폴란드 크라쿠프 야기에우워대 동물학·의생명연구소, 화학부, 영국 브리스톨대 생리·약리·신경과학부 공동연구팀은 달고 기름진 음식 위주의 고지방식단은 신체시계를 망가뜨려 과식과 비만을 유발한다고 8일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘생리학저널’ 9월 7일자에 실렸다. 연구팀은 생쥐를 두 집단으로 나눠 한 집단은 지방이 전체 식단에서 10% 이하인 일반 식사를, 다른 집단은 식단의 70%가 달고 기름진 음식으로 채워진 고지방식을 4주 동안 제공한 뒤 뇌와 신체 호르몬 변화를 분석했다. 그 결과 고지방식을 장기간 섭취한 생쥐들은 포만감을 조절하는 뇌 속 시계가 망가지면서 비만으로 이어지는 것을 확인했다. 특히 뇌 속 신체시계에 문제가 생기면 신체가 지방을 쉽게 축적하도록 변한다고 연구팀은 설명했다.

DGIST 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 3차원 구조의 마이크로니들 어레이형 뇌 전극에 약물 전달 기능을 탑재한 유연성 다기능 뇌-기계 인터페이스 기술을 개발했다. 앞으로 장기간 이식이 필요한 뇌질환 치료용 전극으로 활용 가능할 것으로 기대된다. 김 교수팀은 여러 개의 마이크로니들이 유연한 폴리머 플랫폼으로 지지되고 있는 3차원 전극 기술을 기반으로, 유연한 폴리머 케이블에 유체 채널을 집적했다. 이를 통해 전기적 신호 전달과 화학적 약물 전달의 두 가지 기능을 동시에 할 수 있는 다기능 케이블 및 연결기술을 개발했다. 이 기술을 활용하면 약물 전달 채널을 통해 항염증 약물을 전극이 있는 곳에 정확하게 전달할 수 있게 된다. 이로 인해 뇌-기계 인터페이스 기술과 같이 장기간 뇌에 이식된 채로 사용해야 하는 전극의 수명 연장이 가능할 것으로 기대된다. 김 교수는 “뇌질환 치료용 약물의 약효 검증도 가능하여 치료제 개발에도 활용 가능할 것”이라고 설명했다.

치매의 일종인 알츠하이머병의 발병 여부를 초기 단계에서 거의 완벽한 정확도로 감지할 수 있는 인공지능(AI) 분석 기술이 등장했다. 리투아니아 카우나스공대(KTU) 연구진은 알츠하이머병의 발병 여부를 뇌 스캔 이미지를 통해 99% 이상의 정확도로 예측할 수 있는 AI 딥러닝 기반 분석 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 연구진이 연구실험 참가자 138명으로부터 확보한 기능성 MRI 영상을 분석하면서 개발된 것으로, 기존 방법보다 정확도, 민감도, 특이도 측면에서 더욱더 우수한 성능을 보였다. 즉 이 기술은 사람이 알츠하이머병의 징후를 분석하고 인지하는 것보다 훨씬 더 빠르게 알츠하이머병의 발병 여부를 알 수 있다. 따라서 의사들은 이 기술의 지원을 받아 알츠하이머병을 더욱더 빠르고 정확하게 진단해서 잠재적인 치료를 조기에 시작하도록 환자에게 권유할 수 있다. 이에 대해 연구에 참여한 리티스 마스켈리우나스 KTU 연구원은 “전 세계 의료 전문가가 알츠하이머병 조기 진단에 관한 인식을 높이려고 하고 있는데 이런 노력은 환자가 조기에 치료받을 수 있는 더 좋은 기회를 제공한다”고 설명했다. 마스켈리우나스 연구원은 또 자신들이 개발한 AI 알고리즘의 정확도는 매우 높지만, 시스템을 더욱더 개선하기 위해 더 많은 데이터를 수집하기 위해 노력할 것이라고 말했다. 연구진에 따르면, 이번에 개발된 AI 알고리즘은 전 세계 의사들이 사용할 수 있는 소프트웨어로 제작할 수 있다. 이에 대해 연구진은 “알츠하이머병 발병 위험이 큰 사람이나 이미 증상이 있는 환자가 이 AI 시스템을 이용해 검사해서 발병 여부를 조기에 발견할 수는 있지만, 이 기술이 의사들을 전면적으로 대체할 수는 없다”고 지적하면서도 “다만 이런 기술은 환자가 의료 혜택을 더욱더 쉽고 저렴하게 받도록 할 수 있다”고 말했다. 현재 알츠하이머병과 같은 치료의 실질적인 치료법은 없지만 조기 발견은 여전히 중요하다. 이를 미리 아는 것만으로 환자는 삶을 미리 계획할 수 있기 때문이다. 또 증상을 늦출 수 있는 몇몇 약물이나 인지적 치료를 제공받을 수도 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 치매의 원인으로는 알츠하이머병이 가장 많아 치매 환자의 최대 70%를 차지한다. 세계적으로 약 2400만 명이 알츠하이머병의 영향을 받고 있으며 이 수는 20년마다 2배로 늘 것으로 예상된다. 사회적 고령화로 인해 이 질병은 앞으로 몇 년 동안 많은 비용이 드는 공중보건 부담이 될 것이다. 사진=카우나스공대 제공

글을 읽고 이해하는 ‘문해력’은 학업성취도는 물론 원활한 사회생활을 위해서도 중요한 요건이다. 최근 들어 문해력에 대한 관심이 높아지면서 서점가에서는 관련 서적들이 쏟아져 나오고 있다. 많은 전문가들이 문해력의 핵심은 ‘독서’라고 강조하고 있다. 그런데 매일 규칙적으로 하는 독서는 문해력 향상 뿐만 아니라 뇌졸중 예방은 물론 뇌졸중 환자들의 재활에도 유용하다는 연구결과가 나왔다. 미국 조지타운대 종합병원 신경과, 재활의학과, 드렉셀대, 펜실베니아대, 워싱턴 메드스타 국립재활병원 공동연구팀은 언어 관련 중추를 지속적으로 자극시키는 것이 뇌졸중 재활에서 필요한데 특히 규칙적인 독서활동이 도움이 된다고 3일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘브레인 커뮤니케이션즈’ 8월 30일자에 실렸다. 뇌졸중은 뇌기능의 부분적, 전체적 장애가 상당 기간 지속되는 질환으로 뇌혈관이 막혀 발생하는 뇌경색과 뇌혈관이 터져 생기는 뇌출혈로 나뉜다. 뇌졸중이 생기면 여러 증상이 생기는데 뇌졸중 환자 5명 중 1명 꼴로 지속적 언어장애가 나타난다. 연구팀은 뇌졸중 환자 30명과 일반인 37명을 대상으로 독해력과 소리를 듣고 이해하고 사용하는 음운학적 능력을 측정했다. 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI) 기술을 이용해 회백질 부위와 뇌졸중 발생 부위를 정밀 측정했다. 분석 결과 언어장애를 겪고 있는 뇌졸중 환자들은 ‘언어’ 기능을 관장하는 좌뇌에 문제가 생긴 것인데 두 가지 다른 패턴을 보이는 것으로 나타났다. 왼쪽 전두엽 부분과 관련된 뇌졸중은 정확하고 명확한 음성을 만들어 단어를 소리내는데 문제를 일으키고 왼쪽 측두엽과 두정엽에 문제가 생긴 뇌졸중 환자는 단어의 정확성을 판단하는 능력과 소리의 뜻을 정확히 파악하는 청각운동 기능에 문제가 생기는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 뇌졸중 환자의 언어기능 장애 재활치료를 위해서는 책을 매일 규칙적으로 읽는 것이 필요하다고 밝혔다. 연구를 이끈 피터 터켈타웁 조지타운대 의대 교수는 “이번 연구는 뇌졸중이 환자의 언어능력에 어떤 영향을 미치는지 신경해부학적, 인지과학적 기초를 명확히 하고 규칙적인 독서활동이 재활에 도움이 된다는 사실을 제시했다는데 의미가 있다”라고 설명했다. 한편 미국 로마린다대 공중보건대 영양학 및 예방의학센터, 통합보건대 식품영양학과, 스페인 아우구스트 파이아이수니어 생물의학연구소, 카를로스3세 연구소, 바르셀로나 델마르 의학연구병원(IMIM), 발렌시아대 의대 예방의학 및 공중보건학과, 비영리 연구교육기관인 식이지방산연구소(FARI) 공동연구팀은 매일 견과류, 특히 호두를 섭취하는 것이 좋은 콜레스테롤을 늘려 뇌졸중을 비롯한 심혈관 질환을 예방하는데 도움이 된다고 3일 밝혔다. 이 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘순환’ 8월 31일자에 실렸다. 연구팀은 2012년 5월부터 2016년 5월까지 스페인 바르셀로나와 미국 캘리포니아 로마린다에 거주하는 건강한 63~79세 남녀 708명을 두 그룹으로 나눠 한 집단은 매일 하루 호두 반 컵 씩 섭취하도록 하고 다른 쪽은 호두를 제공하지 않았다. 실험이 끝난 2년 뒤 연구팀은 참가자들의 혈중 콜레스테롤 수치와 지질 단백질 수치, 뇌기능을 분석했다. 그 결과 호두를 장기 섭취한 사람들은 ‘나쁜 콜레스테롤’인 LDL 수치와 총 콜레스테롤 수치가 낮아지는 것으로 나타났으며 심혈관질환과 혈관성 치매, 뇌졸중 발병 비율도 현저하게 낮은 것으로 조사됐다. 고혈압과 고지혈증으로 치료를 받고 있던 사람들도 2년 동안 호두를 섭취한 결과 대부분 콜레스테롤수치와 혈압이 정상에 가깝게 떨어지는 것으로 조사됐다. 남성은 LDL 콜레스테롤 수치가 이전에 비해 7.9%, 여성은 2.6% 감소한 것으로 나타났다. 스페인 바르셀로나 델마르 의학연구병원 에밀리오 로스 교수는 “매일 호두를 한 줌씩 먹는 것은 심혈관 건강을 증진시키는 간단한 방법으로 식단에 호두를 비롯한 다양한 식단을 포함시킬 경우 콜레스테롤 수치를 낮추고 심혈관질환과 뇌졸중을 예방하는데 도움이 될 것”이라고 말했다.

