곤충의 청각기관을 통해 명령을 받아 특정 임무를 수행할 수 있는 로봇을 과학자들이 만들어냈다. 이스라엘 텔아비브대 연구진은 죽은 사막메뚜기에게서 떼어낸 청각기관 조직을 삽입한 바이오하이브리드 로봇이 박수라는 특정 소리를 명령어로 인식해 전진하거나 후진하는 움직임을 수행하는 실험에서 성공했다.실험에서 로봇은 연구원의 박수 소리 한 번에 앞으로 움직였고 연이은 박수 소리 두 번에 뒤로 움직였다. 이는 기묘하게 보일 수도 있지만, 생물학적 시스템 중에서도 특히 감각 시스템이 어떻게 기계 시스템에 더욱더 잘 통합할 수 있는지를 이해하기 위한 것이었다. 연구 교신저자인 벤 마오즈 박사는 “우리는 기존 기술과 쉽게 비교하기 위해 훨씬 큰 도전이 되는 후각 신호와 달리 청각 신호를 선택했다. 임무는 로봇의 마이크 부분을 죽은 곤충의 청각기관으로 교체하고 그 능력을 사용해 주위 환경에서 발생하는 소리의 전기적 신호를 감지하는 것”이라고 설명했다.연구진은 실험에 앞서 주위 환경에서 발생하는 청각 신호를 수신하고 반응할 수 있는 로봇을 설계하는 것부터 시작했다. 그러고 나서 이산화탄소로 마취한 젊은 사막메뚜기에게서 청각기관을 정교하게 분리해냈다. 이는 곤충의 감각 기관이 지난 몇억 년간 단순하지만 민감하게 진화해 작고 가벼우며 매우 다양한 환경에 적응하고 에너지 소비가 적어 많은 인공 감각 장치를 능가하기 때문이라고 연구진은 설명했다.마오즈 박사는 로봇을 위한 미소유체 칩인 내장형 청각감지장치(Ear-on-a-Chip)를 개발했다. 이 장치는 실험 내내 메뚜기 청각기관에 산소와 영양분을 제공함으로써 조직을 살아있게 하고 전기 신호를 기관에서 꺼내어 증폭한 뒤 로봇에 전달한다. 이 칩은 듣는 로봇을 뜻하는 ‘이어봇’(Ear-bot)이라고 부를 만큼 로봇의 마이크 장치를 완전히 대체했다. 이 시스템은 마치 원래의 기계식 마이크를 사용하듯 소리에 반응했다. 중요한 점은 이 시스템이 로봇의 고유 소음인 모터 소리와 인간이 만든 소음인 박수 소리를 구별할 수 있다는 것이다. 마오즈 박사는 “실험에서 나타난 결과와 같이 메뚜기 청각기관은 광범위한 주파수에 민감해 소리의 진동에 반응할 수 있다. 생물학적 시스템이 전자적 시스템보다 무시할 만큼 적은 에너지를 소비한다는 것을 이해해야 한다”면서 “이는 크기가 작아 매우 경제적이고 효율적”이라고 설명했다. 또한 “비교를 하자면 노트북은 시간당 약 100W를 소비하지만 인간의 뇌는 하루에 약 20W를 소비한다. 자연은 우리보다 훨씬 더 발달했으므로 우리는 이를 이용해야 한다”고 말했다. 연구진이 보여준 원리는 후각과 시각 그리고 촉각 같은 다른 감각을 로봇에 통합하는 연구에도 적용할 수 있다. 이에 대해 연구진은 “예를 들어 어떤 동물은 폭발물이나 마약을 탐지할 수 있는 놀라운 능력을 갖고 있다”면서 “생물학적 코를 지닌 로봇을 만드는 것은 우리가 인간의 생명을 보존하고 오늘날에는 불가능한 방법으로 범죄자를 식별하는 데 도움을 줄 수 있다”고 설명했다. 이어 “어떤 동물은 질병을 발견하는 방법을 알고 있다. 또 다른 동물은 지진을 감지할 수 있다”면서 “하려는 마음만 있으면 무엇이든 할 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 스위스 학술논문 발행기관인 MDPI(Multidisciplinary Digital Publishing Institute)가 출간하는 ‘센서스’(Sensors) 최신호에 실렸다. 