람은 인지 장애가 생길 확률이 유의하게 낮았다. 65세 이상 801명을 평균 4.5년간 추적한 연구에서도 신문, 잡지, 책을 읽는 습관이 알츠하이머병 발병 위험을 33% 낮췄고 75세 이상 469명을 평균 5.1년간 추적한 연구에서도 독서가 치매 위험을 35% 낮추는 것으로 확인됐다. 64세 이상 1962명을 14년간 관찰한 연구에서는 주 1회 이상 책을 읽는 습관이 학력 수준과 관계없이 인지 기능 저하를 늦췄다. 독서가 뇌를 바꾼다는 직접적인 단서도 있다. 7~11세 난독증 아동 11명에게 8주간 글자와 단어를 떠올리고 소리 내 읽고 따라 쓰게 하는 훈련을 시켰더니 읽기 능력이 향상됐고 좌측 방추이랑과 해마, 쐐기앞소엽의 회백질 부피가 함께 늘었으며 이 변화는 훈련 이후에도 계속 유지됐다. 특히 소설 읽기는 타인을 이해하는 능력에 영향을 미쳤다. 19~26세 26명이 문학 작품을 읽는 동안 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌를 관찰한 결과 사회적 내용이 풍부한 대목에서 배내측 전전두피질이 활발해졌다. 실제로 소설을 자주 읽는 사람일수록 사회 인지 능력이 뛰어난 것으로 조사됐다. 성인에겐 스트레스 완화아이들에겐 학업성적 향상“만화책을 읽는 것도 좋아”성인에게 즐기는 독서는 스트레스 완화 효과가 컸다. 한 조사에서 성인 5명 중 2명꼴로 책이 긴장을 푸는 최고의 방법으로 나타났다. 책으로 위안을 찾는다는 응답(35%)이 와인(31%), 목욕(10%)보다 훨씬 컸다. 퀸스 리딩 룸이 2024년 의뢰한 신경과학 조사에서는 소설을 단 5분만 읽어도 스트레스가 최대 20% 줄고 집중력과 문제 해결 능력이 향상되는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 바버라 사하키안 영국 케임브리지대 교수는 “독서는 뇌 건강을 지키고 중요한 인지 능력을 키우며 웰빙을 높이는 훌륭한 방법으로 어린 시절부터 권장하는 것이 좋지만 시작하기에 너무 늦은 나이란 없고 노년까지 평생에 걸쳐 이득을 준다”고 설명했다. 사하키안 교수는 “무엇을 읽는지는 중요하지 않다”며 “아이들이 정말 재미있어할 소재를 찾는 것이 중요한 만큼 TV 프로그램이나 게임이 통로가 될 수 있고 만화책과 그래픽 노블은 소설보다 덜 부담스러워 훌륭한 입문서가 된다”고 덧붙였다.

과학기술 발전에도 불구하고 아직 암을 정복하지는 못하고 있다. 국내 사망률 1위가 여전히 암이라는 사실만 봐도 알 수 있다. 암으로 인한 사망 상당수는 원발 종양 때문이 아닌 다른 장기로의 전이 때문이다. 그래서 암 전이에 대한 연구는 활발하지만 암이 원래 발생한 조직에서 벗어나 낯선 장기에 도달한 다음 어떻게 적응하고 정착하는지는 여전히 명확히 알려져 있지 않다. 이런 상황에서 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 연구팀은 장기별 주변 조직을 재현한 배양 시스템을 만들어 대장암 세포의 전이 초기 적응 과정과 간 전이 대장암의 취약점을 규명했다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈’에 실렸다. 연구팀은 장기에서 세포를 제거하고 세포외기질만 남겨 만든 하이드로젤에 환자에게서 추출한 대장암 세포를 넣어 배양 시스템을 만들었다. 세포외기질은 세포를 둘러싸 지탱하고 세포 표면의 수용체와 상호작용해 세포 성장과 생존에 영향을 주는 물질이다. 장기마다 세포외기질이 다르기 때문에 사람과 조직 성분이 유사하고 충분한 양을 확보할 수 있는 돼지의 대장, 간, 폐, 뇌로 4종의 배양 재료를 만들었다. 연구팀은 동일한 암세포가 서로 다른 장기에서 어떤 변화가 나타나는지 확인했다. 연구 결과 배양 재료에 따라 종양 덩어리의 형성 정도와 유전자 작동을 조절하는 ‘후성유전적 변화’가 다르게 나타났다. 암세포가 주변 조직에 따라 어떤 유전자를 활성화할지 조절하며 적응해 간다는 뜻이다. 특히 간 조직 배양 재료에서는 유전자 작동을 조절하는 단백질 생성이 늘었고 이를 억제하자 종양 덩어리가 형성되는 비율이 줄어드는 것이 확인됐다. 실제로 암세포의 생존 신호 수신기 역할을 하는 단백질을 차단하는 약물을 주입하자 암세포 생존율은 크게 줄어드는 것이 관찰됐다. 조승우 교수는 “이번 연구는 다양한 암종으로 확대해 환자의 암이 특정 장기로 전이됐을 때의 취약점을 파고드는 맞춤형 치료 개발에 도움이 될 것”이라며 “면역세포까지 함께 배양되는 시스템을 만들어 장기별 암세포와 면역세포의 상호작용을 살펴보고 면역항암제의 효과와 독성을 평가하는 데 활용할 계획”이라고 밝혔다.