암으로 숨진 아내를 떠나보내지 못한 남편이 냉동 보존을 의뢰했다. 지난해 80대 노모가 이 기술로 처음 보존됐고, 이번이 국내 두 번째 사례다. 바이오 냉동기술업체 크리오아시아에 따르면 서울 마포구에 거주하는 50대 남성 A씨는 담도암으로 항암 치료를 받다 숨진 50대 아내의 모습을 사후에도 보존하고 싶다며 냉동 보존을 의뢰했다. 업체는 A씨 아내의 몸속에 있는 혈액을 빼낸 후 시신 부패 방지를 위해 냉동보존액을 채워 넣는 작업을 거쳐 장례식장 안치실의 특수 냉동고에 보존했다. 다음달 중순쯤 챔버(냉동보존 용기)가 완성되면 액체질소로 냉각한 탱크에 시신을 넣어 영하 196도로 보관할 예정이다. A씨는 현재 아내의 시신을 러시아 모스크바에 있는 냉동보존 전문업체에 보낼지 국내 보존센터에 안치할지를 놓고 고민하는 것으로 알려졌다. A씨는 “암으로 아내를 갑작스럽게 떠나보낸 뒤 힘든 시기 한 가닥 희망이 될 수 있는 냉동보존을 알게 됐고 큰 위안이 됐다”며 “살아생전 가능할지 모르겠지만 과학기술의 발전에 기대를 걸어보려 한다”고 말했다. 업체는 A씨의 결정 등을 고려해 이르면 올해 말 보존센터를 운영할 예정이며, 냉동보존 기간은 100년이다. 현재 시신 동결 서비스를 이용하는 데는 약 1억원 정도가 든다. 냉동 보존한 시신을 미래에 해동한다고 해도 깨어날 가능성은 극히 낮지만, 지푸라기라도 잡는 심정으로 의뢰를 문의하는 연락이 이어지고 있다.뇌손상 문제…냉동보존술 어디까지 왔나 세계 최대 규모의 미국의 한 냉동보존센터에는 1호 냉동 인간 제임스 교수부터 아인즈까지 잠들어있다. 막대한 금액 때문에 현재 냉동보존 신청자 중 상당수가 실리콘밸리의 유명 창업자나 엔지니어, 과학자 등 부유한 사람들이다. 냉동보존은 우선 1차 처치로 시신의 온도를 최대한 낮추고 심폐소생 장치로 호흡과 혈액 순환을 복구시켜 세포와 조직의 손상을 최대한 지연시킨다. 2차로 체액과 동결 보호제의 치환해 날카로운 얼음 결정 없이 투명한 유리와 같은 상태로 인체를 얼릴 수 있도록 만든다. 그렇게 서서히 온도를 낮춰 영하 196도에 이르면 냉동 캡슐에 옮겨 영구히 보존한다. 전문가들은 회의적인 입장을 내비친다. 케네스 헤이워스 뇌보존재단(BFF) 공동설립자는 “냉동 보존 기술이 뇌의 시냅스 연결을 잘 보존한다는 걸 보여주지 못했다. 신경 연결 부분에서 많은 수축이 일어났는데 내가 보기에 손상된 것으로 보였다”라며 “그래서 공개적으로 냉동 보존 회원 자격을 철회했다”라고 밝혔다. 전문가들은 “유리화 기술은 난자나 단세포 등 조직이 아주 작을 때 쓰는 것인데 수십억 개, 아니 수조 개의 세포가 있는 몸을 어떻게 유리화하냐”라며 냉동 보존이 현실적으로 어려운 일이라고 했다. 또한 유리화 냉동이 되지 못했을 때 가장 심각한 문제는 뇌손상이라 강조했다. 생명연장 재단의 맥스 모어 회장은 언제쯤 냉동인간이 부활할 수 있냐는 질문에 “정답은 없다. 얼마나 많이 연구하는지에 따라 달라지는 문제”라며 “인공지능, 초지능 기계가 우릴 위해 여러 문제를 해결하면 사람들의 추측보다 훨씬 빨리 가능할 수도 있다. 그렇지만 어떻게 될지 알 수 없는 일이다”라고 즉답을 피했다. 전문가들은 “동물 실험도 전혀 안 된 기술로 사람을 냉동하는 것은 돈벌이, 사람들 마음을 이용하는 것이다”라며 냉동보존에 대한 경계를 늦춰선 안 된다고 당부했다. 현재 전 세계에는 과학기술의 발전을 기다리며 잠들어 있는 냉동인간이 600여명이다. 지금까지도 깨어난 이는 아무도 없다.

경기 용인시 소재 ㈜지엔티파마는 뇌졸중 치료제로 개발중인 ‘넬로넴다즈’가 식품의약품안전처로부터 임상 3상 시험 계획을 승인 받았다고 31일 밝혔다. 3상은 신약의 유효성이 어느 정도까지는 확립한 후에 행해지며, 시판허가를 얻기 위한 마지막 단계의 시험이다. 국내에서 개발된 뇌졸중 신약의 임상 3상 승인은 이번이 처음이며, 혈전제거수술을 받는 뇌졸중 환자에 대한 뇌세포보호약물의 임상 3상 시험으로는 캐나다 신약개발회사 노노(NoNo)사의 네리네타이드(NA-1)에 이어 세계에서 2번째이다. 이번 임상 3상 시험은 발병 후 12시간 이내에 혈전 제거 수술을 받는 급성 허혈성 뇌졸중 환자에게서 넬로넴다즈의 장애 개선 효과와 뇌신경세포 보호 효과를 검증하게 된다. 서울아산병원을 비롯한 23개 대학병원 뇌졸중 센터에서 내원 초기 컴퓨터단층촬영(CT) 혹은 자기공명영상(MR)에서 중등도 및 중증 허혈성 뇌졸중으로 판정된 환자 496명을 대상으로 진행한다. 뇌졸중으로 뇌혈관이 막히면 뇌에서 흥분성 신경전달물질 글루타메이트가 과량으로 방출, 뇌에서 신경세포의 사멸을 조절하는 NMDA 수용체를 자극해 뇌신경세포 사멸을 유발한다. 또 혈관이 재개통 되면 생성되는 유해물질인 활성산소에 의해 뇌신경세포가 추가로 사멸하면서 환자는 영구장애나 사망에 이르게 된다. 그동안 수많은 다국적 제약사들이 NMDA 수용체 또는 활성산소 가운데 하나만을 대상으로 한 단일표적 뇌세포 보호 약물을 개발해 임상시험을 진행했지만 부작용과 약효 부재로 모두 실패했다. 지엔티파마가 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 개발한 넬로넴다즈는 NMDA 수용체 활성을 억제하고 동시에 활성산소를 제거하는 신물질로, 뇌졸중 후 뇌신경세포의 사멸을 방지하는 세계 최초 ‘다중표적’ 뇌신경세포 보호 약물이다. 넬로넴다즈의 안전성은 미국과 중국에서 165명의 정상인을 대상으로 완료한 임상 1상, 한국과 중국에서 447명의 뇌졸중 환자를 대상으로 완료한 임상 2상에서 확인됐다. 특히 8시간 이내에 혈전 제거 수술을 받은 209명 뇌졸중 환자를 대상으로 진행한 국내 임상 2상에서 넬로넴다즈의 장애 개선 효과는 뇌졸중 약효의 3대 평가 척도에서 플라시보(위약)와 비교해 확연하게 개선된 것으로 나타났다. 기존 NMDA 수용체 억제제의 문제로 지적되어온 정신질환 증상 유발 등의 심각한 부작용이 넬로넴다즈를 투여 받은 정상인은 물론 뇌졸중 환자에서 전혀 발견되지 않았다. 지엔티파마 측은 “국내 임상 2상 시험은 뇌졸중의 표준치료로 도입된 혈전제거 수술을 받은 환자를 대상으로 다중표적 뇌세포보호약물인 넬로넴다즈의 약효와 안전성을 검증하는 최초의 임상시험으로 주목을 받았다”고 설명했다. 지엔티파마는 지난 3월 넬로넴다즈에 대해 미국 및 국제특허(PCT) 출원도 완료했다. 넬로넴다즈의 임상 3상을 자문해 주고 있는 뇌졸중 중개 연구의 세계적인 석학인 스토니브룩 의과대학 신경과 데니스 최 교수는 “뇌졸중은 여러 경로로 오는데 지금까지의 치료제 연구 개발은 한가지 표적만으로 접근해 실패했다”면서 “다중표적 약물인 넬로넴다즈의 임상 2상 결과가 매우 낙관적이어서 향후 진행할 임상 3상 결과가 더욱 기대 된다”고 말했다.지엔티파마 곽병주 대표이사(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 “1990년 이후 머크와 아스트라제네카 등의 다국적 제약사들이 뇌졸중 후 사망과 장애를 줄이기위해 뇌세포보호약물들을 개발했으나 임상시험에서 모두 실패하였는데, 이는 약효가 입증되었던 허혈-재관류 동물모델과는 달리 임상시험에서는 재관류되는 뇌졸중 환자의 부재가 주 원인이었다”고 지적했다. 곽대표는 이어 “2015년 혈전제거수술의 도입으로 허혈-재관류 뇌졸중 환자의 임상시험이 가능 해졌고,지난 2016년에 세계 최초로 혈전제거수술을 받은 뇌졸중 환자를 대상으로 임상 2상 시험을 실시해 넬로넴다즈의 약효와 안전성을 확인했다”면서 “최고의 뇌졸중 임상연구진과 함께 이번에 승인된 임상 3상 시험을 성공적으로 완료해 2025년 까지 치료제를 출시하는 것이 목표”라고 밝혔다.