사진=텔아비브대, MDPI 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간의 뇌 용적 증가가 매머드와 같은 거대 동물의 멸종과 밀접한 관계가 있다는 점을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 260만 년 전 아프리카에서 인간은 도구를 사용해 평균 무게 450㎏ 이상의 거대 동물을 비교적 쉽게 사냥할 수 있었다. 하지만 세월이 흘러 거대 동물이 점차 멸종한 약 3만 년 전 몸집이 90%까지 줄어든 작은 동물은 달아나는 속도가 빨라 우리 조상은 더욱더 정교하고 과감한 사냥 방법을 터득해야 했다. 이는 인간의 인지 능력을 더욱더 높게 발달하도록 해 뇌의 용적을 650㏄에서 1500㏄까지 두 배 이상 커지게 했다고 이스라엘 텔아비브대 연구진은 지적했다.초기 인류가 생존을 위해 필요한 에너지원과 지방을 얻기 위해 거대 동물을 사냥해서 생존했다는 것은 이미 기존 연구에서 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자인 미키 벤도르 박사는 “인간이 서로 협력해 작은 동물을 쫓으며 사냥하던 방식은 움직임과 사고 과정 모두에서 훨씬 더 많은 에너지를 소비하는 뇌의 기능에 장기적으로 진화적인 압박을 가했다. 포식자로부터 끊임없이 위협을 받아 매우 빠르게 도주할 수 있는 작은 동물을 사냥하려면 더 정교한 사냥 도구뿐만 아니라 추격에 적응하는 능력이 필요했다”면서 “빠른 추적은 동물의 행동에 관한 지식, 즉 더 큰 기억 장소에 저장해야 하는 정보를 바탕으로 빠른 의사 결정을 요구했기에 인지 활동 역시 증가했다”고 밝혔다. 인간은 동물들의 크기가 줄어들기 시작했을 때 이들 동물을 사냥하는 것을 돕기 위해 개를 길들이고 활 및 화살과 같은 다른 무기를 제작하기 시작했다. 석기시대 말기에는 동물의 크기가 훨씬 더 작아졌다. 이는 인간이 사냥감에서 얻을 수 있는 에너지보다 더 많은 에너지를 쓰도록 강요했다는 것이다. 결국 인간은 동물을 사육하고 식물을 재배하는 환경에 적응할 수 있었다. 이는 실제로 농업혁명이 일어났을 때라고 벤도르 박사는 지적했다. 그는 “인간이 영구적인 정착지로 이주해 농부가 되면서 뇌의 크기는 현재의 1300~1400㏄로 줄어들었다”면서 “이는 사육 재배한 동식물이 사라지지 않는 상황에서 더는 사냥에 뛰어난 인지 능력을 할당할 필요가 없었기 때문”이라고 설명했다. 연구에 참여한 란 바르카이 텔아비브대 교수도 “인간의 뇌는 700만 년간 세 배까지 성장했지만, 침팬지의 뇌는 비슷한 크기로 남아 있다”면서도 “호모 에렉투스든 호모 사피엔스든 간에 인간이 출현한 곳에서는 그리 오래 지나지 않아 거대 동물의 멸종을 볼 수 있었다”고 말했다. 이어 “거대 동물에 의존한 사냥 방식은 대가를 치렀다”면서 “우리의 근연종인 네안데르탈인과 같은 다른 종은 거대 동물이 멸종하면서 적응하지 못해 함께 사라졌지만 호모 사피엔스는 농업에 의존해 다시 시작할 수 있었다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 엘스비어가 발행하는 국제제4기학연합(INQUA) 동료검토 학술지 ‘쿼터너리 인터내셔널’(Quaternary International) 최신호(2월 19일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