성인 인간의 뇌는 약 1.4㎏으로 체중의 2%에 불과하지만 섭취하는 에너지의 약 20%를 소모한다. 약 860억개의 신경세포가 시냅스를 통해 100조개 이상의 방대한 연결망을 형성하고 새로운 것을 배우거나 경험할 때마다 신경세포 간 연결이 새로 생성되거나 물리적으로 강화되는 신경가소성까지 갖추고 있다. 그래서 인간의 뇌는 우주에서 가장 복잡한 구조물로 불리기도 한다. 이런 작은 ‘소우주’인 사람의 뇌를 직접 실험할 수가 없기 때문에 인간과 생물학적으로 비슷해 뇌를 자유자재로 조작하고 관찰하기도 쉬운 생쥐로 실험하는 경우가 많다. 미국 스탠퍼드대 정신의학·행동과학과, 생명공학과, 심리학과, 의대 신경외과, 병리학과, 스탠퍼드 신경과학 연구소 및 바이오-X, 스페인 바스크 인지·뇌·언어 연구센터, 바스크 과학 재단 공동 연구팀은 뇌의 절반 이상이 제거된 생쥐에게 인간 세포로 키운 3차원 뇌 유사 조직 ‘뇌 오가노이드’를 이식하자 대뇌 피질의 90% 이상이 인간 뇌 세포로 채워지는 것을 확인했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 9월 17일 자에 실렸다. 인간 뇌 발달 연구는 살아 있는 사람의 뇌 조직에 직접 접근하기 어렵다는 근본적 한계가 있다. 그래서 줄기세포를 이용한 뇌 오가노이드를 생쥐에 이식함으로써 인간 신경세포가 실제 생체 안에서 어떻게 작동하는지 탐구할 수 있고 관련 질환과 잠재적 치료법을 연구할 수 있다. 문제는 머리뼈 안 공간이 작고 숙주인 생쥐의 뇌 신경세포가 이식된 인간 뇌 세포에 대해 면역 반응을 일으킬 수 있다는 점이다. 이런 상황에서 연구팀은 발생 초기에 대뇌피질을 이루는 세포만 골라서 제거해 신피질과 해마가 대부분 사라지고 인간 세포를 이식했을 때도 거부 반응 없이 자랄 수 있는 면역결핍·대뇌피질 결손 생쥐 29마리를 만들었다. 이 생쥐들의 뇌는 일반 생쥐 뇌의 절반 이하 수준이었다. 생후 5~17일 된 면역결핍·대뇌피질 결손 생쥐에게 인간 유도만능줄기세포로 30~60일 키운 인간 대뇌피질 오가노이드를 이식했다. 이후 자기공명영상(MRI), 단일핵 RNA 시퀀싱, 칼슘 이미징, 공간전사체 분석으로 이식 조직 전체의 신경 활동을 측정했다. 또 인공지능 기반 자발 행동 분석, 보행 분석, Y자 미로 작업기억 과제, 공포 조건화, 사회성 및 감각 검사도 실시했다. 그 결과, 이식 조직은 29마리 중 86.2%에서 살아남았고 이식 3개월 뒤에는 생쥐 대뇌피질 조직의 91.9%를 인간 뇌 조직이 차지한 것이 확인됐다. 생쥐 뇌 곳곳에 연결됐고 척수까지 신경 돌기를 뻗었고 이식 조직에서는 임신 2분기 후반 태아 수준의 다양한 피질 세포가 나타났다. 특히 기존 이식법보다 ‘5층 투사 신경세포’가 3배 이상 많았고 ‘폰 에코노모 신경세포’와 유사한 세포도 발견됐다. 행동 검사에서 이식된 뇌 세포는 Y자 미로 작업기억 과제를 상당한 수준으로 수행했지만 공포 조건화 학습 능력은 떨어지는 것으로 확인됐다. 조직에 산소가 충분히 공급되지 않는 저산소 손상 뒤 일반 생쥐와 달리 이식 생쥐는 걸음걸이가 달라지는 현상이 관찰됐다. 연구를 이끈 세르지우 파슈카 스탠퍼드대 교수는 “소두증이나 발달 초기의 심각한 허혈성 손상에 대한 치료 방법 및 치료제 개발에도 도움이 될 것으로 기대한다”고 설명했다.

루이소체치매는 알츠하이머병 다음으로 흔한 퇴행성 치매 중 하나로 환시, 렘수면행동장애, 인지기능 변동 등이 나타난다. 같은 루이소체치매라도 나타나는 증상과 질병의 진행 경과가 크게 다르다는 특징이 있다. 루이소체치매 환자의 뇌에서는 기저핵의 도파민 결핍, 대뇌 기능 저하, 베타아밀로이드 축적 등이 관찰된다. 하지만 이러한 변화가 어떤 순서로 발생하고 진행하는지에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않았다. 이런가운데 환자마다 증상과 진행 경과가 크게 달랐던 루이소체치매가 서로 다른 두 가지 경로로 진행한다는 연구 결과가 나왔다. 세브란스병원 신경과 정석종, 연세대 의과대학 생리학교실 박찬욱 교수 연구팀은 루이소체치매가 아밀로이드 축적과 도파민 신경계 퇴행 중 무엇이 먼저 나타나는지에 따라 두 가지 진행 유형으로 나뉜다고 15일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘브레인(Brain, IF 12.6)’에 게재됐다. 연구팀은 루이소체치매 환자 83명의 아밀로이드 양전자방출단층촬영(PET)과 도파민 운송체 PET 영상에서 아밀로이드 축적, 뇌관류, 기저핵 도파민 결핍 정도를 분석했다. 이어 인공지능 분석기법을 활용해 이러한 뇌 변화가 어떤 순서로 나타나는지 살펴 질병의 진행 경로를 추정했다. 루이소체치매의 진행 과정은 크게 두 가지 유형으로 구분됐다. 첫 번째 유형은 아밀로이드 축적이 먼저 나타난 뒤 뇌관류가 감소하고 기저핵의 도파민 결핍이 이어지는 경로였다. 두 번째 유형은 기저핵 도파민 결핍이 먼저 발생한 뒤 뇌관류 저하와 아밀로이드 축적이 뒤따르는 경로였다. 