가을은 초콜릿(사진)의 계절이다. 초콜릿은 맛과 향이 좋아 남녀노소 누구에게나 인기를 얻지만 카카오를 통해 얻는 효과도 매력적이라 할 수 있다. 특히 건강 먹거리로 카카오에 대한 관심이 커지고 있다. 카카오는 고혈압, 심장질환 등 성인병 예방과 함께 다이어트에 효과가 있다는 보고가 있기 때문이다. 특히 초콜릿은 등산, 운동, 레저 시 영양 보충과 혈당이 떨어졌을 때 구급 식품으로 필요하기 때문에 찾는 사람이 많다. 초콜릿이 인체에 미치는 좋은 영향은 오래 전부터 연구를 통해 보고돼 왔다. 호주 모나쉬 대학 연구진이 발표한 연구 결과에 따르면 심장질환에 걸릴 위험이 큰 남녀 2000명을 대상으로 조사한 결과 매일 다크초콜릿 100g을 먹은 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 10년 후 심장마비 또는 뇌졸중 위험이 감소하는 것으로 나타났다고 한다. 특히 초콜릿에 함유된 플라바놀 성분은 뇌 기능을 좋게 하고 흐려지는 기억력 감퇴현상을 막아준다고 한다. 쾰른 대학 도버트 박사는 “작은 초콜릿 한 조각이 혈압을 낮출 수 있는데 이는 다크초콜릿에는 체내 산화질소량을 증가시켜 혈관을 깨끗하게 해 주는 폴리페놀 성분이 많이 들어 있기 때문”이라고 말했다. 특히 폴리페놀 성분은 다크초콜릿에 더 많이 들어 있는데 코코아 함량이 60~70% 이상인 쓴맛의 다크초콜릿을 건강식과 함께 먹고, 꾸준히 운동하는 습관을 들이면 가장 좋은 효과를 볼 수 있다고 한다. 롯데중앙연구소는 “카카오 폴리페놀은 치아표면의 플라그 발생을 억제하는 효과가 있어 충치 예방 소재가 될 수도 있다”고 말했다.

코로나19로 외출과 육체 활동은 줄어들고 먹는 건 늘어나면서 체중도 늘어난 ‘확찐자’의 유행은 우리 만의 이야기가 아니다. 전 세계적으로 봉쇄 및 격리 조치 증가로 인해 체중이 늘어난 사람의 숫자가 적지 않다. 동시에 사회적 고립으로 인해 우울과 불안, 수면 부족을 호소하는 사람의 숫자도 크게 늘었다. 최근 록펠러 대학 연구팀은 격리 조치가 사람에게만 스트레스를 주는 게 아니라는 사실을 발견했다. 연구팀은 초파리를 이용한 동물 실험을 통해 홀로 고립될 경우 식욕은 늘어나는 반면 수면 시간은 줄어든다는 사실을 확인했다. 의외의 사실 같지만, 사실 초파리는 생각보다 사회적인 곤충이다. 물론 개미나 벌처럼 여왕을 중심으로 한 복잡한 군집을 이루는 건 아니지만, 초파리는 떼를 지어 다니면서 같이 먹이를 찾고 먹는다. 초파리는 과일 같은 먹이보다 매우 작기 때문에 먹이를 나누는 것은 큰 문제가 아니다. 진짜 문제는 적당한 먹이를 찾는 것과 천적을 피하는 것이다. 모두 혼자보다 여럿이 힘을 합치면 더 쉽게 극복할 수 있는 문제다. 따라서 혼자 격리되는 것은 천적이 없고 먹이가 충분해도 초파리에게 상당한 스트레스다. 연구팀은 혼자 격리된 초파리가 여러 마리가 함께 격리된 경우보다 먹이를 더 많이 먹고 잠은 더 적게 잔다는 사실을 확인했다. 이는 코로나19로 인한 사회적 고립을 포함해 혼자 고립된 사람에게서 초기에 흔히 관찰할 수 있는 행동 변화다. 연구팀은 초파리에서 이런 행동 변화를 유발하는 기전을 밝히기 위해 유전자와 뉴런(신경세포) 단위에서 변화를 조사했다. 연구팀에 따르면 초파리의 뇌에 있는 P2 뉴런이 더 먹고 덜 자게 만드는 행동 변화를 유발한다. 이 뉴런이 차단된 경우 이런 행동 변화가 관찰되지 않기 때문이다. 혼자 격리된 환경에서 더 먹고 덜 자는 것은 상당히 타당한 이유가 있다. 혼자서 먹이를 구하고 천적을 피하는 일은 여럿이 있을 때보다 쉽지 않기 때문이다. 당연히 기회가 있을 때 더 먹고 천적의 공격을 알아채기 위해 자는 시간도 줄여야 한다. 그러나 사람처럼 복잡한 뇌를 지닌 생물체에서 어떤 뉴런이 이런 반응을 유도하는지 알아내기는 쉽지 않다. 상대적으로 단순한 뇌를 지닌 초파리를 대상으로 뇌를 연구하는 이유다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

