아이, 사망 5개월 전 두피 찢겨 봉합수술계모, 의료진에 “아이가 넘어져 다쳤다”“다리 다쳐 아이 쉬어야” 어린이집 퇴소시켜계모 “술 취했었다”며 조사서 심신미약 주장겨우 세 살난 의붓아들을 마구 때려 복부 파열과 뇌출혈로 숨지게 한 혐의로 받는 30대 계모가 전날 구속된 데 이어 아이의 친부도 학대 방조 혐의로 수사를 받고 있다. 계모는 아이를 볼 때마다 아이가 닮은 친모가 생각나 화가 난다며 아이를 무자비하게 폭행했고 아이는 계모가 부를 때마다 무릎을 꿇고 앉았다고 목격자들이 진술했다. 계모는 경찰 조사에서 술에 취해 그런 일을 저지른 것이라며 심신미약을 주장한 것으로 전해졌다. 사인은 복부파열… 세 살 온몸 만신창이뇌출혈에 찍힌 상처, 고인 혈흔 지속학대 23일 경찰에 따르면 서울경찰청은 전날 서울 강동구 천호동에서 의붓어머니 이모(33)씨에게 마구 맞아 사망한 세 살 아동의 친부 A씨를 아동학대 방조 혐의로 입건했다. 경찰은 숨진 아동을 이씨가 학대하는데도 A씨가 이를 방조한 혐의가 있다고 봤다. A씨는 사건이 발생한 지난 20일 오후 2시 30분쯤 “아이가 숨을 쉬지 않는다”며 119 신고를 접수했었다. 경찰은 아동이 같은 날 오후 8시 33분쯤 사망하자 이씨를 긴급체포하는 한편 친부 A씨에 대해서도 학대 관련 혐의점이 있는지 조사해왔다. 경찰은 A씨가 학대 방조뿐 아니라 학대에 직접 가담한 정황이 있는지도 함께 수사하는 것으로 전해졌다.숨진 아동은 사건 발생 약 5개월 전에도 두피가 찢어지는 상처를 입고 봉합 수술을 받았던 것으로 알려졌다. 당시 계모 이씨는 의료진에게 “아이가 넘어져 다쳤다”고 말한 것으로 전해졌다. 지난 9월 말에는 “아이가 다리를 다쳐 전치 6주 진단을 받아 쉬어야 한다”며 숨진 아동을 어린이집에서 퇴소시킨 사실도 드러났다. 피해 아동이 어린이집에 실제로 등원한 기간은 하루뿐이었던 것으로 파악됐다. 국립과학수사연구원은 숨진 아동의 직접적 사망원인이 직장(대장)파열로 추정된다는 구두소견을 전날 경찰에 전달했다. 이외에도 뇌출혈 흔적, 찍힌 상처, 고인 혈흔 등 지속·반복적 학대가 의심되는 소견이 다수 발견된 것으로 알려졌다.계모 “애 보면 친모 생각나 화가 나”“친딸 낳은 7개월 전부터 아이 말라가” 숨진 아동 친부의 직장 동료는 MBC와 인터뷰에서 “(계모가) 친모를 닮은 아이를 볼 때마다 친모 생각이 나서 너무 화가 난다고 했다”면서 “계모가 아기를 부르면 아기가 무릎을 꿇고 앉았다”고 전했다. 또 “계모가 친딸을 낳은 7개월 전부터 통통했던 아이가 점점 말라갔다”고 덧붙였다. 아이는 지인에게 8개월 동안 지냈다가 1년 6개월 전 친부와 계모에게 간 것으로 파악됐다. 경찰은 계모 이씨의 범행 동기와 사건 당시의 음주 여부를 비롯해 숨진 아동에 대해 학대가 지속된 기간 등을 조사하고 있다. 집에서는 부러진 식탁 의자와 효자손이 발견돼 학대에 사용됐는지 여부를 확인하기 위해 경찰은 유전자 감식을 맡긴 상태다. 아이에 대한 학대는 최근 두 달간 심해진 것으로 추정됐다. 이씨는 경찰 조사에서 “술에 취해 있었다”며 심신미약을 주장한 것으로 알려졌다. 경찰은 또 숨진 아동의 친모 등을 불러 참고인 조사를 이어가고 있다. 경찰 관계자는 “사건 이전 숨진 아동에 대한 아동학대 신고가 접수된 이력은 없다”면서 “현재 종합적으로 수사를 벌이고 있다”고 밝혔다.

국내 연구진이 그동안 수수께끼로 남아 있던 알츠하이머 치매 환자의 후각 상실 비밀을 밝혀냈다. 더 빨리 알츠하이머를 진단할 수 있는 실마리가 될 것으로 전망된다. 대구경북과학기술원 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀은 한국뇌연구원, 네덜란드 마스트리히트대 의대 연구진과 함께 알츠하이머 환자의 후각 상실 원인을 밝혀냈다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뇌 병리학’에 실렸다. 연구팀은 네덜란드 뇌은행에서 사후 기증된 알츠하이머 환자 6명과 일반인 7명의 후각망울 조직을 분양받았다. 후각망울은 대뇌 반구 전두엽 아래쪽에 기다란 풍선 모양으로 부풀어 있는 부위로 후각신경이 포함돼 있다. 연구팀은 후각망울과 후각 사구체의 해부학적 구조변화 관찰과 후각 신경세포의 베타아밀로이드, 미세아교세포, 신경전달물질 발현 변화를 평가하기 위해 면역화학적 분석도 실시했다. 후각 사구체는 후각 망울에서 후각 신경세포 다발들과 접하는 부위이다. 연구팀은 알츠하이머 치매 환자들에게서는 후각망울이 쪼그라든 형태학적 손상과 함께 후각 신경세포 곳곳에 베타아밀로이드 단백질이 축적된 것을 확인했다. 문 교수는 “말초 후각신경계와 중추 후각신경계가 만나 시냅스를 이루는 후각사구체와 후각망울 손상이 알츠하이머 치매 발병과 관련이 있다는 것을 알아냄으로써 새로운 조기진단법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

전국 치매역학조사 자료에 따르면 2017년 기준 국내 치매환자는 약 70만명이다. 2050년에는 303만명까지 증가할 것으로 예상된다. 전체 치매환자의 약 70%는 알츠하이머가 원인으로 기억력과 인지능력 저하, 우울증과 감각기능 장애를 겪는다. 이 때문에 치매를 조기에 진단해 대응하는 것이 무엇보다 중요하다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공, 네덜란드 마스트리히트대 공동연구팀은 알츠하이머 치매 환자의 후각상실 원인을 밝혀냈다고 22일 밝혔다. 이번 기술을 통해 새로운 알츠하이머 치매 치료와 진단법을 개발할 수 있을 것으로 보인다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뇌 병리학’에 실렸다. 알츠하이머 치매 환자의 90% 이상은 후각상실을 겪는데 정확한 병리학적 원인은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 네덜란드 뇌은행에서 사후 기증된 알츠하이머 치매 환자 6명과 일반인 7명의 후각망울 조직을 분양받았다. 후각망울은 대뇌 반구 전두엽 아래 쪽에 기다란 풍선 모양으로 부풀어 있는 부위로 후각신경이 포함돼 있다. 연구팀은 후각망울과 후각 사구체의 해부학적 구조변화 관찰과 후각 신경세포의 베타아밀로이드, 미세아교세포, 신경전달물질 발현 변화를 평가하기 위해 면역화학적 분석도 실시했다. 후각 사구체는 후각 망울에서 후각 신경세포 다발들과 접하는 부위이다. 그 결과, 연구팀은 알츠하이머 치매 환자들에게서는 후각망울이 쪼그라든 형태학적 손상과 함께 후각 신경세포 곳곳에 베타아밀로이드 단백질이 축적된 것을 확인했다. 후각 신경세포가 모여있는 신체부위가 손상되고 알츠하이머 치매 유발 단백질인 베타아밀로이드가 축적됨으로써 신경세포인 시냅스 밀도가 줄고 신경전달물질이 억제돼 후각을 상실하게 된다는 것이다. 문제일 DGIST 교수는 “이번 연구를 통해 그동안 밝혀지지 않았던 알츠하이머 치매와 후각상실의 병리학적 메커니즘을 규명했다”라며 “말초 후각신경계와 중추 후각신경계가 만나 시냅스를 이루는 후각사구체와 후각망울 손상이 알츠하이머 치매 발병과 관련이 있다는 것을 알아냄으로써 새로운 조기진단법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