두 유형은 질병의 진행 순서뿐 아니라 임상 증상과 뇌영상에서도 뚜렷한 차이를 보였다. 아밀로이드 축적이 먼저 시작된 환자군은 알츠하이머병과 유사한 형태의 뇌위축과 높은 아밀로이드 축적을 보였다. 반면 도파민 결핍이 먼저 시작된 환자군에서는 렘수면행동장애와 환시가 더 흔했으며, 특히 뇌의 특정 영역이 상대적으로 보존되는 루이소체치매의 전형적인 영상 특징이 더 뚜렷하게 나타났다. 정석종 교수는 “이번 연구를 통해 루이소체치매가 아밀로이드 병리가 먼저 진행하는 유형과 도파민 신경계 퇴행이 먼저 진행하는 유형으로 구분될 수 있다는 것을 확인했다”며 “환자마다 다른 증상과 진행 경과를 이해하는 데 중요한 근거가 될 뿐만 아니라 향후 환자의 병리적 특성을 고려한 맞춤형 치료와 임상시험 설계에도 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

정상→인지저하→경도장애→치매발병 20년 이상 걸쳐 서서히 진행 뇌 변화되는 40대부터 미리 막아야병 걸리기 쉬운 유전자 보유해도 난청 등 14가지 위험요인 관리 땐최대 45% 예방하거나 진행 늦춰 누구나 나이가 들면 ‘치매 공포증’을 갖고 있다. 치매유병률을 연령별로 보면 65~69세 2.2%, 70~74세 4.9%, 75~79세 10.9%, 80~84세 24.4%이지만 85세 이상은 55.5%로 2배를 훌쩍 뛰어넘는다. 90~94세는 61%, 95세 이상이 되면 79.5%에 달한다. 국내 65세 이상 치매 환자는 95만 5584명(중앙치매센터 2025년 기준), 치매관리 비용만 26조원에 달한다. 치매는 알츠하이머병, 뇌혈관성, 루이소체형, 전두측두엽형, 파킨슨병형 등 종류가 많지만, 알츠하이머병이 전체 치매의 약 60% 이상을 차지한다. 치매라는 용어는 일본을 중심으로 환자에게 수치심을 준다며 ‘인지증’ 또는 ‘인지기능장애’로 부른다. 치매는 하루 아침에 발생하지 않는다. 정상→주관적 인지기능저하(SCD)→경도인지장애(MCI)→인지증(치매) 단계를 20년 이상 서서히 거친다. 대표적인 치매인 알츠하이머병은 뇌에 아밀로이드 베타(Amyloid-β)와 타우라는 이상 단백질이 축적되면서 발생한다. 이 단백질들이 신경세포를 손상시키고 뇌 위축과 인지기능 저하 유발까지 보통 20~30년 걸린다. MCI 환자는 매년 약 10~15%가 치매로 진행된다. 정상 노인의 치매 진행률이 1~2%라는 점을 감안하면 매우 높다. 결국 MCI 환자 중 약 80%가 6년 안에 치매를 겪는 셈이다. MCI에서 치매로 진행이 높은 경우는 고령이거나 기억력 장애 두드러짐, 뇌 MRI검사에서 뇌위축 소견, 치매 유전인자 ApoE4(아포지질단백질 E4)를 가지고 있음 등이다. 그러나 치매는 이제 ‘발병 후 대응’에서 ‘선제적 예방 및 조기 관리’로 패러다임이 바뀌고 있다. 매년 9월 21일이 ‘치매 극복의 날’로 지정된 것도, 뇌 변화가 본격화되는 40대부터 식습관과 생활습관을 점검하고 대비하라는 전문가 조언도 이 같은 이유 때문이다. 치료약도 빠르게 진화하고 있다. 과거에는 이미 손상된 신경전달물질의 작용을 보조해 증상 진행을 일시적으로 늦추는 치료에 의존했지만, 최근 원인 물질인 아밀로이드 베타를 직접 제거하는 항아밀로이드 β항체 치료제(레카네맙, 도나네맙 등)가 등장해 병태 자체에 조기 개입하는 길이 열렸다. 다만 이들 신약도 인지기능 저하가 뚜렷해진 중증 단계에서는 효과를 기대하기 어렵다. 경도인지장애나 초기 치매에서만 투여가 가능하다. 한 번 악화된 뇌 신경세포는 되돌릴 수 없어 경도인지장애 단계, 나아가 40대부터 선제적 관리가 필요하다. 치매는 유전적 요인이 약 40~50%를 차지한다. 그중 가장 강력한 위험 유전자는 ‘APOEε4(아포지단백 Eε4)’다. 부모로부터 APOEε4 대립유전자를 1개 물려받은 경우 발병 위험이 정상인보다 4~6배, 양쪽 부모에게 모두 받은 경우는 위험성이 20배 이상 치솟는다. 최근 일본 니가타대 연구진은ε4보다 발병 위험을 최대 51배까지 높이는 ‘APOE ε7’ 유전자를 새롭게 발견했다. 하지만 유전적 인자를 가졌어도 생활 습관을 바꾸는 것만으로도 발병 위험을 대폭 낮출 수 있다는 연구 결과가 잇따르고 있다. 미국 포인터(U.S. POINTER)의 임상 연구와 핀란드 핑거(FINGER)의 연구에 따르면, 치매 고위험군 노인을 대상으로 식생활 지도, 유산소 운동, 인지기능 훈련, 심혈관 관리 등 종합적인 생활습관 개입을 시행한 결과 인지기능 저하가 대폭 억제되고 개선됐다. 특히 위험 유전자인 APOEε4를 보유해도 개선 효과가 동일했다. 영국의 저명 의학지 ‘랜싯(Lancet)’ 위원회가 발표한 보고서에 따르면, 난청, 고혈압, 당뇨, 비만, 흡연, 과도한 음주, 운동 부족, 우울, 사회적 고립, 시력 저하 등 14가지 수정 가능한 위험 요인을 적극 관리할 경우 전체 치매의 최대 45%를 예방하거나 발병·진행을 늦출 수 있는 것으로 분석됐다.