길을 지나다 향기로운 커피냄새나 맛있는 빵 냄새가 나는 가게를 만나면 자신도 모르게 문을 열고 들어가는 경험을 한 번 쯤은 해봤을 것이다. 과학자들이 이 같은 행동은 포만감과 상관없이 후각 자극 때문에 생기는 일이라는 연구결과를 내놨다. 미국 노스웨스턴대 의대 신경과, 행동·정신과학과, 심리학과, 샌디에고주립대 운동·영양학부 공동연구팀은 후각을 바탕으로 한 의사결정은 동기유발 상태에 따라 달라진다고 29일 밝혔다. 쉽게 말하면 냄새가 우리가 먹는 행위를 조절하게 된다는 것이다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 8월 27일자에 실렸다. 연구팀은 18~30세의 건강한 성인남녀 32명을 대상으로 음식 냄새에 대한 민감도 검사와 음식 냄새를 처리할 때 뇌 변화를 측정하기 위해 뇌 자기공명영상(MRI) 촬영을 실시했다. 우선 연구팀은 음식과 비슷한 음식이 아닌 냄새를 섞은 뒤 음식 냄새를 언제 구분할 수 있는지 분석했다. 피자와 소나무 냄새, 시나몬번과 삼나무 냄새를 서로 다른 비율로 섞어 피자나 시나몬번 냄새를 언제 인식하는지를 관찰한 것이다. 연구팀은 배가 고플 때와 식사 후에 인식하는 냄새의 비율을 조사하고 수면부족 상태에서 뇌에서 냄새를 어떻게 처리하는지도 조사했다. 분석 결과 배가 고플 때는 음식 냄새가 50% 비율로 섞여 있을 때도 쉽게 알아차리고 뇌가 반응하는 것으로 나타났지만 배가 부를 때는 음식 냄새가 80% 이상의 비율로 섞여 있을 때만 뇌가 반응하는 것으로 확인됐다. 배가 부르면 음식 냄새가 식욕을 불러일으키지 않지만 공복 상태에서는 뇌가 냄새에 민감해지고 평소 먹는 양보다 많이 섭취하도록 하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 또 후각 중추에 이상이 있을 경우 과도한 식욕을 일으키는 것으로도 확인됐다. 과다한 식욕을 불러일으키는 이상증세는 중독과 인지능력 저하와도 밀접하게 연관돼 있는 것으로 조사됐다. 연구팀은 뇌의 냄새-음식섭취 회로는 스트레스나 수면 부족으로 쉽게 망가질 수 있다고도 확인했다. 체중 조절을 위해 식이조절을 할 경우 완전히 굶는 것보다는 적은 양이라도 삼시세끼를 챙겨먹어 후각 중추를 어느 정도 둔하게 만들어 놓고 충분한 수면을 통해 냄새-음식섭취 회로 이상이 발생하지 않도록 하는 것이 좋다고 연구팀은 조언했다. 연구를 이끈 노스웨스턴대 의대 소스턴 칸트 교수(행동신경학)는 “인간의 여러 감각 중에서 후각이 음식 섭취에 대해 중요한 역할을 한다는 것을 확인한 연구”라고 설명했다.

코로나19로 외출과 육체 활동은 줄어들고 먹는 건 늘어나면서 체중도 늘어난 ‘확찐자’의 유행은 우리 만의 이야기가 아니다. 전 세계적으로 봉쇄 및 격리 조치 증가로 인해 체중이 늘어난 사람의 숫자가 적지 않다. 동시에 사회적 고립으로 인해 우울과 불안, 수면 부족을 호소하는 사람의 숫자도 크게 늘었다. 최근 록펠러 대학 연구팀은 격리 조치가 사람에게만 스트레스를 주는 게 아니라는 사실을 발견했다. 연구팀은 초파리를 이용한 동물 실험을 통해 홀로 고립될 경우 식욕은 늘어나는 반면 수면 시간은 줄어든다는 사실을 확인했다. 의외의 사실 같지만, 사실 초파리는 생각보다 사회적인 곤충이다. 물론 개미나 벌처럼 여왕을 중심으로 한 복잡한 군집을 이루는 건 아니지만, 초파리는 떼를 지어 다니면서 같이 먹이를 찾고 먹는다. 초파리는 과일 같은 먹이보다 매우 작기 때문에 먹이를 나누는 것은 큰 문제가 아니다. 진짜 문제는 적당한 먹이를 찾는 것과 천적을 피하는 것이다. 모두 혼자보다 여럿이 힘을 합치면 더 쉽게 극복할 수 있는 문제다. 따라서 혼자 격리되는 것은 천적이 없고 먹이가 충분해도 초파리에게 상당한 스트레스다. 연구팀은 혼자 격리된 초파리가 여러 마리가 함께 격리된 경우보다 먹이를 더 많이 먹고 잠은 더 적게 잔다는 사실을 확인했다. 이는 코로나19로 인한 사회적 고립을 포함해 혼자 고립된 사람에게서 초기에 흔히 관찰할 수 있는 행동 변화다. 연구팀은 초파리에서 이런 행동 변화를 유발하는 기전을 밝히기 위해 유전자와 뉴런(신경세포) 단위에서 변화를 조사했다. 연구팀에 따르면 초파리의 뇌에 있는 P2 뉴런이 더 먹고 덜 자게 만드는 행동 변화를 유발한다. 이 뉴런이 차단된 경우 이런 행동 변화가 관찰되지 않기 때문이다. 혼자 격리된 환경에서 더 먹고 덜 자는 것은 상당히 타당한 이유가 있다. 혼자서 먹이를 구하고 천적을 피하는 일은 여럿이 있을 때보다 쉽지 않기 때문이다. 당연히 기회가 있을 때 더 먹고 천적의 공격을 알아채기 위해 자는 시간도 줄여야 한다. 그러나 사람처럼 복잡한 뇌를 지닌 생물체에서 어떤 뉴런이 이런 반응을 유도하는지 알아내기는 쉽지 않다. 상대적으로 단순한 뇌를 지닌 초파리를 대상으로 뇌를 연구하는 이유다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다.

땅에 매장하던 전통 장례 관습이 화장(火葬)으로 바뀌고, 국내에서도 냉동보존 사례가 나오면서 가까운 미래에 ‘냉동장’ 역시 중요한 화두가 될 것으로 보인다. 지난해 5월 혈액암으로 숨진 어머니의 시신을 냉동보존한 김정길씨(가명). 그는 결혼하지 않고 평생 어머니를 모시고 살았고, 아버지가 돌아가신 지 6개월 만에 어머니마저 세상을 떠나자 이같이 결정했다. 국내 첫 냉동인간 사례였다. 그는 화장을 3시간 정도 앞둔 시간까지 고민을 거듭했다. 냉동보존은 유족 전원의 동의가 필요하기에 그는 만류하는 동생들을 필사적으로 설득했다. 냉동보존된 어머니와 다시 만날 수 있다는 믿음에서였다. 냉동보존은 신속히 진행됐다. 대형 상조회사가 운영하는 장례식장 안치실에 고인을 모신 뒤, 보존 온도가 영하 20~30℃를 유지하도록 했다. 시신 이송을 맡은 물류업체가 냉동보존이 이뤄질 러시아로의 빠른 수송을 위해 긴급 화물기를 마련하고, 수송 내내 낮은 온도를 유지하도록 했다. 코로나19로 유족 중 누구도 함께 비행기에 타지 못했고, 어머니의 시신은 홀로 화물기에 실려 머나먼 러시아 땅으로 향했다. 다음날 모스크바 공항에 화물기가 도착했고 현지 냉동인간 기업 크리오러스(KrioRus)가 고인을 모시고 액체질소로 가득 찬 냉동챔버에 안치했다. 그렇게 국내 첫 냉동인간이 된 그의 어머니는 러시아에서 향후 해동·의학기술이 발달할 때까지 영하 200℃에 가까운 상태에서 냉동인간으로 남게 된다. 계약 기간은 의료기술 발전 속도와 냉동보존 환자의 재생 가능성 등을 고려해 100년으로 정해졌다. 현재 시신은 혈액이 응고된 상태다. 보존액 주입은 시신의 냉동과 향후 해동 시 세포 손상을 줄일 수 있는 기능이 있어서 매우 중요하지만 시간상 이같은 절차가 생략됐다. 김씨는 해동기술이 발전한다면 잠시나마 어머니를 뵐 수 있지 않겠냐는 실낱같은 희망에서 냉동보존을 진행했다.“엄마 잘 잤어?” 그가 하고 싶은 말 그는 22일 방송된 SBS스페셜 ‘불멸의 시대 2부: 냉동인간’에 출연해 냉동보존 이후 현지에서 보내주는 영상을 확인하고 있다고 말했다. 볼 수 있는 것은 냉동탱크뿐이지만 그는 “여기에서 마음으로 빌고 있다”라며 “돌아가셨다고 생각하지 않는다. 다시 만날 수 있을 거로 생각한다. 다시 만나면 ‘엄마 잘 잤어?’라고 묻고 싶다”라며 눈물을 훔쳤다. 그러나 전문가들은 회의적인 입장을 내비쳤다. 케네스 헤이워스 뇌보존재단(BFF) 공동설립자는 “냉동 보존 기술이 뇌의 시냅스 연결을 잘 보존한다는 걸 보여주지 못했다. 신경 연결 부분에서 많은 수축이 일어났는데 내가 보기에 손상된 것으로 보였다”라며 “그래서 공개적으로 냉동 보존 회원 자격을 철회했다”라고 밝혔다. 전문가는 “사망 선고가 내려져서 사회적인 죽음을 맞았는데 다시 살아나면 출생 신고를 할 거냐, 사회적 지위를 그대로 부여할 거냐”라며 “그렇게 되면 죽음에 대한 기준, 민사법까지 다 바꿔야 한다”라고 현실적인 문제를 지적했다.부자들의 특권…냉동보존술 어디까지 왔나 냉동보존은 우선 1차 처치로 시신의 온도를 최대한 낮추고 심폐소생 장치로 호흡과 혈액 순환을 복구시켜 세포와 조직의 손상을 최대한 지연시킨다. 2차로 체액과 동결 보호제의 치환해 날카로운 얼음 결정 없이 투명한 유리와 같은 상태로 인체를 얼릴 수 있도록 만든다. 그렇게 서서히 온도를 낮춰 영하 196도에 이르면 냉동 캡슐에 옮겨 영구히 보존한다. 전문가들은 “유리화 기술은 난자나 단세포 등 조직이 아주 작을 때 쓰는 것인데 수십억 개, 아니 수조 개의 세포가 있는 몸을 어떻게 유리화하냐”라며 냉동 보존이 현실적으로 어려운 일이라고 했다. 또한 유리화 냉동이 되지 못했을 때 가장 심각한 문제는 뇌손상이라 강조했다. 현재 전 세계에는 과학기술의 발전을 기다리며 잠들어 있는 냉동인간이 600여명이다. 지금까지도 깨어난 이는 아무도 없다. 세계 최대 규모의 미국의 한 냉동보존센터에는 1호 냉동 인간 제임스 교수부터 아인즈까지 잠들어있다. 막대한 금액 때문에 현재 냉동보존 신청자 중 상당수가 실리콘밸리의 유명 창업자나 엔지니어, 과학자 등 부유한 사람들이다. 생명연장 재단의 맥스 모어 회장은 언제쯤 냉동인간이 부활할 수 있냐는 질문에 “정답은 없다. 얼마나 많이 연구하는지에 따라 달라지는 문제”라며 “인공지능, 초지능 기계가 우릴 위해 여러 문제를 해결하면 사람들의 추측보다 훨씬 빨리 가능할 수도 있다. 그렇지만 어떻게 될지 알 수 없는 일이다”라고 즉답을 피했다. 전문가들은 “동물 실험도 전혀 안 된 기술로 사람을 냉동하는 것은 돈벌이, 사람들 마음을 이용하는 것이다”라며 냉동보존에 대한 경계를 늦춰선 안 된다고 당부했다.