치매의 일종인 알츠하이머병의 발병을 누군가는 운명으로 받아들일 수도 있다. 하지만 미국 매사추세츠종합병원 정신의학과 전문의이자 영양 전문가인 우마 나이두 박사는 “그렇지 않다”면서 “뇌 건강에 관여하는 여러 변수 중에는 어떤 음식을 먹느냐는 것도 있다”고 밝혔다. 미국 NBC 계열 매체인 투데이닷컴의 16일자 보도에 따르면, 실제로 각종 영양소가 풍부한 다양한 음식을 먹으면 뇌 건강을 증진시켜 ‘브레인 포그’(머리에 안개가 낀 듯 멍한 느낌이 지속돼 생각과 표현을 분명하게 하지 못하는 상태)를 막고 나중에 신경 질환의 발병마저 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 이는 나이두 박사의 조언으로, 그는 이달 ‘알츠하이머병 인식의 달’을 맞아 뇌 건강을 위해 꼭 먹어야 할 식품 5가지를 공유했다. 베리류 블루베리나 라즈베리와 같은 베리류는 기억 기능을 향상하고 뇌의 건강한 노화를 촉진하는 항산화물질과 기타 영양소를 함유하고 있다. 또한 섬유질과 비타민 그리고 미네랄 함량이 높아 장내 미생물(마이크로바이옴)을 건강하게 유지하고 체내 염증을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다. 이에 따라 나이두는 아침 식사에 신선한 베리류를 넣어 먹을 것을 권장한다. 올리브유 흔히 엑스트라 버진 올리브 오일로 불리는 압착 올리브유를 섭취하면 알츠하이머병의 발병 위험을 낮추는 데 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 이는 올리브유 속 식물 화합물이 뇌의 자연적인 세포 정화 과정인 자가포식(autophagy·세포 속의 불필요하거나 기능이 저하된 세포 소기관을 분해하는 메커니즘)을 도울 수 있기 때문이다. 나이두는 “올리브유를 수제 샐러드드레싱에 넣거나 가지각색의 채소 위 직접 뿌리면 이런 혜택을 얻을 수 있다”고 조언한다. 녹색채소 시금치나 근대와 같은 녹색채소는 엽산 함량이 높아 한 끼 식사에 훌륭한 첨가 재료라고 나이두는 말한다. 비타민B9의 일종인 엽산을 제대로 섭취하지 못하면 치매나 우울증과 같은 신경·정신질환으로 발전할 가능성이 크다. 오메가3 오메가3 지방산은 뇌세포의 기능을 지원해 알츠하이머병의 발병 위험을 줄이는 데 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 나이두는 “자연산 연어나 멸치류와 같이 지방이 풍부한 생선만이 아니라 각종 견과류나 씨앗도 오메가3를 섭취할 수 있는 훌륭한 공급원이 될 수 있다”고 설명한다. 향신료 나이두는 “강황과 후추, 계피, 샤프란, 로즈메린 그리고 생강 등 다양한 향신료는 음식에 색과 향을 더할 뿐만 아니라 뇌 건강 개선에 좋고 심지어 기분을 좋게 해주는 효과도 있다”고 설명한다. 나이두는 뇌 건강의 증진을 위해 식사를 준비할 때 베리(Berries)와 올리브유(Olive oil), 녹색채소(Greens), 오메가3(Omega-3s) 그리고 향신료(Spices)의 맨 앞 철자를 딴 보고스(BOGOS)를 기억하고 선택할 것을 추천했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

일부 기생충은 숙주의 뇌에 직접 감염되거나 혹은 신경계를 조종해서 숙주의 행동을 조종한다. 예를 들어 고양이를 종숙주로 삼는 톡소플라스마는 쥐에 감염되면 뇌를 조종해 쥐가 과잉 행동을 하거나 고양이도 두려워하지 않게 행동을 바꾼다. 중간 숙주를 조종해 기생충이 종숙주에 잘 전달되게 하는 것이다. 곤충에 감염되는 기생성 곰팡이 가운데는 숙주를 높은 곳에 매달리게 하는 것들이 많다. 숙주가 죽은 후 곰팡이 포자가 바람을 타고 넓게 퍼질 수 있기 때문이다. 이런 방식으로 포자를 퍼트리는 기생 곰팡이 중 하나가 파리와 초파리에 감염되는 엔토모프토라 무스캐 (Entomophthora muscae)다. 그런데 코펜하겐 대학과 스웨덴 농업 대학의 과학자들은 여기서 끝이 아니라는 사실을 발견했다. 연구팀에 따르면 곰팡이가 핀 암컷의 사체에 수컷이 다가와 짝짓기를 시도하면 그 수컷은 물론이고 바람에 포자가 날리면서 주변에 있는 파리까지 감염된다.  연구팀은 수컷 파리가 이미 죽은 암컷에 매달리는 데는 그럴 만한 이유가 있을 것으로 보고 실험실에서 암수 파리를 잡아 연구했다. 연구팀은 엔토모프토라 곰팡이에 감염된 암컷과 감염되지 않은 암컷 사체 (감염된 파리는 죽기 때문에 대조군 역시 죽은 파리로 설정)와 수컷 파리를 한 곳에 두고 수컷이 어떤 암컷과 짝짓기를 시도하는지 관찰했다. 그 결과 수컷 파리는 감염된 암컷 파리와 더 자주 짝짓기를 시도했다.  따라서 연구팀은 곰팡이가 수컷 파리를 유혹하는 페로몬 같은 물질을 분비한다는 가설을 세우고 어떤 물질인지 분석했다. 연구 결과 가장 가능성 높은 물질은 세스퀴테르펜(sesquiterpenes)으로 곰팡이가 곤충을 유인할 때 쓰는 물질이다. 파리의 페로몬과는 다소 다른 물질이지만, 포자를 더 효과적으로 퍼트리기 위해 곰팡이가 진화시킨 화학 물질이다.  과학자들은 곤충에 감염되는 곰팡이에 대해서 많은 관심을 갖고 있다. 점점 살충제에 대해서 내성을 키워가는 해충을 구제할 수 있는 선택적 생물학적 무기가 될 수 있기 때문이다. 특정 숙주에게만 감염되는 곰팡이는 다른 곤충과 동식물에 영향을 주지 않을 뿐 아니라 숙주의 면역 시스템에 맞서 스스로 진화하기 때문에 내성도 잘 생기지 않는다. 기생성 곰팡이는 숙주가 되는 곤충 입장에서는 공포지만, 인간에게는 새로운 희망이 될 수 있다.