지난주 중증 자폐스펙트럼장애(ASD) 아들을 향한 헌신적 사랑으로 많은 사람의 눈시울을 붉히게 만든 ‘피터팬 아빠’ 전경철 작가가 세상을 떠났다. 전 작가의 별세로 자폐스펙트럼장애에 대한 우리 사회의 관심이 높아지고 있다. 자폐스펙트럼장애를 가진 사람은 남들이 놓치는 세부적 사안에 집착한다든지 얼굴보다 특정 패턴에 집중하기도 하고 감각이 지나치게 예민하거나 무뎌지기도 한다. 그러나 그 이면의 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았다. 복잡한 지시문을 듣고 따라야 하는 기존 실험으로는 말을 거의 하지 않거나 지적장애를 동반한 중증 자폐스펙트럼증후군을 가진 사람들이 연구에서 빠져 있었기 때문이다. 미국 보스턴대 정신의학 및 뇌과학과, 대학원 신경과학과, 시스템 신경과학 연구센터 공동 연구팀은 생쥐 실험에서 쓰던 행동 과제를 온라인 비디오게임으로 바꿔 중증 자폐인까지 측정하는 데 성공했다고 14일 밝혔다. 이를 통해 자폐인들은 정보가 많아질수록 통합 잡음이라는 메커니즘 때문에 지각에 이상이 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 9월 11일 자에 실렸다. 연구팀은 ‘지오드’라고 이름 붙인 보석 찾기 게임을 만들었다. 화면 가운데 아바타를 누르면 좌우 양쪽에서 보석 모양의 빛이 2.5~3초 동안 짧게 깜박인다. 더 많이 반짝인 쪽을 고르면 보석은 가방 속으로 들어가고 틀리면 보석이 바위 속으로 사라지도록 했다. 핵심은 이 규칙을 실험에 참가하는 자폐인들에게 알려주지 않는다는 것이다. 생쥐 실험에서처럼 참가자들은 성공과 실패라는 피드백을 통해 규칙을 스스로 알아내게 했다. 총 200회 시행 중 처음 10회는 좌우 차이가 10대 0 또는 9대 1로 뚜렷하게 나타났고 이후 190회에서는 평균 7대 3 비율로 난이도를 높였다. 컴퓨터 마우스 조작이 쉽지 않은 자폐인들을 위해 태블릿 터치스크린으로도 할 수 있게 했다. 연구팀은 11~17세 청소년 308명을 화상으로 연결해 각자의 집에서 게임을 하게 했다. 이 중 212명은 자폐 진단자, 96명은 자폐가 없는 그들의 형제자매였다. 보호자는 사회적반응척도(SRS-2), 바인랜드 적응행동척도(VABS-3) 등 4종 설문에 응답하도록 했다. 200회 실험을 모두 마치고 정확도 61.6% 이상을 달성하는 기준을 통과한 비율을 살펴봤다. 그 결과, 비자폐 형제자매 92.9%, 적응행동 점수가 높은 자폐 청소년 90.6%, 적응행동 점수가 낮은(VABS-3 75점 미만) 자폐 청소년도 75.8%였다. 여기에는 VABS-3 50점 미만인 ‘중증 자폐’ 범위에 드는 이들도 포함된 것으로 나타났다. 눈에 띄는 것은 쉬운 연습 구간에서는 일반인과 자폐인 사이에서 차이가 없었으나 본 자극으로 넘어가는 순간 정확도가 급락한 뒤 회복되는 과정에서 자폐 참가자는 회복이 느렸고 최고 정확도 도달 비율도 낮았다. 연구팀은 이 같은 결과를 신호탐지이론에 기반한 계산 모델로 분석했다. 그 결과 ‘통합 잡음’ 값이 비자폐군 0.072, 고적응 자폐군 0.101, 저적응 자폐군 0.138로 나타났다. 이에 대해 연구팀은 빛을 감지하는 능력 자체가 떨어지는 것이 아니라 여러 신호를 보고 하나의 판단으로 묶는 단계에서 오차가 커진다는 뜻이라고 설명했다. 섬광 수가 적을 때는 티가 나지 않다가 정보가 쏟아질수록 판단이 급격히 흐트러진다는 것이다. 연구팀은 장단기기억 구조의 인공신경망에 같은 게임을 학습시키고 가우스 잡음을 주입하고 관찰했다. 인공신경망은 잡음이 없을 때는 11번째 시행에서 85.5% 정확도에 도달했지만 잡음을 키우자 학습 속도와 최종 성적이 함께 떨어지며 자폐 참가자의 학습 곡선과 똑같아졌다. 연구를 이끈 벤저민 스콧 보스턴대 교수는 “이번 연구는 말이 없거나 지적장애를 동반해 그동안 연구에서 배제됐던 자폐인까지 참여시켜 자폐 메커니즘을 탐구했다는 점에서 의미가 크다”며 “자폐의 지각 이상은 감각을 못 느껴서가 아니라 정보를 시간에 걸쳐 합산하는 단계의 잡음 때문이며 그 잡음은 적응기능 손상 정도를 잘 반영한다”고 설명했다.