몇 년 전 일까지도 생생하게 기억하던 사람들도 나이가 들면서 기억력이 예전같지 않고 자꾸 ‘깜박깜박’하는 경우가 잦아진다. 나이들면서 인지기능이 떨어지는 것을 막기 위해 규칙적인 운동이나 독서가 권장되고 있지만 뇌기능의 퇴화를 예방하거나 막을 확실한 방법은 아직까지 없다. 그런데 한국인 과학자가 포함된 영국 케임브리지대, 리즈대, 이탈리아 신경과학연구소, 플로렌스대, 일본 고베약학대, 네덜란드 왕립 신경과학연구소, 싱가포르 국립대병원, 캐나다 웨스턴대, 체코 실험의학연구소 공동연구팀은 생쥐실험을 통해 노화로 인해 발생하는 기억력 감퇴를 줄이고 예방할 수 있는 방법을 찾았다고 23일 밝혔다. 케임브리지대 뇌치료센터의 한인 과학자 양수정 박사가 제1저자 겸 교신저자로 참여해 연구를 주도했다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 최신호에 실렸다. 뇌신경가소성은 뇌가 새로운 것을 배우고 적응하며 기억을 유지할 수 있게 돕는 능력인데 나이가 들면서 뇌신경가소성이 서서히 저하된다. 특히 뇌신경가소성이 내외부적 요인으로 인해 급격하게 저하될 경우는 각종 퇴행성 뇌질환을 앓을 가능성이 높아지는 것으로 알려져 있다. 이 같은 상황에서 연구팀은 뇌 신경세포인 뉴런을 둘러싸고 있는 ‘뉴런주위망’(PNNs) 속 화학 성분을 변화시키면 신경가소성이 회복되고 노화에 따른 기억력 감퇴를 늦추거나 막을 수 있다는 사실을 생쥐실험으로 밝혀냈다. 연구팀은 생후 20개월된 생쥐와 생후 6개월된 생쥐의 기억력과 판단력을 측정한 결과 인간처럼 나이가 들수록 인지기능이 퇴화된다는 것을 확인했다. 연구팀은 20개월 된 생쥐의 PNNs 속 화학 성분을 변화시킨 다음 미로찾기를 비롯한 각종 인지능력 측정을 한 결과 6개월된 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것을 관찰했다. 연구에 참여한 제임스 포셋 케임브리지대 교수는 “이번 연구는 생쥐를 대상으로 진행됐지만 인간의 뇌 속 분자와 구조가 설치류와 비슷한 점이 많다는 점에 주목해야 한다”며 “이번 방법을 이용하면 사람에게서 나타나는 노화로 인한 기억력 감퇴도 예방하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

방관자 효과 : 당신이 침묵의 방관자가 되었을 때 일어나는 나비효과/캐서린 샌더슨 지음/박준형 옮김/쌤앤파커스/364쪽/1만 7000원 주변의 무관심 탓에 빚어지는 불행한 사건들이 하루가 멀다 하고 일어난다. 어떤 방식으로든 적극 개입해야 할 상황에서조차 소셜네트워크서비스(SNS)에 올릴 사진 찍기에만 골몰하는 사례도 있다. 집단 따돌림이나 보복이 두려워 시선을 돌리는 조직 내 방관은 더 흔하다. 도움이 필요한 사람을 보고도 다른 사람이 나설 것이라 생각하고 개입하지 않는 것을 심리학 용어로 ‘방관자 효과’라고 한다. 이 현상은 주위에 사람들이 많을수록 심해진다. ‘책임 분산’이 더 넓게 확대되기 때문이다.‘방관자 효과’는 침묵과 방관, 무관심이 불러온 나비효과의 문제점을 짚고, 대안을 모색한 책이다. 각종 심리학 연구와 뇌 반응 측정 등의 실험을 통해 행동보다 침묵을 선택하게 되는 인간 본성을 파헤친다. ‘방관자 효과’에 대한 저자의 정의는 간명하다. “비상시에 도움을 받을 가능성이 그 상황에 존재하는 사람의 수와 반비례하는 일반적인 경향”이다. 저자는 원인을 세 가지 꼽았다. 첫째는 응급상황 여부가 모호할 때다. 저자가 참여한 한 연구에서 남녀가 길에서 싸우는 실험을 했다. 둘이 낯선 사람이라고 판단했을 때는 실험 참가자의 65%가 남성의 폭력을 막기 위해 적극 개입했다. 한데 둘이 부부라고 판단되면 불과 19%만 개입했다. 공연히 부부 싸움에 끼어들었다가 싸우는 이나 개입한 이나 어색함과 당혹감만 안게 될 수 있다. 이처럼 무슨 일이 일어난 건지 불확실할 때는 도움을 줄 가능성도 낮아진다. 두 번째 원인은 주변이 집단 환경일 때다. 설령 문제가 있다고 인지해도, 여럿이 있으면 다른 사람이 나설 것이라 가정하고 굳이 나서지 않는다. 이는 멘탈만의 문제가 아니다. 실제 뇌가 방관자 자세를 취하도록 반응한다는 것이 연구 결과 밝혀졌다. 네덜란드 틸뷔르흐 대학의 연구에 따르면 응급상황을 관찰하는 사람들의 수가 많을수록 뇌의 시각적 인식과 집중을 처리하는 부분이 활발해졌다. 다른 이들의 행동에 주의를 기울인다는 뜻이다. 그러나 행동으로 이어질 준비를 담당하는 운동 피질 등의 부분은 활동성이 떨어졌다. 셋째, ‘마음속 계산기’가 작동할 때다. 사람들은 자신의 도움이 초래할 수 있는 안전, 직업적 기회, 사회적 비용 등의 결과를 두려워한다. ‘침묵의 카르텔’이 형성되기도 한다. 낡고 권위적인 조직에서 흔히 보이는 현상이다. 보복의 가능성이 낮을 때조차 조직 구성원들은 그릇된 행동을 못 본 척하려고 한다. 미국 경찰을 대상으로 벌인 한 설문조사에서 약 80% 정도가 경찰 문화에 ‘침묵의 규율’이 존재한다고 답했다고 한다. 절반 가까이는 동료들의 잘못을 목격하고도 보고조차 하지 않았다고 답했다. 하루가 멀다 하고 성범죄가 발생하는 우리의 군 문화에도 시사점을 주는 대목이다. 방관은 측정이 불가할 정도로 방대한 사회적 비용을 초래한다. 저자는 윤리적 리더가 가장 중요한 요소라고 강조하면서도 비윤리적 행동에 대한 무관용, 목소리를 낼 수 있는 조직 문화 등 변화가 필요하다고 지적한다. 저자는 “변화를 만들 수 있는데도 외면하고, 다른 누군가 행동하기를 기다린다면 그 결과도 수용해야 한다”면서 ‘가장 큰 비극은 악한 사람들의 외침이 아닌, 선한 사람들의 소름 끼치는 침묵이었다’는 마틴 루서 킹의 연설을 기억하라고 말했다.