레오나르도 다빈치, 한스 안데르센, 귀스타브 플로베르, 알베르트 아인슈타인, 토머스 에디슨, 스티븐 스필버그, 리처드 브랜슨, 톰 크루즈. 이들의 공통점은 뭘까요. 모두 ‘난독증’을 앓았었습니다. 난독증은 영어권에서만 나타나는 장애로 알려졌지만 국내에서도 전체 인구의 5% 정도가 난독증을 보인다는 통계가 있습니다. 난독증은 글자 자체를 인식하지 못해 정확히 읽고 쓰지 못하는 학습장애의 한 유형입니다. 난독증은 뇌·신경학적 장애, 유전적 요인이 주로 작용한다고 합니다. 지적장애나 단순발달장애는 물론 주의력결핍과잉행동장애(ADHD)와 전혀 다르지만 학습장애처럼 겉으로 보이는 현상이 비슷해 가정에서 알아차리기가 쉽지 않다고 합니다. 이런 가운데 영국, 미국, 네덜란드, 호주 출신의 뇌과학자와 심리학자로 구성된 연구팀은 난독증을 앓고 있는 아동, 청소년의 경우 시각정보 처리 속도가 일반 아이들보다 느리다는 사실을 새로 밝혀냈습니다. 이번 연구에는 영국 옥스퍼드대 실험심리학과, 의대 정신과, 리딩대 심리학·임상언어과학부, 미국 스탠퍼드대 심리학과, 네덜란드 암스테르담대 사회·행동과학부, 호주 퀸즐랜드대 심리학부 과학자들이 참여했습니다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 11월 17일자에 실렸습니다. 연구팀은 난독증을 앓고 있는 50명을 포함한 6~14세 남녀 청소년 100명을 대상으로 간단한 실험과 동시에 뇌파검사(EEG)를 했습니다. 머리에 EEG 측정기를 착용하고 컴퓨터 화면 속 빨간색 점이 움직이는 방향을 손가락으로 쫓아가도록 하는 실험을 한 것입니다. 일반 청소년들은 빨간 점이 움직이는 방향에 따라 눈과 손이 움직이면서 의사결정에 관여하는 대뇌 피질이 곧바로 활성화되는 것이 관찰됐습니다. 그렇지만 난독증을 앓고 있는 청소년들은 시각 처리와 의사결정에 관여하는 뇌 반응이 2~5배 정도 느렸습니다. 연구를 이끈 캐서린 매닝 영국 리딩대 교수는 “이번 연구를 통해 난독증을 가진 아동들의 시각정보 처리와 그것을 바탕으로 한 의사결정 과정에 문제가 있을 수 있다는 것을 알게 된 만큼 난독증 아동을 조기에 발견해 치료하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했습니다. 초등학교 시절 짝꿍 중에 말도 잘하고 잘생기기까지 해서 여자아이들 인기를 독차지했던 친구가 있었습니다. 그림도 초등학생답지 않게 잘 그려 별명이 ‘예술가’였습니다. 그런데 이 친구는 유독 국어 시간에 일어서서 책을 읽을 때 얼굴이 빨개지면서 알아들을 수 없을 정도로 말을 더듬었습니다. 자기는 책을 보면 글자가 그림처럼 보여서 무슨 글자인지 모르겠다고 했습니다. 친구들과 선생님은 이해가 안 된다는 표정으로 쳐다보며 웃었죠. 지금도 생생히 떠오르는 그 친구의 모습과 난독증을 연결할 수 있게 된 것도, 그때 일이 부끄러워진 것도 한참 뒤였습니다. 난독증을 앓는 사람들 모두 그렇지는 않지만 글자에 갇혀 버린 보통 사람들보다 좀더 섬세한 관찰력과 상상력을 갖고 있다고 합니다. 난독증으로 힘들어하는 아이가 있다면 다그치거나 조바심을 내기보다는 시간을 갖고 믿고 기다려 주는 것이 필요하지 않을까요.

치매의 일종인 알츠하이머병의 발병을 누군가는 운명으로 받아들일 수도 있다. 하지만 미국 매사추세츠종합병원 정신의학과 전문의이자 영양 전문가인 우마 나이두 박사는 “그렇지 않다”면서 “뇌 건강에 관여하는 여러 변수 중에는 어떤 음식을 먹느냐는 것도 있다”고 밝혔다. 미국 NBC 계열 매체인 투데이닷컴의 16일자 보도에 따르면, 실제로 각종 영양소가 풍부한 다양한 음식을 먹으면 뇌 건강을 증진시켜 ‘브레인 포그’(머리에 안개가 낀 듯 멍한 느낌이 지속돼 생각과 표현을 분명하게 하지 못하는 상태)를 막고 나중에 신경 질환의 발병마저 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 이는 나이두 박사의 조언으로, 그는 이달  ‘알츠하이머병 인식의 달’을 맞아 뇌 건강을 위해 꼭 먹어야 할 식품 5가지를 공유했다. 베리류 블루베리나 라즈베리와 같은 베리류는 기억 기능을 향상하고 뇌의 건강한 노화를 촉진하는 항산화물질과 기타 영양소를 함유하고 있다. 또한 섬유질과 비타민 그리고 미네랄 함량이 높아 장내 미생물(마이크로바이옴)을 건강하게 유지하고 체내 염증을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다. 이에 따라 나이두는 아침 식사에 신선한 베리류를 넣어 먹을 것을 권장한다. 올리브유 흔히 엑스트라 버진 올리브 오일로 불리는 압착 올리브유를 섭취하면 알츠하이머병의 발병 위험을 낮추는 데 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 이는 올리브유 속 식물 화합물이 뇌의 자연적인 세포 정화 과정인 자가포식(autophagy·세포 속의 불필요하거나 기능이 저하된 세포 소기관을 분해하는 메커니즘)을 도울 수 있기 때문이다. 나이두는 “올리브유를 수제 샐러드드레싱에 넣거나 가지각색의 채소 위 직접 뿌리면 이런 혜택을 얻을 수 있다”고 조언한다. 녹색채소 시금치나 근대와 같은 녹색채소는 엽산 함량이 높아 한 끼 식사에 훌륭한 첨가 재료라고 나이두는 말한다. 비타민B9의 일종인 엽산을 제대로 섭취하지 못하면 치매나 우울증과 같은 신경·정신질환으로 발전할 가능성이 크다. 오메가3 오메가3 지방산은 뇌세포의 기능을 지원해 알츠하이머병의 발병 위험을 줄이는 데 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 나이두는 “자연산 연어나 멸치류와 같이 지방이 풍부한 생선만이 아니라 각종 견과류나 씨앗도 오메가3를 섭취할 수 있는 훌륭한 공급원이 될 수 있다”고 설명한다. 향신료 나이두는 “강황과 후추, 계피, 샤프란, 로즈메린 그리고 생강 등 다양한 향신료는 음식에 색과 향을 더할 뿐만 아니라 뇌 건강 개선에 좋고 심지어 기분을 좋게 해주는 효과도 있다”고 설명한다. 나이두는 뇌 건강의 증진을 위해 식사를 준비할 때 베리(Berries)와 올리브유(Olive oil), 녹색채소(Greens), 오메가3(Omega-3s) 그리고 향신료(Spices)의 맨 앞 철자를 딴 보고스(BOGOS)를 기억하고 선택할 것을 추천했다.

귀신, 유령, 영혼의 존재를 믿는 이들이 줄어드는 것과 무관하게 사람들은 여전히 이들을 흥미로워하며 때로 직접 경험하기도 한다. 인간이 언어를 사용하고 자연 현상의 이유를 생각하기 시작한 이래 이들을 우리와 함께하는 존재로 생각해 왔기 때문일 것이다. 우리는 어떤 상황에서 귀신을 느끼게 되는 것일까? 지난해 미국의 과학 매거진 파퓰러 사이언스에서 밝힌 일곱 가지 구체적 상황을 살펴보자. 첫 번째는 우리가 귀신의 존재를 믿고 싶어 하는 경우이다. 1990년대 일리노이대학이 진행한 폐쇄된 극장 투어 프로그램 연구에서, 극장에 귀신이 나온다는 말을 들은 이들에게서 투어 중 이상한 형체를 보았다는 답이 더 많았다. 이는 무의미한 정보에서 자신에게 익숙한 신호를 발견하는 ‘파레이돌리아’ 현상과 관련이 있다. 달 표면에서 사람의 얼굴을 본다든지 음반을 거꾸로 돌렸을 때 악마의 목소리를 듣는 것도 이 때문이다. 두 번째는 위험을 피하는 것이 유리한 경우이다. 숲속에서 바람으로 나뭇가지가 움직였다 하더라도 어쩌면 그것은 표범이나 뱀 때문일 수 있고, 따라서 그쪽으로 가지 않는 것이 안전했을 것이다. 즉 설명할 수 없는 것은 위험한 것이며 따라서 귀신을 피함으로써 위험을 피하는 결과를 가져왔다.세 번째는 귀신이 친구가 되는 경우이다. 1971년 브리티시 메디컬 저널의 조사 결과 영국의 과부 중 절반 이상이 죽은 남편을 보았다고 한다. 이들은 죽은 남편과의 만남에서 두려움보다는 위로를 받았다고 했다. 또 아이가 따돌림을 당할수록 초자연적 환상을 더 경험한다는 연구도 있다. 가상의 친구를 만드는 것이다. 그 이유는 여러모로 가슴 아프다. 네 번째는 뇌에 문제가 있는 경우이다. 조현병 초기 증상에는 환상과 환청이 있고, 마약 복용 역시 이런 경험을 하게 만든다. 다섯 번째 상황은 환경 문제로, 저주파 진동의 영향이다. 1980년대 영국의 한 엔지니어는 연구실에서 다른 누군가가 같이 있다는 느낌을 받았다고 한다. 그 연구실에서는 우리가 들을 수 없는 저주파인 18.9㎐로 환풍기가 소리를 내고 있었는데 그 때문에 18.9㎐는 ‘공포 주파수’란 이름을 얻었다. 여섯 번째 역시 환경과 연관된 곰팡이 문제다. 연구자들은 최근 몇 년간 유령이 나타난다는 건물에서 푸른곰팡이를 발견했고, 공기 중에 포자가 떠다니는 것을 확인했다. 실제로 1600년대 미국 세일럼 지역 마녀사냥 광풍의 원인으로 호밀빵의 맥각균을 이야기하는 이들도 있다. 마지막 상황은 시각과 청각을 처리하는 뇌의 측두엽을 전기적으로 자극했을 때 귀신을 목격하게 될 수 있다는 것이다. 사람들은 새벽 2시에서 4시 사이에 귀신을 많이 보는데, 이 시간대는 뇌의 전기적 이상 때문에 일어나는 발작이 더 많이 일어나는 시간이다. 오늘날 과학은 종교나 신 같은 까다로운 문제에 대해서는 조심스런 태도를 취하지만 귀신과 같은 초자연적 존재에 대해서는 단호하게 이를 인정하지 않는다. 실제로 많은 조사들은 초자연적 존재가 실제로 존재한다고 믿는 이들의 비율이 크게 줄었음을 보여 준다. 하지만 기업인이나 정치인이 역술인에게 의견을 묻는 일이나 젊은이들이 많이 모이는 번화가에 사주, 관상, 궁합 등을 보는 점포가 더 늘고 있다. 이는 아마 세상의 불확실성이, 그리고 이에 따른 불안이 계속 커지기 때문일 것이다.