토마토 페이스트를 석달간 먹은 중년에게서 인지능력 향상이 관찰됐다는 연구 결과가 나왔다. 스페인 연구진은 최근 학술지 ‘항산화제’(Antioxidants)에 게재한 논문에서 붉은 토마토에 함유된 라이코펜이 건강한 성인의 인지능력을 향상할 수 있다고 밝혔다. 연구진은 중년(40~55세) 성인 42명에게 석달 동안 매일 토마토 페이스트 35g을 먹였다. 연구는 교차 설계로 진행돼 절반은 첫 3개월간 토마토 페이스트 35g이 포함된 하루 식단을 먹었고, 나머지 절반은 라이코펜이 적게 포함된 ‘저(低)라이코펜 식단’을 먹었다. 첫 3개월 이후 1개월의 휴지기 이후 교차로 토마토 페이스트를 먹었던 집단이 이후 3개월간 ‘저라이코펜 식단’을, 나머지 절반은 토마토 페이스트 식단을 먹었다. 휴지기 처음 3주는 평소대로 먹고, 마지막 1주는 다음 단계를 위해 다시 저라이코펜 식단으로 돌아가 초기화했다. 라이코펜은 당근의 베타카로틴처럼 식물이 생성하는 노랑~빨강 계열 색소인 카로티노이드 계열의 색소다. 특히 체내 활성산소를 제거하는 능력이 탁월한 항산화 물질로, 염증을 줄여주고 세포가 스스로 항산화 효소를 만들도록 유도한다. 특히 분자 구조상 혈액뇌장벽(뇌로 들어가는 물질을 걸러내는 혈관 장벽)을 통과할 수 있어 뇌에도 항산화 효과가 작용할 수 있을 것으로 여겨졌다. 이번 실험은 이러한 가설을 임상적으로 확인하기 위한 목적이었다. 토마토에는 라이코펜이 풍부한데, 익힌 토마토 1컵에는 약 7300마이크로그램(㎍), 생토마토에는 4600㎍이 들어 있다. 익힌 토마토에 더 풍부한 이유는 수분이 빠져 같은 용량에 더 많은 토마토가 농축되는 동시에 열이 세포벽을 무너뜨려 흡수가 쉬워지기 때문이다. 라이코펜은 지용성이라 올리브유나 아보카도처럼 지방과 함께 먹으면 체내에서 흡수가 더 빨라진다. 붉게 잘 익은 토마토에 라이코펜이 많고 덜 익거나 녹색인 토마토에는 거의 없다. 7개월의 식단 기간이 끝난 뒤 연구진은 참가자 혈액에서 뚜렷한 변화를 측정했다. 토마토 식단에서 라이코펜 농도가 눈에 띄게 높아졌다. 인지능력 검사에서는 토마토 섭취 시 집중 수행 점수, 처리 속도, 얼굴-이름 연결 등에서 점수가 향상됐다. 참가자 중 14명을 대상으로 한 뇌 영상 촬영에서도 뇌 네트워크 전반의 연결성에 변화가 관찰됐다. 다만 뇌 영상 분석은 표본이 작고 통계적 유의미성이 다소 부족했다고 연구진은 단서를 달았다. 이번 테스트가 블라인드로 진행되지 않았다는 점도 한계점으로 지적됐다. 참가자나 연구진 모두 누가 토마토 페이스트를 먹고 있는지 아는 상태에서 연구가 진행돼 인지능력 검사에 영향을 미쳤을 가능성을 논문 저자들도 배제하지 못했다. 그렇더라도 토마토에 든 라이코펜 같은 생리활성 물질이 뇌 건강에 영향을 미칠 수 있다는 가설을 소규모 임상 연구에서 어느 정도 확인했다는 데 의미가 있다. 따라서 실제로 토마토 페이스트가 뇌 건강과 인지능력 향상에 도움이 되는지 확인하기 위해서는 더 큰 규모의 임상시험과 실제 작용 원리를 규명하는 후속 연구가 필요하다.

스마트폰과 소셜미디어(SNS)로 소통을 하는 경우가 많다 보니 사람을 직접 대면하는 경우가 점점 줄면서 상대의 비언어적 신호를 알아차리지 못하는 사람들이 늘고 있다. 다시 말하면 ‘눈치 없는’ 사람들이 많아지고 있다는 말이다. 이런 상황에서 사람이 일일이 지시를 내리지 않아도 인공지능(AI)이 사람의 반응을 빠르게 알아채 스스로 행동을 고치는 기술이 등장했다. 카이스트 뇌인지과학과, 마이크로소프트(MS)연구소 아시아 공동 연구팀은 사람의 뇌파를 이용해 AI를 실시간으로 원하는 대로 작동시킬 수 있는 차세대 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술 ‘신경 가치 정렬’(NVA)를 개발했다고 10일 밝혔다. 뇌파로 사람과 AI의 인지적 불일치를 포착해 AI가 사람의 목표에 맞춰 행동을 수정하는 기술로 ‘눈치 빠른 AI’가 등장했다고 볼 수 있다. 이번 연구 결과는 사이버네틱스 분야 국제 학술지 ‘IEEE 트랜잭션스 온 사이버네틱스’ 에 실렸다. AI를 원하는 목표에 맞춰 작동시키기 위해서는 사람이 무엇을 원하는지 정확히 파악하도록 해야 한다. 생성형 AI의 경우 예전 컴퓨터 프로그래밍을 할 때처럼 프로그램 언어를 따로 배울 필요 없이 자연어로도 명령이 가능하지만 원하는 바를 정확히 프롬프트해야 하고 미세 조정이 필요하기도 하다. 이처럼 AI는 주로 사람의 말, 행동, 몸짓 등 외부 정보를 바탕으로 의도를 추정했다. 그렇지만 같은 행동이라도 목적이 다른 경우가 적지 않다. 물컵을 집더라도 마시기 위한 것인지 다른 사람에게 건네려는 것인지 구분이 쉽지 않다. 이런 ‘목적-행동 모호성’ 때문에 AI가 사람의 의도를 잘못 이해하면 다시 명령하거나 행동을 교정해야 한다. 연구팀은 사람이 예상과 다른 상황에 맞닥뜨렸을 때 뇌에서 무의식적으로 발생하는 ‘예측 오차’에 주목했다. 뭔가 잘못된 행동을 보면 뇌에서는 자기도 모르게 ‘이게 아닌데’라는 신호가 발생한다. 연구팀은 AI가 목표 자체를 잘못 이해했을 때 나타나는 ‘보상 예측 오차’와 목표는 맞지만 행동 과정이나 방식이 예상과 다를 때 나타나는 ‘상태 예측 오차’로 구분했다. 연구팀은 실험 대상자에게 AI가 작업하는 모습을 지켜보게 하면서 실시간 뇌파(EEG)를 측정했다. 관찰 결과 실제로 목표 자체를 잘못 이해했을 때와 행동 방식이 잘못됐을 때 사람의 뇌는 서로 다른 신호를 보낸다는 사실을 확인했으며 두 가지 오류가 동시에 발생했을 때 나타나는 뇌파 패턴도 발견했다. 연구팀은 이를 바탕으로 딥러닝으로 뇌파만으로 사람이 AI 행동을 어떻게 받아들이고 있는지를 구분하는 기술을 개발했다. 사람의 뇌 신호를 AI에 실시간으로 전달해 스스로 행동을 고치도록 한 ‘신경 가치 정렬 기반 인간-AI 시너지’ 알고리즘을 만들었다. 