다른 사람의 말을 집중해서 잘 듣는 ‘경청’은 대화를 하는데 있어서 중요한 요소이다. 대화를 잘 하기 위해서는 경청이 중요하다는 것은 알고 있지만 실제로 대화를 할 때는 듣기보다는 말하는 것을 즐기는 사람들이 더 많다. 그런데 신경과학자들이 말하는 것보다 경청이 뇌 건강에 도움이 된다는 재미있는 연구결과를 내놨다. 미국 뉴욕대 의대 인지신경학센터, 보스턴 프레이밍엄 연구단, 하버드대 인구·발달연구센터, 하버드대 공중보건대, 보스턴대 공중보건대 생물통계학과, 보스턴대 의대 신경학과, 텍사스대 보건과학센터 알츠하이머 및 퇴행성신경질환연구소, 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), 브리검여성병원 알츠하이머 연구 및 치료센터, 호주 모나쉬대 뇌·정신보건연구소 공동연구팀은 남의 말을 잘 듣는 사람이 자기 말만 하는 사람들보다 뇌가 훨씬 젊고 뇌기능도 더 발달해 있다고 밝혔다. 또 잘 듣는 사람과 가까이 하거나 경청 연습을 하는 것이 뇌건강에도 도움이 된다고 덧붙였다. 이번 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 네트워크 오픈’ 8월 17일자에 실렸다. 신경과학자들은 노화나 질병으로 인한 뇌기능의 퇴화를 막기 위해서는 운동, 긍정적 사고, 사회적 상호작용, 독서나 퍼즐 같은 규칙적인 정신적 자극이 필요하다고 조언하고 있다. 연구팀은 이런 활동들이 뇌 인지복원력과 관련있다는 점에 착안하고 뇌 건강 유지를 위한 다른 요소는 없는지에 주목했다. 연구팀은 미국 매사추세츠 프라이밍엄에 사는 성인 5000여 명을 대상으로 1983년부터 2003년까지 약 20년 동안 흡연, 당뇨, 비만, 운동여부는 물론 사회적 관계를 어떻게 맺고 있는지에 대해 연구한 ‘프라이밍엄 심장 연구’(FHS) 데이터를 활용했다. 연구팀은 FHS 조사에 참여한 사람 중 치매, 뇌졸중, 기타 신경질환을 앓은 적 없는 2171명을 대상으로 사회적 상호작용, 생활습관에 대해 설문조사하고 각종 건강 지수를 측정하는 한편 기능성 자기공명영상(fMRI)로 뇌의 활동을 측정했다. 연구 결과, 뇌의 부피가 작을수록 인지기능이 떨어지는 경향이 있으며 사회적 관계가 활발한 사람이 그렇지 못한 사람들보다 뇌의 부피가 더 크고 인지기능이 우수한 것으로 나타났다. 그런데 사회적 관계가 활발한 사람들은 대부분 말하기보다는 다른 사람의 말을 잘 듣는 경청습관을 갖고 있는 것으로 조사됐다. 연구팀의 분석에 따르면 인지 회복력이 가장 뛰어난 사람들은 경청 습관이 있는 이들이었으며 그 다음으로는 자신의 말을 들어줄 수 있는 친구나 가족을 갖고 있는 사람들로 나타났다. 인지 회복능력이 가장 떨어지는 사람은 듣기보다 말하기를 좋아하는 이들이었다. 이들은 알츠하이머 같은 퇴행성 뇌질환 가능성이 다른 사람들보다 높은 것으로도 나타났다. 또 경청습관이 있는 사람들은 말하기 좋아하는 사람들보다 뇌의 나이가 최소 4살 젊은 것으로 나타났으며 뇌 부피도 더 큰 것으로 조사됐다. 연구팀은 자신의 말을 앞세우는 것보다 타인의 말을 잘 들어주는 사람들이 사회적 관계도 우수하다고 밝혔다. 이와 함께 연구팀은 다른 사람의 말을 잘 들어주는 연습을 통해 뇌 기능과 인지 회복력을 높일 수도 있다고 덧붙였다. 신경과학자인 조엘 살리나스 뉴욕대 의대 교수는 “인지회복력은 뇌의 노화를 막고 뇌신경관련 질환에 대한 완충 역할을 하는 것으로 알려져 있다”라며 “대표적인 퇴행성뇌질환인 알츠하이머 치매에 대한 치료법이 없는 상황에서는 병을 예방하고 질병의 진행을 막기 위해 인지회복력이 중요하고 그 핵심이 경청에 있다는 것은 시사하는 바가 크다”라고 설명했다.

뇌를 연구하는 과학자들이 특별히 사랑하는 곤충이 있다. 바로 초파리다. 사람의 뇌는 무려 860억 개의 뉴런으로 구성된 복잡한 장기이기 때문에 세포 수준에서 작동 원리를 분석하기가 매우 어렵다. 쥐 같은 더 작은 포유류의 뇌도 뉴런 하나씩 분석하기에는 너무 복잡하다. 초파리의 뇌는 20만 개의 뉴런으로 구성되어 있어 포유류의 뇌보다 훨씬 단순하지만, 뇌의 작동 원리를 연구할 수 있을 만큼의 복잡성을 지니고 있다. 초파리는 실험실에서 쉽게 키울 수 있고 이미 실험 동물로 널리 사용되고 있어 연구가 쉽다는 점도 큰 장점이다. 버밍햄 대학의 캐롤라이나 레자발 박사 (Dr. Carolina Rezaval)는 굶주린 수컷 초파리가 식량과 암컷 앞에서 어떤 선택을 내리는지를 연구했다. 다소 엉뚱한 연구 같지만, 짝짓기와 식량은 수컷이 목숨을 건 선택을 할 만큼 중요한 문제다. 수컷 초파리 입장에서 당장에 눈 앞에 있는 암컷을 놓치면 다시는 짝짓기 기회가 없을 수도 있다. 그 암컷이 날아가면 끝이기 때문이다. 반면 눈 앞에 있는 먹이를 바로 먹지 않으면 역시 다른 곤충이 날아와 먹을 수도 있다. 짝짓기는 중요한 문제이고 많은 수컷이 후손을 남기기 위해 목숨을 바치는 일도 마다하지 않지만, 반대로 당장 살아남지 않으면 나중에 더 많은 짝짓기 기회를 놓칠 수도 있다. 이런 딜레마 속에서 수컷 초파리는 매우 단순한 뇌를 이용해 적절한 판단을 내려야 한다. 연구팀은 초파리 기준으로는 매우 긴 시간인 15시간 정도 초파리를 굶겨 기진맥진하게 만든 후 먹이와 암컷 초파리를 선택할 수 있는 상황에 노출시켰다. 그 결과 대부분의 초파리는 암컷보다는 먹이를 선택하는 것으로 나타났다. 식욕이 성욕을 이긴 셈인데, 수컷 초파리는 여러 차례 짝짓기 기회를 지닐 수 있으므로 일단 먹고 살아남아 후일을 도모하는 쪽으로 판단한 셈이다. 다만 먹이의 질이 매우 열악한 상황에서는 차라리 짝짓기를 선택한 경우도 있었다. 초파리가 무조건 본능에 따라 행동하는 게 아니라 상황에 맞춰 여러 가지 선택을 내릴 수 있다는 이야기다. 연구팀은 이 과정을 더 상세히 분석하기 위해 유전자를 조작해 특정 뉴런에 형광 표시를 하고 뉴런을 흥분시키거나 혹은 차단하는 방식으로 의사 결정 과정에 관여하는 뉴런과 신경 경로를 확인했다. 단순한 뇌가 어떻게 의사 결정을 하는지 세포 수준에 확인한 것이다. 물론 사람의 의사 결정 과정은 초파리와 비교할 수 없을 만큼 복잡한 과정을 거쳐 일어날 것이다. 하지만 뉴런과 시냅스를 통해 사고를 처리한다는 점은 동일하기 때문에 인간의 뇌와 사고 과정을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다. 먼저 단순한 뇌에서 그 작동 원리를 이해하면 점점 더 복잡한 동물의 뇌에서 작동 원리도 이해할 수 있을 것이다. 이렇게 하나씩 단계를 높여나가면서 더 복잡한 뇌를 분석한다면 인간의 뇌에 숨겨진 비밀도 풀어낼 수 있을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