“매너가 사람을 만든다.” 14세기 영국 신학자 위컴의 윌리엄이 처음 쓴 말이지만 우리에겐 영화 ‘킹스맨’의 대사로 더 잘 알려져 있다. 후천적으로 습득한 예의범절이 타고난 기질을 바꿀 수 있다는 신념이 반영된 것이다. 20세기 들어 생물학, 특히 유전학이 급속도로 발전하면서 후천적인 환경 변화가 유전자의 힘을 이길 수 없다는 생각이 지배적이었다. 그렇지만 2005년 미국 워싱턴주립대 마이클 스키너 교수의 연구를 시작으로 DNA, RNA 같은 타고난 유전적 요소들의 기본구조가 변하지 않고도 생활습관, 환경 변화 같은 후천적 요인만으로 단백질의 화학적 변화가 발생해 개체에 영향을 미칠 뿐 아니라 후손에게 유전될 수 있다는 사실이 증명되기 시작했다. 후성유전학(Epigenetics) 연구 결과들이다. 후성유전학을 뒷받침하는 재미있는 연구 결과가 최근 또 하나 발표됐다. 미국 펜실베이니아대 의대 세포·발달생물학과, 후성유전학연구소, 독일 프라이부르크대 의대 신경병리학연구소 공동연구팀은 특정 종의 개미는 환경에 따라 개체는 물론 집단의 구조와 기능을 바꿀 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 저명한 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 11월 5일자에 실렸다.벌과 함께 사회적 동물을 대표하는 개미에게 각인된 유일한 유전자의 명령은 지위에 따라 다른 사회적 행동을 해야 한다는 것이다. 여왕개미는 알을 낳아 조직을 유지하고 일개미들은 먹이를 찾고 침입자를 막아 알과 조직을 지키고 유지하는 역할을 하는 것도 이 때문이다. 그런데 유전적으로 똑같은 암컷인 여왕개미, 일개미가 어떤 메커니즘으로 계급이 구분되고, 각자의 지위와 역할에서 벗어나지 않는진 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 몸길이의 6~7.5배나 먼 거리를 뛰고 자신보다 두 배나 큰 먹잇감을 쓰러뜨리는 ‘인도점핑개미’라는 종이 이 같은 궁금증을 풀어 줄 것으로 보고 주목했다. 이 개미들은 여왕개미가 후계 없이 죽을 경우 조직이 해체돼 사라지는 것이 아니라 일개미 중 알을 낳을 수 있는 ‘생식 일개미’(gamergate) 중 하나가 뇌 크기를 20~25%까지 줄이고 여왕개미를 대신한다. 연구팀이 다양한 실험을 한 결과 인도점핑개미 집단의 여왕개미와 생식 일개미의 체내에는 ‘유약호르몬’과 ‘엑디손’이라는 물질의 분포가 다르고 이것이 ‘Kr-h1’ 단백질에 변화를 준다는 사실을 밝혀냈다. 사람의 성호르몬에 해당하는 엑디손은 곤충 탈피와 성장에 관여하는 물질이다. 유약호르몬 역시 성장과 탈피를 조절하는 물질인데 ‘청소년 호르몬’이라고도 불리는 것처럼 유충 상태를 유지시키는 역할을 한다. 두 종류의 호르몬에 영향을 받는 Kr-h1 단백질이 개미 사회의 계급 결정에 중요한 역할을 한다는 것이다. 호르몬양의 변화로 Kr-h1 단백질을 활성화하면 생식 일개미는 뇌 크기를 줄이고 여왕개미로 행동한다. 반대로 여왕개미에게 이 단백질을 비활성화하면 일개미처럼 행동한다. 단백질 하나로 달라진 역할을 개미 사회가 수용한다는 사실도 확인했다.여왕개미가 사라지는 위기 상황에 맞닥뜨리면 인도점핑개미 중 가장 큰 생식 일개미의 몸속에서 호르몬의 분포가 자연스럽게 변화되면서 Kr-h1 단백질이 활성화되는 것이다. 연구를 이끈 펜실베이니아대 의대 로베르토 보나시오 교수(계산생물학)는 “이번 연구의 핵심 메시지는 후성유전학 연구들에서 보였던 것처럼 환경 변화가 유기체의 행동과 기능을 변화시킬 수 있다는 점”이라며 “쉽게 말하면 모든 개체 안에는 지킬 박사와 하이드가 공존하는데 환경에 따라 어떤 것을 활성화시킬지 결정하는 스위치가 켜지거나 꺼진다는 것”이라고 설명했다. 시중에 나와 있는 자기계발서들을 보면 많은 경우 ‘주변 환경을 바꾸거나 태도를 바꾸면 자기 자신이 바뀌고 결국 성공할 수 있다’는 내용이 담겨 있다. 대부분 책들은 개인의 경험을 나열하고 있지만 이번 연구 결과를 보면 과학적으로도 어느 정도 근거가 있는 셈이다.

청소년기에 설탕이 든 음식을 많이 먹으면 정신 건강에 해로운 결과를 초래할 수 있다는 연구결과가 일본에서 나왔다. 12일 아사히신문에 따르면 일본 도쿄도의학종합연구소 등 연구팀은 쥐를 이용한 실험을 토대로 사춘기에 설탕을 많이 먹는 것이 정신분열증, 양극성장애 등 정신질환의 원인이 될 수 있다는 연구결과를 11일 발표했다. 연구논문은 미국 과학저널 ‘사이언스 어드밴시스’ 인터넷판 최신호에 실렸다. 연구팀이 정신질환 발병과 관련이 있는 유전자에 변이가 있는 쥐에 다량의 설탕을 먹인 결과 사물의 위치를 인식하는 기능이 저하되고 털 고르기 행동이 과도하게 늘어나는 반면 보금자리를 꾸미는 행동은 현저하게 줄어드는 것으로 확인됐다. 또 설탕을 과잉 섭취한 쥐의 뇌에서는 모세혈관에 염증이 생겨 뇌 신경세포의 영양분이 되는 포도당 대사가 저하됐다. 정신분열증이나 조울증으로 사망한 환자의 뇌를 조사한 결과에서도 설탕을 과잉 섭취한 쥐와 마찬가지로 뇌 모세혈관에서 염증이 발견됐다. 연구를 주도한 히라이 시노부 선임연구원은 “포도당 흡수가 저하됨으로써 뇌의 신경세포에 영양이 고루 퍼지지 않아 정신질환이 발병했을 가능성이 있다”며 “설탕의 과잉 섭취에 주의해서 디저트를 즐기는 것이 좋다”고 말했다. 아사히는 “지금까지 정신질환과 뇌 모세혈관 염증의 관련성이 규명되지 않았다”며 “이번 연구결과는 새로운 치료약 개발과 예방에 도움이 될 것으로 기대된다”고 전했다.