상태 예측 오차가 감지되면 AI는 “원하는 목표는 맞지만 방법이 잘못됐다”고 판단해 재빨리 행동 방식을 바꾸고, 보상 예측 오차가 나타나면 “목표 자체를 잘못 이해했다”고 판단해 사람이 원하는 것이 무엇인지 다시 찾게 한 것이다. 시뮬레이션 결과 갑자기 목표나 행동이 바뀌어야 하는 불확실한 상황에서도 기존 방식보다 빠르게 변화에 적응하는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 기술은 가정이나 산업 현장에서 사용되는 피지컬 AI 로봇이 사용자의 의도를 보다 자연스럽게 파악하고 행동을 조정하는 데 활용될 수 있다. 또 자율주행차가 운전자의 생각을 빠르게 반영하거나 말을 하거나 몸을 움직이기 어려운 환자가 의료·재활 로봇을 제어하기도 하고 학생의 인지 상태에 맞춰 학습을 돕는 기술로도 확장될 수 있다. 연구를 이끈 이상완 카이스트 석좌교수는 “이번 연구는 눈에 보이는 행동 결과만으로 인간의 의도를 추정하던 기존 방식에서 벗어나 뇌 인지 신호를 읽어 반응할 수 있음을 보여줬다”며 “향후 피지컬 AI, 자율주행, 정밀 맞춤형 교육, 의료용 로봇, 인간-컴퓨터 상호작용 등 인간과 AI의 협업이 필요한 다양한 분야로 확장할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

사춘기와 임신, 폐경은 여성의 생애에 걸쳐 나타나는 세 번의 주요 호르몬 전환기로 뇌에 상당한 영향을 미친다. 그러나 이 세 단계가 공통된 메커니즘을 따르는지 아니면 각기 다른 방식으로 뇌를 바꾸는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 사춘기와 임신기의 뇌 변화를 다룬 연구는 축적돼 왔지만 폐경기, 갱년기와 관련된 종단 연구는 지금까지 세계적으로 한 편에 그쳤고 그마저 해마 한 부위에 국한돼 있었다. 네덜란드 암스테르담대 의료센터(UMC) 정신의학과, 라이덴대 뇌·인지 연구소와 심리학 연구소, 로테르담 에라스무스대 사회·행동과학부 공동 연구팀은 구조적 자기공명영상(sMRI)으로 세 전환기의 뇌를 동일한 방법으로 분석한 결과, 폐경기 여성의 뇌 변화가 사춘기·임신기와 극명한 대조를 보인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 자연과학 전 분야를 다루는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 9월 10일 자에 실렸다. 연구팀은 서로 다른 세 집단, 모두 1095명의 뇌를 각각 두 차례씩 촬영해 비교했다. 한 여성을 사춘기부터 폐경까지 따라간 것이 아니라, 각 시기에 해당하는 별개의 집단을 같은 잣대로 나란히 잰 방식이다. 사춘기와 임신 집단은 네덜란드 라이덴대에서, 폐경 집단은 영국 UK 바이오뱅크에서 자료를 얻었다. 이번 연구의 핵심은 대조군 설계에 있다. 여기에 같은 기간 아무 일도 겪지 않은 대조군 108명, 40명, 723명을 붙였다. 나이가 같은 대조군을 통해 뇌 변화가 그 사건 때문인지 아니면 그저 나이를 먹었기 때문인지 갈라낼 수 있게 한 것이다. 그 결과 초경과 임신을 겪은 여성은 같은 기간 그 일을 겪지 않은 또래보다 대뇌 회백질이 뚜렷하게 줄었다. 대조군은 같은 기간 유의미한 변화가 없었다. 첫 아이든 둘째든 감소 폭에는 차이가 없었다. 주목할 부분은 사춘기와 임신이 닮은 곳과 갈리는 곳이 함께 나타났다는 점이다. 전전두엽·두정엽·측두 연합피질 등 고차 인지를 담당하는 영역에서는 두 시기의 감소 폭이 서로 다르지 않았다. 반면 감각운동 영역과 대상피질에서는 사춘기가 임신보다, 임신이 폐경보다 크게 줄어드는 뚜렷한 위계가 나타났다. 섬엽 일부에서는 사춘기에서만 나타나는 독자적인 변화 궤적이 확인됐다. 대뇌피질 74개 영역 가운데 절반 이상에서 사춘기와 임신은 서로 다른 양상을 보였다. 폐경은 정반대였다. 두 차례 촬영에서 모두 폐경 전이었던 여성과 모두 폐경 후였던 여성은 회백질이 꾸준히 줄어든 반면 그 사이에 폐경을 지난 여성은 감소가 멈춘 것처럼 나타났다. 연구팀은 이를 두고 세 전환기가 호르몬 변화에 대한 단일하고 획일적인 반응이 아니라 각기 다른 패턴의 뇌 구조 변화와 연관돼 있다고 해석했다. 호르몬이 급증하는 사춘기·임신에서는 회백질 감소가 가속되고, 호르몬이 급감하는 폐경에서는 노화에 따른 감소가 오히려 둔화되는 방향이라는 것이다. 회백질이 줄었다는 것이 뇌가 손상됐다는 뜻은 아니다. 신경과학계에서는 사춘기의 회백질 감소를 쓰지 않는 신경 연결을 정리해 회로를 효율화하는 ‘시냅스 가지치기’ 과정으로 이해해 왔다. 이번 연구에서 임신기 변화가 집중된 곳도 설전부와 상측두구 등 사회적 인지를 담당하는 영역이었다. 연구팀은 이런 변화가 모성 양육 행동과 아이와 애착을 뒷받침하는 적응적 리모델링일 수 있다고 밝혔다. 폐경기 여성이 흔히 ‘브레인 포그’와 인지 저하를 호소하고 알츠하이머병 환자의 3분의 2가 여성이라는 점 때문에 폐경은 오랫동안 뇌가 나빠지는 시기로 인식돼 왔다. 연구팀은 이번 연구에서 적어도 대뇌피질 부피라는 지표에서는 폐경 전환기가 위축이 가속되는 시기로 보이지 않는다는 결과를 제시했다. 다만 연구팀은 구조 영상만으로는 이것이 가소성이 높아진 것인지 단순히 노화가 늦춰진 것인지 판단할 수 없으며, 그것이 기회인지 취약성인지도 알 수 없다고 선을 그었다. 연구를 이끈 소피 반트호프 네덜란드 UMC 박사는 “여성은 전 세계 인구의 절반을 차지하지만 신경과학 연구에서 여전히 크게 과소대표돼 있다”며 “여성만을 대상으로 한 연구는 전체의 2~6%에 불과하고 성별을 분석 변수로 다룬 연구는 5%에 못 미치는 만큼 세 전환기의 뇌 변화를 하나의 동일한 분석 틀에 놓고 비교했다는 점에서 이번 연구 의미가 크다”고 설명했다.