두려움을 없애고 자신감을 키울 수 있도록 사람의 뇌 기능을 무의식적으로 변하게 하는 방법을 과학자들이 알아냈다. 디코디드 뉴로피드백(Decoded Neurofeedback)이라는 이 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 외상후스트레스장애(PTSD)나 공포증 또는 불안증과 같은 심리 상태를 치료할 잠재력을 지녔다. 일본 국제전기통신기초기술연구소(ATR) 등 국제연구진은 데크네프(DecNef)라고도 불리는 이 기술에 대한 연구 성과를 발표했다고 영국 일간 데일리메일 등 외신이 25일자로 전했다.보도에 따르면, 연구진은 기능적 자기공명영상촬영(fMRI) 기법에 인공지능(AI) 기술을 접목함으로써 fMRI 스캐너가 기존 측정 기록과 비교할 수 있는 뇌 활동의 변화를 실시간으로 제공할 수 있다는 점을 확인했다. 예를 들어 거미 공포증이 있는 한 사람이 타란툴라의 모습이 담긴 사진을 보면 뇌에서는 특정 방식으로 반응이 일어나고 이는 컴퓨터에 기록된다. 이후 연구진은 참가자의 뇌에서 두려움을 유발하는 반응이 일어날 때마다 금전적 혜택을 제공했다. 그 결과 이런 긍정적인 강화가 이 사람이 다시 거미 사진을 봤을 때 뇌에서 기존 방식으로 반응이 일어나지 않도록 뇌를 무의식적으로 변하게 하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자인 ATR의 미쓰오 가와토 박사는 “패턴이 감지될 때마다 반복적으로 보상을 주는 간단한 작용은 원래 기억이나 정신 상태를 수정한다”면서 “중요한 점은 참가자들이 패턴을 인식할 필요가 없다는 데 있다”고 설명했다. 연구 주저자인 ATR의 아우렐리오 코르테스 박사도 “데크네프라는 접근 방식은 기존 치료 방법보다 임상 집단에 큰 혜택을 줄 수 있다. 환자들은 노출 치료와 관련한 스트레스나 기존 약물에 의한 부작용을 피할 수 있다”면서 “따라서 이 기술의 개발을 가속화하는 것이 중요하다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 세계적인 출판사 ‘스프링거 네이처’에서 네이처지 등 학술지를 담당하는 네이처 리서치(옛 NPG)가 발행하는 개방형 학술지 ‘사이언티픽 데이터’ 2월 23일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국에서 장기이식을 통해 코로나19 바이러스에 전염된 사례가 처음으로 나왔다. 미시간주립의과대학 이식감염증 전문가이자 연구의 공동저자인 다니엘 카울 박사에 따르면 폐 기증자는 미국 중서부 지역에 거주하던 여성으로, 교통사고 후 심각한 뇌 손상을 입은 뒤 사망선고를 받았다. 이 여성의 폐를 이식받게 된 수혜자는 만성 폐쇄성 폐질환(만성기관지염이나 폐기종 등에 의해 호흡된 공기의 흐름에 만성적인 폐쇄를 가져오는 질환)을 앓고 있었다. 이식이 결정된 뒤 미시간주립의과대학병원은 기증자와 수혜자로부터 수집한 코와 목 세포 샘플을 분석해 코로나19 음성 확인을 받은 뒤 이식수술을 진행했다. 그러나 수술 3일 뒤 이식 수술을 받은 여성은 고열과 저혈압 및 심한 호흡기와 폐 감염을 증상을 보였다. 이 환자가 패혈성 쇼크를 보인 뒤 코로나19 검사가 진행됐고, 이식받은 폐에서 채취한 샘플도 함께 테스트 한 결과, 코로나19 양성 반응이 나왔다.연구진은 “기증자의 가족으로부터 받은 기록에 따르면 위험 지역으로 분류된 여행 이력과 열, 기침, 두통 및 설사 등의 증상은 전혀 없었다”면서 “기증자의 코로나19 검사 결과가 양성이었다면 절대 이식 수술을 진행하지 않았을 것”이라고 전했다. 수술을 집도한 의료진은 이식 수술이 진행되기 전 기증자의 폐가 감염돼 있었던 것으로 추측하고 있다. 