과일과 채소, 콩 그리고 커피와 같이 체내 염증을 막는 데 효과가 있는 항염증성 식품을 주로 섭취하면 치매에 걸릴 가능성이 3분의 1로 줄어들 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이런 식품에는 치매 위험을 키울 수 있는 체내 노화와 관련한 염증과 싸우는 데 도움을 주는 식물성 화합물이 들어 있다. 그리스 아테네대 등 국제연구진은 65세 이상 그리스인 남녀 1059명을 대상으로 지난 한 달간 어떤 식품을 먹었는지에 대해 답변한 설문조사 결과를 바탕으로 식생활을 분석했다. 이들이 섭취한 식품에는 과일과 채소, 유제품, 육류, 생선, 디저트, 술, 콩류(콩, 완두콩, 병아리콩, 렌즈콩)가 포함돼 있었다. 그러고나서 모든 참가자를 평균 3년간 추적 관찰했다는 데 이 중 62명에게서 치매가 발명한 것으로 나타났다. 이에 따라 연구진은 누가 치매에 걸릴 가능성이 더 큰지를 알아내기 위해 설문지 답변에 기초해 모든 참가자를 항염증성 식품 평균 섭취량에 따라 세 집단으로 나눴다. 이 중 항염증성 식품을 가장 적게 섭취한 사람들은 일주일 평균 과일 9조각, 채소 10인분, 콩류 2인분, 커피나 차 9잔을, 이런 식품을 가장 많이 섭취한 사람들은 같은 기간 평균적으로 과일 20조각, 채소 19인분, 콩류 4인분, 커피나 차 11잔을 소비했다. 분석 결과, 항염증성 식품을 가장 적게 섭취해온 사람들은 이런 식품을 가장 많이 섭취한 사람들보다 치매에 걸릴 가능성이 3배 더 높은 것으로 나타났다. 연구진은 또 치매가 나이가 들수록, 남성보다 여성에게서, 그리고 고학력자보다 저학력자에게서 더 잘 발병한다는 점을 고려해 이와 같은 요인을 통제하고 다시 분석했지만, 누군가의 식단에서 염증성 식품의 비율이 늘어날 때마다 치매 위험이 커지는 것과 관계가 있다는 점도 확인했다. 이에 대해 연구 주저자로 미국신경학회(AAN) 석학회원이자 그리스 아테네대 신경학과 부교수인 니콜라오스 스카르메아스 박사는 “이번 결과는 사람들이 더 건강하게 음식을 먹으면 뇌를 보호할 수 있다는 점을 시사한다. 사람들은 식단을 바꿀 수 있으므로 염증을 더 많이 유발하는 식품 대신 과일이나 채소와 같은 항염증 식품을 먹는 것을 고려해야 한다”면서 “그렇지만 이 연구는 명확한 증거를 제시하는 임상시험은 아니므로 구체적인 식단을 조언하기 전에는 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국신경학회(AAN) 학술지 ‘신경학’(Neurology) 온라인판 11월 10일자에 실렸다.

사람 뇌에 있는 한 수용체가 키를 크게 할 뿐만 아니라 사춘기를 빨리 시작하게 하는 원인이었던 것으로 밝혀졌다. 영국 케임브리지대·런던퀸메리대·브리스틀대와 미국 미시간대·밴더빌트대 등 공동연구진은 시상하부 신경세포(뉴런)에 있는 ‘멜라노코르틴3수용체’(MC3R)가 사람의 성장과 성성숙을 조절한다는 점을 밝혀냈다.연구진에 따르면, MC3R은 영양분의 특정 신호들에 반응해 성장과 성성숙을 조절하는 특정 호르몬의 분비를 제어한다. 그런데 만일 이 수용체가 제대로 활성화하지 않으면 키가 잘 크지 않아 사춘기도 늦게 접어드는 것으로 확인됐다. 연구진은 이 연구를 위해 영국 코호트연구인 UK 바이오뱅크에 등록된 영국 남녀 약 50만 명의 자료에서 MC3R의 유전자에 변이가 있는 몇천 명을 찾아냈다. 이 중 여성 812명은 이런 변이가 없는 여성들보다 평균 4.7개월 늦게 사춘기에 접어들었던 것으로 나타났다.MC3R 변이를 지닌 사람들은 또 더 적은 양의 ‘지방 제외 조직’(lean tissue)을 갖고 있지만, 지방이 이 변이에 미치는 영향은 없는 것으로 파악됐다. 영국 ‘에이번 부모-자녀 종단연구’(ALSPAC) 참가자 6000명의 자료를 살펴보면, 아동 6명이 MC3R 변이를 갖고 있는데 이들 아동은 이런 변이가 없는 또래 아동들보다 어린 시절 키가 더 작고 지방 제외 조직 역시 더 적었다. 그리고 MC3R 유전자의 두 복제본에 모두 변이가 있는 한 아동은 키가 매우 작아 사춘기는 20세가 넘어서야 접어든 것으로 확인됐다. 연구 공동저자인 스티븐 오라힐리 케임브리지대 교수는 성명에서 “이번 발견은 뇌가 어떻게 영양분을 감지하고 이를 분석해 우리의 성장과 성성숙에 영향을 주는 잠재의식적인 결정을 내리는지를 보여준다”면서 “영양분이 성장과 성성숙에 영향을 주는 뇌의 경로를 알아내면 지난 한 세기 동안 과학자들을 어리둥절하게 했던 키가 점차 커지고 사춘기에 접어드는 나이가 어려지고 있는 세계적인 현상을 설명할 수 있다”고 말했다.연구진은 이번 발견이 근육량을 늘리거나 지연된 성장을 촉진하는 약물의 개발로 이어질 수 있다고 믿는다. 오라힐리 교수는 “이번 발견은 MC3R 변이와 관련해서 성장과 사춘기 발달의 심각한 지연을 지닌 아이들을 대상으로 한 검사에 즉시 실질적인 영향을 줄 수 있다”면서 “이 연구는 아동 발달과 생식 건강 외에도 폭넓은 의미를 가질 수 있다”고 말했다. 또 “많은 만성질환은 근육을 포함한 지방 제외 조직의 감소와 그 결과 발생하는 허약체질과 관계가 있다”면서 “이런 체질은 단백질이 풍부한 음료와 같이 간단한 영양 보조 식품을 섭취해도 좀처럼 나아지지 않는다”고 지적했다. 이어 “MC3R 경로의 활동이 지방 제외 조직 양에 영향을 준다는 사실은 추가 연구를 통해 MC3R을 선택적으로 활성화하는 약물이 환자의 신체 기능을 개선하는지, 열량이 지방 제외 조직으로 전환하는 데 도움이 되는지를 알아볼 필요가 있다는 점을 시사한다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(11월 3일자)에 실렸다.

코로나19 예방 백신 중 하나인 존슨앤드존슨사의 얀센 백신이 보기 드문 혈전이 생길 위험을 높인다는 점이 연구를 통해 확인됐다. 미 비영리 메이오클리닉 연구진은 미국인의 코로나19 팬데믹 이전 혈전 발생과 얀센 백신 접종 뒤 혈전 발생에 관해 보고한 자료를 수집해 비교 분석했다. 이번 연구에서 비교한 혈전은 뇌정맥동 혈전증(CVST)으로 사람의 뇌에 생기는 드물고 치명적인 혈액응고 상태인데 이는 얀센 백신의 보기 드문 부작용 중 하나로 알려졌다. 연구진은 2001년부터 2015년까지 14년간 미네소타주에 있는 인구 15만8000여 명의 올름스테드 카운티에서 혈전 보고 데이터를 수집했다. 그러고나서 미 질병통제예방센터(CDC)의 백신부작용보고시스템(VERS)을 이용해 지난 2월 말부터 5월 7일까지 얀센 백신을 접종한 미국인의 혈전 진단을 조사했다. 14년간 올름스테드 카운티 주민 39명이 혈전(CVST) 진단을 받았다. 이 중 29명은 감염이나 암 또는 경구피임약 등의 영향으로 92일 이내 혈전을 일으킨 위험인자를 갖고 있었다. 인구수를 고려하면 주민 10만 명당 2.46명이 혈전 진단을 받은 것이었다.미국에서는 지난 2월부터 5월 초까지 얀센 백신 870만 회분이 접종됐다. 연구진은 얀센 백신 접종 뒤 VERS에 46건의 CVST 보고를 발견했지만, 이 중 8건은 중복 보고이거나 전문적 진단을 받은 것이 아니어서 삭제 처리했다. 따라서 얀센 백신과 관련한 부작용 사례는 총 38건으로 확인됐는데 이 중 70% 이상은 여성 접종자인 것으로 나타났다. 인구수를 고려하면 얀센 백신 접종자 10만 명당 8.65명이 혈전 진단을 받은 것이었다.  분석 결과, 얀센 백신을 접종한 사람은 팬데믹 이전 일반인보다 뇌 혈전이 생길 가능성이 3.5배 더 높은 것으로 나타났다. 연구진은 또 얀센 백신 접종자가 접종 뒤 처음 15일 이내 혈전이 발생할 위험이 가장 높다는 점도 발견했다. 여성의 경우 30세부터 64세까지 혈전 발생 위험이 가장 컸다. 이에 대해 연구진은 이 같은 위험은 드물기에 백신을 접종받는 것이 코로나19 감염에 따른 합병증을 피할 잠재적 이점을 얻을 가치는 있다고 지적했다. 이번 연구는 얀센 백신의 접종이 혈전 위험 증가 가능성을 제시하긴 했지만, 이 같은 위험은 이전부터 알려져 있었다. 지난 4월 13일 미 식품의약국(FDA)은 여성 6명이 얀센 백신 접종으로 혈전이 발생한 사실이 확인되자 백신 허가를 일시 중단했다. 나중에 이들 여성은 모두 혈전이 발생할 위험이 큰 기저 질환을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 10일 뒤인 4월 23일 얀센 백신은 라벨에 50세 미만 여성에 관한 혈전 경고 문구를 넣고 사용이 재개됐는데 이후에도 혈전 부작용은 계속 보고됐지만, 관련 대책이 마련된 뒤로 사망자는 발생하지 않아 치사율은 0%인 것으로 전해졌다. 얀센 백신은 미국에서 접종받을 수 있는 코로나 백신 3가지 가운데 가장 인기가 없다. 하지만 1회 접종 완료라는 장점이 2회 접종을 해야 완료되는 다른 백신들과 달리 백신을 구하기 어려운 지역에서 효과가 있을 것이라는 기대를 높이기도 했다. CDC 데이터에 따르면, 현지시간으로 지난 1일 오전 미국의 얀센 백신 누적 접종 수는 1560만 회다. 자세한 연구 결과는 ‘미 의학협회 내과학회지’(JAMA Internal Medicine) 최신호에 실렸다.