매일 아침 전 세계에서 소비되고 버려지는 커피 찌꺼기가 미래 뇌 질환 치료를 위한 핵심 바이오소재로 변신할 가능성이 열렸다. 고려대 구로병원 신경과 김치경 교수 공동연구팀(구로병원 의생명연구센터 두현명 연구교수, 공주대학교 신소재공학부 최종섭 교수)은 버려지는 커피 찌꺼기에서 만든 나노소재가 세포 내 활성산소를 줄이고 신경계 세포의 성장과 분화에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인했다고 7일 밝혔다. 이번 연구는 단순한 환경 폐기물의 업사이클링을 넘어, 임상 신경과학과 신소재공학의 성공적인 융합 사례로 주목받고 있다. 연구팀은 커피 찌꺼기와 시금치로부터 나노 크기의 탄소 입자인 ‘탄소점(Carbon Dots)’을 각각 제작해 특성을 비교·분석했다. 탄소점은 생체적합성이 뛰어나 차세대 바이오·의료 분야 소재로 활발히 연구되는 물질이다. 실험 결과, 커피 찌꺼기에서 추출한 탄소점이 시금치 유래 탄소점보다 우수한 항산화 효과를 나타냈다. 특히 가장 높은 농도에서 커피 찌꺼기 탄소점의 항산화 활성은 64.39%에 달해, 대표적인 항산화 물질인 비타민C(69.15%)의 수치에 근접한 저력을 과시했다. 연구팀은 이어 다양한 신경계 세포로 분화할 수 있는 인간 신경전구세포에 커피 찌꺼기 탄소점을 처리해 세부적인 변화를 관찰했다. 그 결과 세포 손상의 주범인 활성산소가 효과적으로 줄어들었으며, 탄소점의 농도가 높아질수록 신경전구세포가 ‘성상교세포’로 분화하는 경향이 뚜렷해졌다. 성상교세포는 뇌와 척수에서 신경세포를 보호하고 주변 환경을 안정적으로 유지하는 데 필수적인 핵심 세포다. 특히 인위적으로 산화스트레스를 유발한 가혹한 환경에서도 커피 찌꺼기 탄소점의 효능은 빛을 발했다. 산화스트레스 속에서 탄소점을 함께 처리하자 성상교세포로의 분화가 다시 촉진되었으며, 신경독성과 염증 반응을 유발하는 주요 유전자들의 발현은 크게 감소했다. 이는 커피 찌꺼기 탄소점이 단순한 항산화 작용을 넘어, 염증 반응을 완화하고 세포 보호 단백질의 발현 및 관련 신호전달계를 활성화하는 다중 복합 작용을 수행함을 입증한다. 김치경 교수는 “매일 버려지는 커피 찌꺼기가 신경세포를 보호하는 바이오소재로 재탄생할 수 있음을 확인한 매우 흥미로운 결과”라며 “세포 내 활성산소를 줄이고 신경계 세포의 성장과 분화에 긍정적인 영향을 미치는 만큼, 향후 난치성 신경재생 분야로 연구 범위를 적극 확대할 계획”이라고 포부를 밝혔다. 두현명 교수 역시 “단순 폐기물에 불과했던 커피 찌꺼기에서 의료·바이오 분야 활용의 실마리를 찾았다는 데 큰 의의가 있다”며 “세포가 스트레스를 받는 악조건 속에서도 염증을 낮추고 세포를 보호하는 능력이 확인된 만큼, 실제 임상 및 상용화 가능성을 검증하기 위한 후속 연구를 차질 없이 이어가겠다”고 덧붙였다. 이번 연구 성과는 재료·화학·바이오 분야의 세계적인 권위이자 미국화학회(ACS)가 발행하는 국제학술지인 ‘ACS Applied Materials ＆ Interfaces’에 ‘인간 신경전구세포의 성상교세포 분화를 위한 산화환원 조절 바이오소재로서의 커피 찌꺼기 유래 탄소점(Spent Coffee Grounds-Derived Carbon Dots as Redox-Modulating Biomaterials for Astrocytic Differentiation of Human Neural Progenitor Cells)’이라는 제목으로 게재되며 학계의 공인된 평가를 받았다.