뇌를 연구하는 과학자들이 특별히 사랑하는 곤충이 있다. 바로 초파리다. 사람의 뇌는 무려 860억 개의 뉴런으로 구성된 복잡한 장기이기 때문에 세포 수준에서 작동 원리를 분석하기가 매우 어렵다. 쥐 같은 더 작은 포유류의 뇌도 뉴런 하나씩 분석하기에는 너무 복잡하다. 초파리의 뇌는 20만 개의 뉴런으로 구성되어 있어 포유류의 뇌보다 훨씬 단순하지만, 뇌의 작동 원리를 연구할 수 있을 만큼의 복잡성을 지니고 있다. 초파리는 실험실에서 쉽게 키울 수 있고 이미 실험 동물로 널리 사용되고 있어 연구가 쉽다는 점도 큰 장점이다. 버밍햄 대학의 캐롤라이나 레자발 박사 (Dr. Carolina Rezaval)는 굶주린 수컷 초파리가 식량과 암컷 앞에서 어떤 선택을 내리는지를 연구했다. 다소 엉뚱한 연구 같지만, 짝짓기와 식량은 수컷이 목숨을 건 선택을 할 만큼 중요한 문제다. 수컷 초파리 입장에서 당장에 눈 앞에 있는 암컷을 놓치면 다시는 짝짓기 기회가 없을 수도 있다. 그 암컷이 날아가면 끝이기 때문이다. 반면 눈 앞에 있는 먹이를 바로 먹지 않으면 역시 다른 곤충이 날아와 먹을 수도 있다. 짝짓기는 중요한 문제이고 많은 수컷이 후손을 남기기 위해 목숨을 바치는 일도 마다하지 않지만, 반대로 당장 살아남지 않으면 나중에 더 많은 짝짓기 기회를 놓칠 수도 있다. 이런 딜레마 속에서 수컷 초파리는 매우 단순한 뇌를 이용해 적절한 판단을 내려야 한다.  연구팀은 초파리 기준으로는 매우 긴 시간인 15시간 정도 초파리를 굶겨 기진맥진하게 만든 후 먹이와 암컷 초파리를 선택할 수 있는 상황에 노출시켰다. 그 결과 대부분의 초파리는 암컷보다는 먹이를 선택하는 것으로 나타났다. 식욕이 성욕을 이긴 셈인데, 수컷 초파리는 여러 차례 짝짓기 기회를 지닐 수 있으므로 일단 먹고 살아남아 후일을 도모하는 쪽으로 판단한 셈이다. 다만 먹이의 질이 매우 열악한 상황에서는 차라리 짝짓기를 선택한 경우도 있었다. 초파리가 무조건 본능에 따라 행동하는 게 아니라 상황에 맞춰 여러 가지 선택을 내릴 수 있다는 이야기다.  연구팀은 이 과정을 더 상세히 분석하기 위해 유전자를 조작해 특정 뉴런에 형광 표시를 하고 뉴런을 흥분시키거나 혹은 차단하는 방식으로 의사 결정 과정에 관여하는 뉴런과 신경 경로를 확인했다. 단순한 뇌가 어떻게 의사 결정을 하는지 세포 수준에 확인한 것이다.  물론 사람의 의사 결정 과정은 초파리와 비교할 수 없을 만큼 복잡한 과정을 거쳐 일어날 것이다. 하지만 뉴런과 시냅스를 통해 사고를 처리한다는 점은 동일하기 때문에 인간의 뇌와 사고 과정을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다. 먼저 단순한 뇌에서 그 작동 원리를 이해하면 점점 더 복잡한 동물의 뇌에서 작동 원리도 이해할 수 있을 것이다. 이렇게 하나씩 단계를 높여나가면서 더 복잡한 뇌를 분석한다면 인간의 뇌에 숨겨진 비밀도 풀어낼 수 있을 것이다.

미국에서 코로나19 후유증으로 정신병을 얻었다는 사례가 나왔다. 9일 CBS뉴스에 따르면 미국 캘리포니아주 오렌지카운티에 사는 다니엘 살리나스(14)는 코로나19 완치 후 정신병증이 나타나 병원에 입원했다. 소년의 어머니는 “코로나19 후유증으로 정신병이 생겼다. 회복 직후부터 행동이 달라졌다”고 밝혔다. 소년은 지난 1일 처음 이상 행동을 보였다. 어머니는 “극심한 편두통을 앓다 잠이 든 아들을 깨웠는데, 전혀 다른 사람이 되어 일어났다. 평소 아들 행동과 정반대였다”고 설명했다. 하루 뒤 증세는 더욱 나빠졌다. 어머니는 “큰아들이 전화를 걸어와서는 ‘동생이 이상하다. 미친 듯이 중얼중얼 혼잣말을 한다’고 말하더라”고 덧붙였다. 소년은 급히 인근 대학병원으로 옮겨졌다. 의료진은 소년의 급격한 행동 변화를 이해하기 위해 각종 검사를 실시했다. 코로나19 후유증으로 추정되나 정확히 언제까지 증상이 이어질지는 장담할 수 없다는 게 의료진 설명이다. 캘리포니아대학교 어바인 메디컬 센터 응급의학과 의사 마이클 데뉼트는 “전파력 강한 델타 변이 확산 이후 정신병적 후유증 환자를 더 많이 보고 있다”고 주장했다. 그러면서 “해당 후유증은 특히 어린이 환자에게서 더 빨리 나타나는 경향이 있는데, 어린이 뇌가 중추신경계 염증에 더 민감하게 반응하기 때문으로 추측된다”고 전했다.정신병증이 생긴 소년 역시 지난 6월 중순 코로나19에 집단 감염된 가족 15명 가운데 나이가 가장 어리다. 관련 후유증은 감염 한 달여 만에 나타났다. 소년의 어머니는 “아들은 다음 주 추가 검사를 진행해야 한다. 이런 사례가 많지는 않겠지만, 충분한 경고가 될 것 같다”면서 “코로나19에 걸리지 않는 것이 매우 중요하다. 나가고 싶어도 좀 참으라”고 경고했다. 사실 코로나19 후유증으로 정신병을 얻었다는 환자의 사례가 나온 건 이번이 처음이 아니다. 벌써 지난해부터 미국을 비롯한 세계 곳곳에서 비슷한 사례가 보고됐다. 환각과 환청을 경험한 환자도 다수다. 지난해 12월 뉴욕타임스에 따르면 코로나19로 뉴욕의 한 병원에 입원한 40대 여성은 “스스로 목숨을 끊고 애들도 죽이라”는 목소리를 들은 것으로 전해졌다. 노스캐롤라이나의 또 다른 여성 환자는 자녀들이 납치된다는 망상에 사로잡혀 황당한 구출작전을 펼친 바 있다. 뉴욕의 30대 남성 환자는 사촌이 자신을 죽이려 한다는 생각에 침대에서 사촌의 목을 졸랐다. 이밖에 영국에서 코로나19 환자 153명 중 10명이 과거 병력이 없음에도 코로나19 투병 이후 정신병증을 보였다는 보고가 있었다. 전문가들은 코로나19 환자 중 이렇게 심각한 정신병 증상을 보이는 경우는 드물지만, 정신 건강에 영향을 미칠 수도 있다는 사례로 보고 있다. 코로나19가 처음에는 호흡기에 주로 영향을 미친다고 여겼지만, 이제는 신경이나 인지능력 손상, 정신병으로 이어질 수 있다는 증거가 나오고 있다. 지난달 영국 임페리얼칼리지런던 연구팀은 코로나19가 뇌졸중보다 인지능력 감소에 미치는 영향이 크다는 연구 논문을 발표하기도 했다.

세상에 영원한 것은 없다. 생물체도 마찬가지로 진화를 통해 끊임없이 변화한다. 그러나 예외적으로 수억 년간 모습이 거의 변하지 않는 생물체도 있다. 고생대 데본기에 등장한 후 중생대 백악기에 멸종한 것으로 여겨졌다가 20세기에 다시 발견된 실러캔스가 그 대표적 사례다. 서양에서는 말발굽 모양과 비슷하게 생겼다고 해서 호스크랩(horsecrab)이라고 불리는 투구게 역시 마찬가지다. 투구게는 이름과는 달리 사실 게의 일종이 아니라 거미와 전갈에 가까운 절지동물 그룹인 검미목(Xiphosura)에 속한다. 검미목은 고생대 오르도비스기 시절인 4억4500만 년 전 등장했는데, 고생대 검미목의 화석을 보면 바로 투구게라는 사실을 알아볼 수 있을 만큼 수억 년간 형태가 크게 변하지 않고 번영을 누린 생물이다. 하지만 투구게 화석은 단단한 껍데기 부분만 화석으로 남는 경우가 대부분이라 내부 장기도 큰 변화 없이 유지됐는지는 알 수 없었다. 호주 뉴잉글랜드 대학의 존 패터슨 교수가 이끄는 연구팀은 고생대 석탄기인 3억1000만 년 전 지층에서 예외적으로 잘 보존된 투구게 화석을 발견했다. 유프롭스 다나에 (Euproops danae)라고 명명된 이 투구게의 머리 부분에는 화석으로 남기 어려운 부드러운 조직인 중추신경계가 놀랄 만큼 잘 보존되어 있었다. 심지어 현미경 없이 육안으로도 그 형태를 분명하게 확인할 수 있는 수준이었다. (사진) 패터슨 교수에 따르면 이 화석은 고생대 캄브리아기 화석이 대량으로 발굴된 버제스 혈암(Burgess Shale)과 비슷한 점토층에 매몰됐는데, 그 덕분에 신경계가 점토 광물의 일종인 고령석(kaolinite)으로 치환되어 형태가 보존됐다. 물론 이런 경우는 버제스 혈암에서도 흔한 일이 아니며 이 시기 지층에서는 더욱더 흔하지 않은 일이다. 연구팀은 이 드문 화석을 연구해서 고생대 투구게의 뇌가 현생 투구게와 큰 차이가 없다는 사실을 발견했다. 바뀌지 않은 것은 겉모습이나 내부 장기나 마찬가지인 셈이다. 하지만 이것이 투구게가 시대에 뒤처진 생물이라는 이야기는 아니다. 반대로 수억 년 동안 생존을 보장한 검증된 형태라는 의미로 해석하는 것이 더 적절하다. 단순하지만 투구게에게 충분한 뇌 역시 마찬가지로 수억 년 동안 성공적인 디자인이었던 셈이다.