국내 연구진이 인체줄기세포를 이용한 마이크로로봇으로 뇌종양이나 알츠하이머 같은 뇌신경계 질환을 치료할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공, DGIST-스위스취리히연방공과대(ETH) 마이크로로봇연구센터, 가톨릭대 서울성모병원 이비인후과 공동연구팀은 사람의 줄기세포를 이용해 외부 자기장으로 움직일 수 있는 마이크로로봇을 만들고 줄기세포 치료제를 뇌로 쉽게 이동시킬 수 있는 방법도 찾았다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼스’에 실렸다. 줄기세포치료제는 다양한 질병에 대해 부작용이 적다는 장점이 있기는 하지만 체내 깊숙한 곳에 위치한 환부나 신체부위에 정확한 양을 정확하게 전달하기 쉽지 않다는 한계가 있다. 또 줄기세포치료제가 전달되는 과정에서 체내에서 흡수되거나 사라지는 양이 많아 치료 효율성이 떨어지고 치료비용이 비싸다. 게다가 뇌신경계에 치료가 필요한 경우는 뇌혈관 특유의 혈액-뇌 장벽 때문에 전달효율이 떨어지기도 한다. 혈액-뇌 장벽은 뇌 속에 세균이나 이물질이 쉽게 침투하는 것을 막기 위한 뇌혈관의 특성이다. 이에 연구팀은 사람의 콧 속 작은 뼈인 하비갑개에서 추출한 줄기세포로 외부 자기장으로 움직일 수 있는 마이크로로봇을 개발했다. 생체접합성이 높은 ‘사람유래 줄기세포 기반 자성마이크로로봇’은 외부에서 자기장을 이용해 무선으로 목표지점까지 빠르고 정확하게 약물을 전달할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 생쥐를 이용해 실험한 결과 쥐의 혈액-뇌장벽을 우회하는 후각경로를 통해 마이크로로봇이 대뇌피질까지 정확하게 도달해 줄기세포치료제를 전달하는 것을 확인했다. 연구에 참여한 DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구결과는 뇌 조직 내 약물 전달이 쉽지 않다는 문제를 줄기세포 마이크로로봇 기술로 해결한 것”이라며 “특히 이번에 개발한 기술은 기존의 수술법보다 효과적이고 안전하기 때문에 알츠하이머, 파킨슨병, 뇌종양 등 다양한 난치성 뇌신경계 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

개는 사람 아이와 같은 방식으로 각 단어 사이의 경계를 배울 수 있어 주인의 말귀를 어느 정도 알아 듣게 된다는 연구 결과가 나왔다. 아이는 각 단어의 뜻을 실제로 알기 전 연속된 말 속에서 새로운 단어를 찾는 법을 스스로 터득한다. 단어가 어디서 끝나고 다른 단어가 어디서 시작하는지를 알기 위해 아이는 어떤 음절이 함께 나타나서 단어를 형성할 가능성이 큰지를 추적하는 복잡한 계산 능력을 자신도 모르게 사용한다. 헝가리 외트뵈시로란드대 연구진은 뇌 영상 기술을 사용해 개 역시 사람과 비슷한 방식으로 사람이 말하는 단어를 구별할 수 있다는 사실을 알아냈다.연구진은 개를 대상으로 각각 뇌파 활동을 측정하는 뇌파기록장치(EEG)와 뇌의 혈류 변화를 감지하는 기능성자기공명영상장치(fMRI)를 사용해 개가 사람의 말 소리를 알아듣기 위해 사람 아이와 비슷한 뇌 영역을 사용한다는 것을 확인했다. 연구 주저자인 헝가리 행동학자 메리애나 보로스 박사는 “사람의 경우 뇌의 일반적인 학습 관련 영역과 언어 관련 영역은 모두 이런 과정에 관여하고 있는데 개 역시 마찬가지인 것으로 나타났다”고 설명했다. 보로스 박사는 또 “뇌의 일반적이거나 전문적인 영역 모두 음성에 관한 통계 학습에 관여하는 것처럼 보이지만, 활성화 패턴은 두 가지로 달랐다”면서 “기저핵과 같은 일반 영역은 단지 음절을 계산하기만 하면 단어를 찾기 쉬운 구조화된 음성 흐름보다 음절을 계산해도 단어를 찾을 수 없는 무작위 음성 흐름에서 더 강하게 반응했다”고 말했다. 이어 “청각피질과 같은 전문 영역은 구조화된 음성 흐름에 더 많이 반응했다”고 덧붙였다. 사람의 경우 청각피질은 언어를 통한 통계 학습에서 핵심적인 역할을 한다. 이에 대해 보로스 박사는 “우리는 청각피질의 활동 증가를 학습이 남긴 흔적이라고 생각한다”고 말했다. 이번 연구에 참가한 개는 검사 중에 움직이지 않도록 훈련돼 있어 깨어 있어도 움직이지 않는 협조적인 개체만을 대상으로 했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최신호에 실렸다.