카이스트 생명과학과 김재경 교수가 ‘2026 아시아 젊은 과학자 펠로십’ (AYSF) 펠로우에 선정됐다. AYSF는 싱가포르 비영리기관 퓨처 사이언스가 기초과학 분야에서 뛰어난 연구 성과와 새로운 연구 분야를 개척할 잠재력을 갖춘 연구자를 매년 12명씩 선정해 1인당 2년간 총 10만 달러(약 1억 4000만원)의 연구비를 지원하는 펠로십이다. 김 교수는 한양대 생체공학과를 졸업하고 카이스트 바이오및뇌공학과에서 박사 학위를 취득했다. ‘잠과 꿈이 우리의 기억과 창의성을 어떻게 만드는가’를 연구하는 신경과학자다. 김 교수는 자는 동안 뇌가 깨어 있을 때의 경험과 학습 내용을 어떻게 정리해 오래가는 기억으로 만드는지를 연구해 왔다. 특히 수면 중 나타나는 뇌 활동이 학습과 기억 형성뿐 아니라 뇌 손상 후 기능 회복에 어떤 역할을 하는지 밝혀 왔다.

카이스트 생명과학과 김재경 교수가 ‘2026 아시아 젊은 과학자 펠로십’(AYSF) 펠로우에 선정됐다. AYSF는 싱가포르 비영리기관 퓨처 사이언스가 운영하는 민간 펠로십이다. 생명과학, 물리과학, 수학 및 컴퓨터과학 등 기초과학 분야에서 뛰어난 연구 성과와 새로운 연구 분야를 개척할 잠재력을 갖춘 연구자를 매년 12명씩 선정해 1인당 2년간 총 10만 달러(약 1억 4000만원)의 연구비를 지원한다. 김 교수는 한양대 생체공학과를 졸업하고 카이스트 바이오및뇌공학과에서 박사학위를 취득한 뒤 미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF), 샌프란시스코 재향군인 병원에서 박사후 연구원으로 활동했다. ‘잠과 꿈이 우리의 기억과 창의성을 어떻게 만드는가’를 연구하는 신경과학자인 김 교수는 자는 동안 뇌가 깨어 있을 때의 경험과 학습 내용을 어떻게 정리해 오래가는 기억으로 만드는지를 연구해 왔다. 특히 수면 중 나타나는 뇌 활동이 학습과 기억 형성뿐 아니라 뇌 손상 후 기능 회복에 어떤 역할을 하는지 밝혀왔다. 김 교수는 “매일 잠을 자고 꿈을 꾸지만, 꿈이 왜 필요한지, 잠자는 뇌가 어떻게 새로운 생각을 만들어내는지는 아직 풀리지 않은 질문이 많다”며 “이번 AYSF 선정을 계기로 수면과 꿈이 기억과 경험을 새롭게 연결하고 창의적인 생각으로 이어지는 원리를 밝히는 도전적인 연구를 이어갈 것”이라고 말했다. 한편 올해 AYSF 펠로우 중 국내 연구자는 김 교수 이외에 신미경 성균관대 교수도 선정됐다. 이에 앞서 2023년 최경수 고등과학원 교수, 2024년 강지형 서울대 교수, 2025년 박성준 서울대 교수, 정인지 고등과학원 교수가 AYSF 펠로우에 선정된 바 있다.

비만 치료제 위고비의 주성분인 세마글루티드를 투여한 늙은 생쥐의 수명이 약 12% 늘었다는 연구 결과가 나왔다. 기억력과 근육 기능도 개선돼 단순히 살이 빠져 나타난 효과만은 아닐 가능성이 제기됐다. 최근 미국 버클리 캘리포니아대 대니카 첸 교수 연구팀은 이런 내용의 연구 결과를 국제학술지 네이처에 발표했다. 세마글루티드는 식욕을 억제하고 혈당을 낮추는 GLP-1 수용체 작용제다. 당뇨병 치료제 오젬픽과 비만 치료제 위고비의 주성분으로 쓰인다. 연구팀은 사람으로 치면 노년에 해당하는 20개월령 암컷 생쥐에게 세마글루티드를 매일 주사했다. 그 결과 약을 투여하지 않은 생쥐의 중앙수명은 742일이었지만 세마글루티드를 맞은 생쥐는 834일로 늘었다. 92일, 약 12.4% 더 오래 산 셈이다. 신체 기능도 달라졌다. 세마글루티드를 투여한 생쥐는 낯선 공간을 더 활발히 탐색하고 미로에서 탈출구 위치를 더 잘 기억했다. 회전봉에서 버티거나 러닝머신을 달리는 능력도 향상됐고 혈당 조절 능력도 좋아졌다. 연구팀은 이 같은 변화가 단순히 음식 섭취량이 줄어든 결과인지 확인하기 위해 먹이를 24% 적게 준 생쥐들과 비교했다. 두 집단 모두 체중과 체지방이 비슷하게 감소했고 노화에 따른 운동·근육 기능 저하도 완화됐다. 하지만 탐색 행동과 공간 기억력, 혈당 조절에서는 세마글루티드 투여군이 더 좋은 결과를 보였다. 몸속에서도 변화가 확인됐다. 세마글루티드를 투여한 생쥐는 기억을 담당하는 뇌 해마에서 새로운 신경세포 생성이 늘었고, 노화와 관련된 만성 염증과 노화세포 지표는 감소했다. 미토콘드리아 기능과 손상된 단백질을 관리하는 능력도 개선됐다. 연구팀은 세마글루티드가 소식의 효과를 일부 모방하면서 섭취 열량 감소만으로는 설명하기 어려운 노화 억제 효과까지 낸 것으로 분석했다. 다만 이번 결과를 사람에게 그대로 적용해서는 안 된다. 실험은 특정 품종의 늙은 암컷 생쥐만을 대상으로 진행됐으며 수컷 생쥐에서도 같은 결과가 나오는지는 확인되지 않았다. 연구팀은 GLP-1 계열 약물이 사람의 노화와 수명에도 영향을 미치는지 확인하려면 고령자를 대상으로 한 장기간의 임상 연구가 필요하다고 밝혔다.