“사람이든 식물이든 성장하는 모습이 눈에 안 보인다고 해서 성장이 멈춘 것은 결코 아니라는 것을 깨달았어요.” 피아니스트 주수진(36)씨는 지난해 코로나19가 발생한 이후 ‘코로나 블루’를 겪었다. 코로나19로 예정됐던 앨범 발매와 독주회 등이 연이어 취소됐다. 활동이 강제로 중단된 주씨는 지난해 6월부터 극심한 우울감을 느꼈다. 그러던 중 지인에게 바질을 키워 보라는 권유를 받았다. 식물을 키우며 우울증을 극복했다는 말에 주씨는 반신반의하며 바질 씨앗을 파종했다. 옥상에 화단을 꾸미고 새순을 옮겨 심었지만 극심한 장마에 성장이 멈췄다. 기대가 실망으로 굳어지는 순간, 장마가 그치자 거짓말처럼 바질이 쑥쑥 자라기 시작했다. 생명의 탄생에서 성취감을 느낀 주씨는 자신의 경험을 공유하고자 한 온라인 커뮤니티에 ‘바질 대환장 파티로 우울증 탈출한 스토리’란 글을 올렸다. 글은 6만 5000회의 조회수를 기록하며 네티즌들도 주씨에게 큰 응원을 보냈다. 주씨는 서울신문과의 인터뷰에서 “깨처럼 작은 바질 씨앗이 장마를 이겨 내고 무성해지는 과정을 보면서 나를 바질에 대입해 우울감을 이겨 냈다”며 “언젠가 비가 그치면 해가 뜨는 순간이 올 것이고 그때까지 버티면 누구나 각자의 속도로 자라날 수 있다는 것을 느꼈다”고 전했다. 기성세대의 전유물로 여겨졌던 원예 문화가 ‘식집사’(식물+집사)라는 이름으로 2030에게도 인기를 끌고 있다. 원예업계 종사자들에 따르면 코로나19 이전 대비 2030의 식물 구매가 최소 20% 이상 증가했다고 한다. 집에 있는 시간이 늘어나면서 우울감을 없애고자 반려식물을 찾는 젊은 세대들이 늘었다는 설명이다.평소 우울증을 앓던 대학생 이채은(20)씨도 식물을 키우며 이를 극복했다. 지난해 재수를 하면서 우울증이 심화된 이씨는 인테리어로 집 안에 식물들을 채우기 시작하면서 우울증이 많이 줄어들었다. 이씨는 “반려식물들이 잘 자라는 것을 보면 그 자체로 위로가 된다”며 “초록색이 주는 안정감과 아름다움의 매력에 반했다”고 말했다. 식집사 문화는 일상에 지친 2030에게 활기를 불어넣기도 한다. 프리랜서 디자이너 최윤주(27)씨는 지난해 12월부터 ‘번아웃 증후군’에 시달렸다. 업무에 지친 탓인지 휴대전화를 꺼 놓고 사람들의 연락을 회피했다. 무력감에 집에서 누워만 있던 최씨는 부모님과 함께 구입한 ‘아글라오네마’를 돌보며 활력을 얻었다. 최씨는 “일어나면 물을 주고 등을 켜 줘야 하고, 환기를 하는 등 몸을 규칙적으로 움직이게 되면서 생활 방식이 교정된 느낌”이라며 “무기력감에 빠진 나를 강제로 이 친구가 일으켜 준 것 같다”고 전했다. 실제 식물이 우울증을 감소시킨다는 효과는 다양한 연구를 통해 입증됐다. 이손선 한국원예치료복지협회 회장은 “식물을 바라보는 것만으로도 뇌손상 환자에게서 나오는 뇌파인 델타파가 감소하고 뇌에 안정감을 주는 알파파가 활성화된다”며 “식물은 우울감을 느끼는 이들의 자존감을 향상시키고 신체 재활의 기능을 한다”고 말했다.

찰스 다윈의 ‘종의 기원’ 1859년 초판에는 ‘적자생존’이라는 단어가 나오지 않는다. 5판에 처음 등장하는데, ‘국소적 환경에 대한 적응 능력’을 뜻한다. 다윈 이후 생물학자들은 이를 멋대로 해석해 자연을 피도 눈물도 없는 삭막한 곳으로 묘사했고, 우리는 마치 강한 종이 다른 종을 제압하고 살아남는 게 당연하다고 여긴다.개, 늑대, 보노보, 침팬지, 사람을 포함해 10여종 동물을 연구하는 브라이언 헤어 듀크대 진화인류학 교수와 버네사 우즈 연구원은 ‘적자’의 조건으로 신체적인 강함보다 다정함, 나와 다른 상대방과 협력하고 소통하는 친화력을 내세운다. 쉽게 말해 인류가 더 많은 적을 정복해서가 아니라, 더 많은 친구를 만들었기 때문에 지구의 지배자가 됐다는 이야기다. 멸종 위기에 처한 늑대와 달리 인간과 함께 번성하고 있는 개가 대표적인 예다. 저자들은 한쪽에만 먹이를 숨긴 컵 두 개를 놓고 손짓으로 먹이가 든 컵을 가리킨 뒤 동물의 반응을 살폈다. 동물이 인간 손짓의 의미를 이해하는지를 알아보는 실험이다. 개보다 지능이 높은 침팬지는 이상하게도 이 실험에서 계속 실패했다. 그러나 개는 사람이 가리키는 곳으로 빠르게 달려가 먹이를 찾아냈다. 당연히 이런 손짓과 몸짓의 뜻을 가장 잘 이해하는 종이 바로 인간이다. 특히, 아기는 걸음마를 떼기 전부터 부모와 눈을 마주치고 손짓과 몸짓의 의도를 파악한다. 타인과 마음으로 소통함으로써, 우리 종은 감정반응을 조절하고 자기통제력을 갖추며 생존에 유리하게 진화한 것이다.인류의 진화 과정도 이렇게 설명할 수 있다. 10만년 전 호모에렉투스는 유능한 탐험가이자 전사였고, 7만 5000년 전의 네안데르탈인도 기술 좋은 사냥꾼이었다. 그러나 결국 살아남은 종은 호모사피엔스였다. 호모에렉투스와 네안데르탈인보다 신체 능력과 지능이 뒤처졌지만, 협력적인 의사소통 능력을 극대화해 최후까지 생존했다. 이런 친절함은 반대로 잔인성과 연결돼 있다고 지적한다. 협력적인 의사소통을 가능하게 하는 것도, 남을 해하는 일도 같은 뇌 부위에서 판단을 내린다. 우리 편이 아니라 남의 편이 되어 버리면, 무리의 생존을 위해 타인을 배척하는 강도 역시 심해진다는 것이다. 다정함, 협력, 의사소통을 가능하게 하는 우리 종 고유의 신경 메커니즘이 닫힐 때, 우리는 잔인한 악행을 저지를 수 있다. 전쟁이나 각종 테러, 그리고 인종에 대한 혐오 등이 이런 사례다. 저자들은 그래서 인간이 극대화한 강점인 다정함을 어떻게 늘려 나갈 수 있을지 신경 써야 한다고 강조한다. 저자들이 책을 쓰던 중 도널드 트럼프가 미국 대통령에 당선됐고, 뒷부분 내용도 이에 따라 상당수 바뀌고 추가됐다. 인간의 진화를 설명하는 자연과학 서적에 그치지 않고 사회과학과 인문까지 두루 짚어 낸 책이 된 이유다.저자들은 말미에 “타인을 비인간화하는 지도자는 외면하고 타인에게도 인간애를 실천하자는 지도자에게는 힘을 실어 주자”고 제안한다. 대선 바람과 함께 정치권에서 이전투구 진흙탕 싸움이 치열하다. 상대방을 깎아내리고 헐뜯으며 자신을 높이려는 정치인들은 끝까지 살아남을 수 있을까. 누구보다 한국의 정치인들이 우선 읽어 봤으면 좋겠다.