한국에서 반려견을 키우는 이들이 1000만명이 넘었다고 한다. 전체 인구 5명 중 1명은 반려견을 키우는 셈이다. 정성을 다해 반려견과 함께 한다고는 하지만 말이 통하지 않아 답답할 때가 많고 반려견의 행동이 궁금할 때가 많다. 특히 반려견을 키우는 사람이라면 반려견들이 간혹 고개를 갸우뚱하거나 고개를 숙이는 모습을 볼 수 있다. 이 행동은 과연 무엇을 의미하는 것일까. 헝기리 외트뵈시 로란드대 동물행동학과, 헝가리 국립과학원 비교동물행동학연구소 공동연구팀은 반려견들이 주인이나 사람, 사물을 볼 때 머리를 한 쪽으로 숙이거나 갸우뚱하는 모습을 보이는 것은 집중하고 기억을 되살리는 행동이라고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘동물 인지학’ 10월 27일자에 실렸다. 동물행동학 분야의 발달로 반려견들의 다양한 행동의 원인이나 의미하는 바들이 많이 풀리기는 했지만 여전히 수수께끼로 남아있는 부분이 있다. 머리를 한 쪽으로 갸우뚱거리는 모습도 그 중 하나이다. 반려견의 귀여운 모습 중 하나로 받아들여지고 있지만 행동의 원인이나 이유에 대해서는 연구된 바 없다. 연구팀은 다양한 종의 반려견 40마리를 대상으로 기억력 실험을 하면서 이들이 하는 몸짓과 행동을 촬영했다. 연구팀은 59개의 장난감을 보여주고 기억시킨 뒤 실험자가 특정 장난감을 이야기했을 때 정확히 가져오는지를 관찰했다. 그 결과 33마리의 개들은 2~3가지의 장난감 이름 밖에 기억하지 못했지만 보더콜리 종의 반려견 7마리는 59개의 장난감 중 50~54개를 기억하는 것으로 나타났다.연구팀은 이들 7마리의 영리한 반려견들이 장난감을 가져오도록 지시받았을 때 행동을 분석한 결과 모두 고개를 한 쪽으로 기울이거나 앞으로 기울이는 모습을 보였다. 주인이나 실험자가 특정 장난감을 말할 때 입의 움직임을 관찰할 때나 특정 단어를 이야기한 직후 무엇인지 기억해 낼 때 고개를 속이는 것이라고 연구팀은 설명했다. 기억력이 뛰어나지 못한 개들도 주인이 특정 행동을 하거나 단어를 말할 때 고개를 갸웃거리는 모습을 보이는데 이는 집중을 하거나 뭔가를 기억해낼 때 하는 행동이라는 것이다. 연구를 이끈 외트뵈시 로란드대 안드레아 소메스 박사는 “반려견의 뇌 활동을 정밀 영상으로 촬영하는 등 추가 연구가 필요하겠지만 이번 연구는 반려견이 고개를 갸웃거리는 것은 자신이 갖고 있는 시각적 기억과 음성 또는 시각적 명령을 일치시키기 위해 집중하고 기억해내려는 행동으로 보인다”라고 설명했다.

“아날로그 현실이 불편한 사람들이 메타버스를 통해 디지털 현실로 이주를 가고, 관계맺기와 소비까지도 디지털 현실에서 하는 시대다.” 뇌과학자인 김대식 카이스트 전기 및 전자공학부 교수는 27일 열린 ‘2021 서울미래컨퍼런스’에서 포스트 코로나 시대의 특징을 이렇게 요약했다.코로나19 확산을 계기로 가속화한 메타버스와 인공지능(AI)의 발전이 지금까지와는 전혀 다른 시대상을 만들어 낼 것이라는 얘기다. 독일 다름슈타트공과대학교에서 컴퓨터공학을 공부한 김 교수는 막스플랑크뇌연구소에서 석사와 박사 학위를 취득했다. 일본의 이화학연구소에 일하다 미국 미네소타대와 보스턴대를 거쳐 2009년부터 카이스트 교수로 재직 중이다. ‘당신의 뇌, 인간의 뇌’, ‘4차 산업혁명에서 살아남기’ 등 뇌와 AI 관련 도서를 다수 집필했다. 김 교수는 이날 ‘탈세계화의 위기, 기술의 대전환’ 세션에서 앞으로 탈세계화, 기술민족주의, 메타버스 발전에 따라 디지털 현실로의 이주에 속도가 더 붙을 것이라고 전망했다. 그는 코로나19 확산 이후 AI와 메타버스의 발전을 두고 “팬데믹이 발생하기 5~10년 전부터 서서히 벌어지고 있었던 일들이 급격하게 가속화됐다”고 설명했다. 이어 팬데믹 이후 시대의 특징에 대해 “20세기 세계질서를 유지했던 세계화는 중국과 미국의 대립 등 이른바 ‘냉전 2.0’으로 바뀔 것”이라면서 “기후변화 등의 문제까지 더해지면서 초불확실성과 대혼란의 시대가 될 것”이라고 내다봤다. 이러한 시대 변화에 맞서 가속화할 트렌드로는 ‘탈현실화’를 꼽았다. 그는 “현재 우리가 겪고 있는 현실이 어려워지는 상황에서 기술적으로 완성도가 높지는 않지만 메타버스가 시작됐다”며 “이를 통해 새로운 현실을 만들어 내기 시작했다고 봐야 한다”고 말했다. 메타버스를 통한 디지털 현실이 가능한 이유에 대해서는 “우리가 경험하는 현실의 상당 부분이 뇌를 통해 만들어진 것이라는 게 뇌과학 연구가 찾아낸 실질적인 결과”라며 “AI는 2012년을 기점으로 딥러닝 분석이 발전하면서 정량화된 데이터뿐만 아니라 다양한 데이터에 대한 분석이 가능해졌다”고 설명했다. 메타버스의 발전과 AI의 기술 진화로 이미 우리나라에서도 로지와 같은 가상인간이 각종 광고를 섭렵하는 등 기계가 만들어 낸 콘텐츠는 우리 현실 속으로 성큼 들어와 있다. 네이버가 운영하는 제페토에서는 쇼핑 등 일상생활에서 할 수 있는 대부분의 활동이 가능하다. 특히 Z세대(1990년 중반에서 2000년 초반 출생자)에 대해 그는 “Z세대는 사람과 관계를 맺기 전에 아이패드나 스마트폰을 먼저 경험한 세대”라며 “이들의 고향은 대한민국이 아니라 인터넷이라고 봐도 무방하다”고 설명했다. 아날로그 현실이 불편하면 메타버스를 통해 만들어진 디지털 현실로 언제든지 도피할 가능성이 더 높은 세대라는 얘기다. 그는 “자연콘텐츠와 가상인간과 같은 인조콘텐츠가 혼재된 다중현실은 앞으로 더 가속화할 것”이라며 “아울러 이용자의 선호도를 채굴하고 거래해서 만들어진 ‘필터버블’도 더 심해질 것으로 보인다”고 전망했다. 이어 “필터버블로 인해 디지털 현실에서도 이미 편가르기가 벌어지고 있고, 상대방과 공감하는 것이 아예 불가능해지고 있는 상황”이라며 “앞으로 국가의 역할, 아날로그 현실의 중요성 등에 대한 고민이 필요한 시점”이라고 조언했다.

사람처럼 생각하는 법을 배울 수 있는 ‘인공 뉴런’을 가진 로봇이 만들어졌다. 일본 도쿄대 연구진은 인공 뉴런을 지닌 로봇을 만들어 미로 실험에서 빠져나오는 법을 배우게 했다. 로봇이 벽과 같은 장애물로 향하면 전기적 자극이 가해 방향을 바꾸도록 해 목표 지점까지 도달하게 했다는 것이다. 이에 대해 연구진은 로봇이 지능을 갖게 하기 위한 노력에 한 걸음 더 다가섰다고 평가했다. 이번 연구는 살아있는 뇌 신경세포인 뉴런을 실험실에서 키운 인공 뉴런을 이용해 로봇에게 사람처럼 생각하는 법을 배울 수 있게 한 최초의 사례가 된다. 연구진은 논문에서 “우리는 자발적으로 활동하는 인공 뉴런으로부터 일관된 신호를 생성하기 위해 폐쇄루프(closed-loop) 시스템을 개발했고 그 뉴런으로 로봇을 구현했다”고 밝혔다. 또 “로봇이 장애물에 부딪치거나 목표가 전방 90도 이내에 없으면 인공 뉴런에 전기 자극을 가했다”면서 “로봇은 서로 다른 네 개의 미로에서 성공적으로 목표를 달성할 수 있었다”고 설명했다. 이 같은 인공 뉴런은 로봇이 결정을 내리는 물리적 저장고 역할을 했다.미로 실험 동안 로봇은 모든 과정이 계획대로 목표를 향해 가고 있다는 점을 효과적으로 배우기 위해 항상성 신호를 받았다. 하지만 로봇이 장애물에 부딪히면 이 신호는 방해 신호로 인해 중단돼 로봇이 다시 제어하게 했다. 실험 내내 로봇은 미로 과제를 성공적으로 해결할 때까지 방해 신호로 중단되는 항상성 신호를 계속해서 공급받았다. 로봇은 환경을 보거나 다른 감각 정보를 얻을 수 없어 시행 착오의 전기적 자극에 전적으로 의존해야 했다. 연구진은 이번 연구로 과제 해결을 위한 지적 능력은 뇌 신호를 이해하는 기술인 ‘물리적 축적 컴퓨팅’(physical reservoir computing)에 의해 만들 수 있다는 점을 보여줬다. 다카하시 히로카즈 도쿄대 대학원 준교수(지능기계정보학)는 “난 우리 실험에서 영감을 받아 살아있는 시스템의 지능은 비조직화된 상태나 혼란스러운 상태에서 일관성 있는 결과를 추출하는 메커니즘으로부터 나온다는 가설을 세웠다”면서 “물리적 축적 컴퓨팅의 발전은 우리처럼 생각하는 인공지능(AI) 기계를 만든는 데 관여할 수 있을 것”이라고 말했다. 다카하시 교수는 또 “초등학생의 뇌는 대학 입시에서 수학 문제를 풀 수 없는데 이는 뇌 역학이나 물리적 축적 컴퓨팅 능력이 충분하지 않기 때문일 것”이라면서 “과제 해결 능력은 네트워크가 얼마나 풍부한 시공간 패턴을 만들 수 있는지에 따라 결정된다”고 설명했다. 연구진은 이런 맥락에서 물리적 축적 컴퓨팅을 사용하는 것이 뇌의 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 관여할 것이며 뇌를 본딴 신경모방 컴퓨터(neuromorphic computer)의 개발로 이어질 수 있다고 보고 있다. 자세한 연구 결과는 미국물리학협회(AIP)가 발행하는 응용물리학회보(Applied Physics Letters) 최신호에 실렸다.