이식 수혜자는 이후 증상이 빠르게 악화됐고, 결국 수술 61일만에 사망했다. 카울 박사는 “이번 사례는 코로나19 사례가 많은 지역에서 이식 수술을 진행하기 전 더 광범위한 장기 샘플링 검사가 필요하다는 것을 증명한다”면서 “이는 장기 이식을 통해 코로나19 바이러스가 전염된 미국 내 첫 사례”라고 밝혔다. 자세한 사례는 미국장기이식학회지(American Journal of Transplantation) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

2010년 개봉한 SF영화 ‘인셉션’은 타인의 꿈 속으로 들어가 생각을 빼내거나 주입할 수 있는 기술에 대한 내용을 다루고 있다. 사실 누구나 꾸는 꿈은 익숙한 현상이지만 SF의 소재 뿐만 아니라 심리학이나 정신분석학에서는 무의식을 읽을 수 있는 중요한 수단으로 여기고 있다. 그런데 뇌과학자들이 꿈을 꾸는 사람과 실시간으로 대화를 나눌 수 있는 놀라은 기술을 개발해 주목받고 있다. 미국 노스웨스턴대 심리학·인지과학과, 텍사스 오스틴대 심리학과, 정밀계측기업 넥스트센스사(社), 독일 오스나브뤽대 인지과학연구소, 함부르크 수면·꿈 기술연구소, 프랑스 소르본대 뇌인지과학 연구소, 피티에-살페트리에르병원 수면장애연구실, 네덜란드 라드바우드대 메디컬센터 뇌·인지·행동연구소, 이탈리아 볼로냐대 의대 외과학교실 공동연구팀은 꿈을 꾸는 사람에게 질문을 던지고 실시간으로 답을 들을 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 19일자에 실렸다. 꿈은 깨어있을 때 경험했던 일이나 기억들이 자는 동안 다양한 이미지로 보여주는 것이다. 정신분석학을 만든 지그문트 프로이트는 꿈은 억눌린 욕망을 투사하는 것이기 때문에 꿈을 ‘해석’해 각종 신경증이나 정신질환을 치료할 수 있는 창구라고 여겼다. 뇌신경과학이 발달하면서 꿈에 대한 연구도 활발히 이뤄지고 있지만 여전히 많은 부분이 수수께끼로 남아있다.연구팀은 미국, 독일, 프랑스, 네덜란드에서 각각 똑같은 실험을 실시했다. 미국 연구팀은 일주일에 최소한 1번 이상 꿈을 꾸는 18~33세의 건강한 성인남녀 22명, 독일에서는 21~40세의 건강한 성인남녀 10명, 네덜란드에서는 19~37세 성인남녀 37명을 대상으로 실험했다. 프랑스에서는 자각몽을 꾸는 성인남녀 8명을 대상으로 실험했다. 자각몽은 자고 있는 사람이 스스로 꿈이라는 것을 인식하면서 꾸는 꿈을 말한다. 실험 결과 많은 사람들이 꿈을 꾸면서 연구자들의 지시를 따르고 간단한 덧셈 뺄셈 같은 수학문제를 풀 수 있으며 질문에 답할 수 있는 것으로 확인됐다. 특히 낮에 갑자기 잠에 빠져드는 기면증이나 자각몽을 자주 꾸는 사람들이 꿈꾸는 중에 쌍방향 대화를 쉽게 하는 것으로 확인됐다. 또 실험대상자들은 꿈을 꾸면서 자신이 꾸는 꿈을 설명하기도 했다. 연구팀에 따르면 이번 연구가 악몽에 자주 시달리는 등 다양한 수면 장애를 겪는 사람들을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 전망하고 있다. 또 잠자는 동안 기억력을 높여 학습효과를 높이는 방법을 개발할 수도 있을 것으로 기대했다.켄 팔러 노스웨스턴대 교수(인지신경과학)는 “이번 연구는 그동안 불가능한 것으로 보였던 렘수면 상태에 있는 사람과 실시간으로 상호작용하면서 의사소통할 수 있다는 사실을 보여준 것”이라며 “수면과 기억과의 관계는 물론 수면 장애나 악몽에 시달리는 사람들을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