지난 12일 서울시는 69개 초등학교 학생 9000여명을 대상으로 클래식 음악, 뮤지컬, 연극 등의 공연을 관람할 수 있는 문화공연 관람지원사업을 실시한다고 발표했다. 코로나19로 인해 학교 안에서의 양질의 교내 예술체험 학습마저 중단된 지금, 이 지원 사업의 시작은 반가운 소식이 아닐 수 없다. 미국 컬럼비아대의 교육철학자 맥신 그린은 미학교육(aesthetic education)의 중요성을 이렇게 역설했다. ‘미학교육은 예술을 직접 경험하고 그에 대해 질문하고 내 방식대로 창조하는 것을 통해 이루어지는데, 이는 우리에게 일상의 경험을 새로운 시각으로 바라볼 수 있는 힘을 길러 주며 궁극적으로는 이 세상의 새로운 가능성을 상상할 수 있는 안목을 길러 준다.’ 그린은 미학교육은 선택이 아닌 민주 시민 양성을 위한 필수 교육이라 주장했다. 우리나라도 지난 30년간 교육과정 개정을 거치며 점차 예술을 깊이 있게 경험할 수 있는 커리큘럼이 확대되는 추세다. 그러나 코로나19로 인해 학교 환경이 급격히 바뀌며 지난 1년 반 동안 초등학교 교실에서는 다양하고 의미 있는 예술 교육이 어려워졌다. 공교육에서 예술교육이 퇴보한다는 것은 단순히 악기 연주나 회화의 기술을 가르치지 못하게 된 것을 넘어 어린이들의 미학교육이 뒷걸음질 친다는 뜻이다. 이는 특히 사적인 영역에서 양질의 예술을 향유하지 못하는 계층의 어린이에게 더 치명적이다. 예술을 경험하는 것은 단순한 체험 그 이상의 가치를 가지기 때문이다. 이탈리아의 신경생리학자 리촐라티는 우리의 뇌 속에는 ‘거울뉴런’이라는 신경 세포가 있음을 밝혀냈다. 우리가 다른 사람의 행동을 보는 것만으로도 그 행동을 수행할 때의 신경세포가 활성화되는 것, 예컨대 누가 우는 것을 보고 마음이 슬퍼지는 것은 거울뉴런 때문이다. 이렇듯 거울뉴런은 공감 능력과 큰 상관이 있고, 거울뉴런이 발달한 사람일수록 공감 능력이 뛰어나다고 한다. 흥미롭게도 거울뉴런은 실제가 아닌 연극 관람을 통해서도 활성화된다고 하는데, 다양한 나라에서 이루어진 연구에 따르면 어린이들의 연극 관람이 거울뉴런 발달과 유의미한 상관관계가 있다. 지난 1년 반 동안 공연예술계는 코로나19에 다양한 방식으로 대처해 왔다. 공연장을 닫기도 하고 객석 간 거리두기도 해 보았다. 다행스럽게도 마스크를 쓰고 공연을 관람하는 현 상황에서 단 한 번의 집단 감염도 일어나지 않았다. 따라서 초등학생들에게 공연 관람의 기회를 제공하는 것은 안전한 환경에서 수준 높은 예술을 체험하고 공감 능력을 기를 수 있게 해 주는, 더없이 소중한 시간이 될 수 있다. 물론 공연 관람이 단순히 일회성으로 끝나는 것이 아니라 교실에서의 질문과 토론으로까지 이어져야 더 의미가 있을 것이다. ‘위드 코로나’를 준비하는 요즘, 서울시 문화공연 관람지원사업을 두 팔 벌려 환영한다. 이 사업이 잘 정착하고 확대돼 더 많은 초등학생들이 마음껏 보고, 공감하고, 비평하고, 따라해 보기를 바란다.

‘학생들에게 지급하는 스마트기기는 독일까 약일까’ 전국 시도교육청들이 학생들을 대상으로 추진하는 1인스마트기기 보급사업이 논란의 대상이 되고 있다. 교육당국은 전자교과서 활용 등 미래교육환경 구축과 시간과 장소에 구애받지않는 교육기회 보장 등 긍정적인 효과를 주장하지만 스마트기기 의존도만 커져 창의력이 저하되는 등 부작용이 우려된다는 의견도 적지 않다. 24일 서울신문 취재결과 전국시도교육청들이 너도나도 수백억원에서 많게는 1000억원이 넘는 막대한 예산을 투입해 학생들에게 태블릿PC나 노트북 등을 지급할 예정이다. 경남도교육청은 내년 8월까지 두 차례에 걸쳐 총 29만5000대의 스마트기기를 경남지역 초중고 모든 학생에게 보급한다는 계획이다. 사업비는 1578억원이다. 충북도교육청은 493억원을 들여 내년 상반기까지 9만7000여대를 지급할 예정이다. 대상은 초등학교 4학년, 중학교 1학년, 고등학교 1학년이다. 부산·경북·서울시 교육청 등도 이 사업을 추진하고 있다. 학생들은 임대형식으로 사용하다 학교를 졸업하면 반납해야 한다. 경남과 충북교육청 등은 기기를 집에 가져갈 수 있게 한다는 계획이다. 부산교육청은 수업시간 사용을 원칙으로 하고 학교장 판단 또는 학생들이 희망할 경우에만 집에서도 사용할 수 있게 할 예정이다. 충북교육청 관계자는 “학생들이 집에 가서도 다양한 교육콘테츠를 활용해 공부할수 있는 환경이 구축되는 것”이라며 “게임이나 폭력적인 동영상 시청을 막기위해 유해사이트 차단프로그램을 설치하고 늦은 밤에 사용하지 못하도록 시간도 설정해 부작용을 최소화할 방침”이라고 밝혔다. 하지만 일각에선 스마트기기를 자주 접하는 것 자체가 문제라는 주장이 나온다. 학부모 단체인 교육희망연대경남학부모회 마산지부는 교육단체와 협의해 스마트기기 보급사업 중단을 요구한다는 계획이다. 이경수 마산지부장은 “학생들이 각종 스마트기기에 노출되면 뇌기능 장애가 발생해 팝콘이 탁 튀는 것처럼 자극적인 것에만 반응하는 ‘팝콘브레인’이 된다는 게 전문가들 견해”하며 “미국 실리콘 밸리에서 명문으로 불리는 ‘발도르프’란 학교는 디지털기기를 사용하지 않는다”고 강조했다. 놀이미디어센터 권장희 소장은 “교사가 수업시간에 나눠주고 다시 반납받는 방식으로 수업시간만 쓰게 해야 한다”며 “계속 생겨나는 유해사이트를 100%를 차단할수 없는 만큼 아이들 책상에 교과서와 유해잡지를 같이 놓아주는 꼴이 될수 있다”고 걱정했다. 이어 “학생들이 스마트기기를 검색해 답을 찾다보면 스스로 문제를 해결할수 있는 능력이 저하된다”고 주장했다. 전교조 서울지부는 지난달 성명을 통헤 “기기만 달랑 던져주는 얄팍한 발상이 문제”라며 “교육과정, 수업연구문화 등 준비없이 추진되는 이 사업은 재검토돼야 한다”고 지적했다. 충북청소년상담복지센터 김동준 소장은 “스마트기기 보급과 함께 의존도를 스스로 조절할수 있는 교육이 병행돼야 한다”고 충고했다. 상당수 학생들이 스마트기기를 갖고 있어 예산낭비라는 지적도 제기된다.