건강검진을 받으러 가면 의사의 문진에서 빠지지 않는 것이 “최근 갑자기 살이 빠지지는 않았나”이다. 입맛이 없어지고 이유 없이 갑자기 살이 빠지는 것이 암 환자의 대표 증상이기 때문에 묻는 것이다. 한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터, 바이오나노연구센터, 카이스트, 서울아산병원 공동연구팀은 암세포에서 특이적으로 분비되는 특정 단백질이 뇌신경세포의 특정 수용체를 통해 식욕조절 호르몬에 영향을 미쳐 암 환자의 섭식장애를 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 셀 바이올로지’에 실렸다. 암세포와 악성 종양조직은 다양한 분비물과 염증유도인자를 분비해 정상조직의 기능을 낮춘다. 이 때문에 암 환자에게서는 각종 합병증이 발생하고 생존율이 낮아지는 것이다. 대표적인 합병증이 ‘암 악액질 증후군’으로 섭식장애와 지속적인 체중감소 현상을 동반해 암 치료효과과 생존율이 낮아진다는 것이다. 연구팀은 암 유전인자를 주입한 초파리를 이용해 실험한 결과 암 세포에서 나온 특정 단백질(Dilp8 펩타이드)이 눈에 띄게 증가되고 뇌신경세포 수용체를 통해 식욕조절 관여 신경펩타이드 호르몬 발현을 변화시켜 섭식장애를 일으키는 것이 관찰됐다. 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 관찰한 결과도 마찬가지로 특정 단백질이 증가해 섭식장애가 유발된다는 것이 확인됐다. 암세포에서 분비되는 단백질을 일반 생쥐 뇌에 직접 주입하면 먹이 섭취량과 체중이 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 악액질 증후군이 가장 많이 발생하는 췌장암 환자를 대상으로 임상 연관성 연구를 실시한 결과 섭식장애가 나타난 환자에게서는 특정 단백질 농도가 높게 나타나는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 유권 생명공학연구원 박사는 “이번 연구결과를 바탕으로 특정 단백질에 의한 신호전달체계를 조절할 수 있는 치료제를 개발한다면 암 환자의 섭식장애를 개선해 암 치료효과를 더 높일 수 있을 것”이라고 설명했다. 유 박사는 “일반인 대상으로 섭식조절을 통한 대사 불균형 문제를 해결할 수 있는 대사질환 치료제 개발에도 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미세한 벌레의 신경망을 본뜬 인공지능이 발전을 거듭하고 있다. 모델은 흙속에서 박테리아를 먹고사는 예쁜꼬마선충. 지금까지 인류가 가장 완벽하게 파악한 동물이다. 배양과 보존, 관찰이 쉬운 데다 수명이 2~3주에 불과해 연구에 안성맞춤이다. 길이 1㎜의 이 투명한 벌레는 암수 한 몸이 99%, 수컷이 1%다. 성충의 체세포 숫자는 딱 959개(수컷은 1031개), 신경세포는 정확히 302개(수컷은 385개)다. 다세포 생물 중 유전체 전체의 DNA 서열, 즉 게놈이 모두 밝혀진 최초의 동물이다. 두 차례의 노벨생리의학상(2002년 세포자살, 2006년 RNA 간섭)에 직접 기여했으며 2008년에는 녹색형광단백질 연구에 이용돼 노벨화학상 수상에 한몫했다. 2019년에는 뉴런(신경세포) 전체의 연결망을 그린 지도, 즉 커넥톰이 완성돼 과학저널 네이처의 표지를 장식했다. 무엇보다 이 벌레는 자연에서 매우 다양한 행동을 한다. 예컨대 좋아하는 온도를 찾아가고, 수컷이 배고플 때는 먹이를, 배부를 때는 짝짓기 상대를 찾아간다. 먹고 배탈이 난 먹이는 다시 먹지 않고, 주변에 먹이가 적으면 알을 덜 낳으며, 술에 취하면 물에서 수영하는 행태와 땅에서 기어가는 행태를 뒤섞어서 보인다. 단순한 구조에도 불구하고 정보를 효율적이고 조화롭게 처리하는 능력을 갖춘 것이다. 이 같은 성능은 인공지능 연구자들의 눈길을 끌었다. 지난해 10월 미국 MIT와 오스트리아 과학기술대의 공동 연구진이 ‘네이처기계지능’에 발표한 논문을 보자. 이들은 예쁜꼬마선충의 신경계를 모방하는 새로운 수학 모델을 개발해 인공신경망에 장착했다. 인공신경망은 살아 있는 뇌와 마찬가지로 서로 연결된 많은 신경세포로 구성된다. 특정 세포의 활성화 여부는 수신하는 신호를 합산해 결정된다. 합계값이 어떤 문턱값을 넘으면 해당 세포는 자신과 연결된 신경세포들에 신호를 보낸다. 다음 세포들에게서도 동일한 과정이 반복된다. 신경망에서는 이러한 문턱값 혹은 가중치를 매개변수라고 한다. 이들 매개변수에 대한 조정은 신경망이 특정한 과제를 해결할 수 있을 때까지 자동학습 과정을 통해 계속된다. 연구팀은 자율주행차의 차선 유지라는 과제를 선정했다. 도로의 이미지가 계속 입력되면 이를 바탕으로 핸들을 오른쪽으로 꺾을지, 왼쪽으로 꺾을지를 결정하는 것이다. 이들의 알고리즘은 다른 최첨단 기계학습 알고리즘보다 훨씬 간단했지만 성능은 뒤지지 않는 것으로 나타났다. 논문의 저자들은 “오늘날 수백만 개의 매개변수가 있는 심층학습 모델은 자율주행과 같은 복잡한 작업을 학습하는 데 자주 사용된다. 그러나 우리는 새로운 접근 방식을 통해 신경망의 크기를 100분의1 규모로 줄일 수 있었다. 이 시스템에서 사용하는 훈련 가능한 매개변수는 7만 5000개에 불과하다”고 밝혔다. 이 연구팀은 지난주 미국에서 열린 인공지능학술대회(AAAI)에서 진전된 성과를 발표했다. 훈련 단계뿐만 아니라 업무수행 과정에서도 학습을 계속하는 인공신경망을 개발한 것이다. 유연하게 모습을 바꾼다는 의미에서 ‘액체’망이라는 이름을 붙였다. 새로운 데이터 입력에 지속적으로 적응하도록 기본 방정식의 매개변수를 변경하는 게 특징이다. “앞으로 로봇제어, 자연어와 영상 처리 등 모든 형태의 시계열 데이터를 처리하는 성공적인 방법이 될 것”이라고 논문의 주 저자인 라민 하사니는 말한다. 또한 대부분 신경망의 행태는 학습단계 후에 고정되므로 수신하는 데이터 흐름의 변화에 적응하지 못한다. 폭우로 인해 자율주행 차량의 카메라 시야가 가려지는 경우에 제대로 작동하지 못하는 것이다. 이와 달리 ‘액체’ 신경망은 예상 밖이거나 잡음이 심한 데이터에 더 탄력적으로 대응할 수 있다. 새 신경망은 다른 최첨단 시계열 알고리즘을 몇 퍼센트 포인트로 앞서는 성능을 보였다. 대기 화학에서 교통 패턴에 이르기까지 데이터 세트의 미래값을 보다 정확하게 예측한 것이다. 또한 네트워크의 크기가 작은 덕분에 막대한 컴퓨팅 능력을 동원하지 않고도 과제를 수행했다. 저자들은 “자연에서 영감을 받은 뛰어난 신경망은 미래 지능 시스템의 핵심 요소가 될 수 있다”고 말한다.

뇌종양은 두개골 안 뇌에서 생기는 모든 종양을 말하지만 일반인들이 이해하는 뇌종양은 악성 뇌종양이다. 악성 뇌종양은 암종 중에서 특히 예후가 좋지 않은 종양으로 뇌전이암이나 교모세포종 등은 발병 후 평균 생존기간이 1~2년으로 매우 짧고 치료 효과도 떨어지며 재발도 잦다. 국내 연구진이 악성 뇌종양 환자의 생존율이 짧은 이유를 밝혀내고 새로운 치료전략을 제시해 주목받고 있다. 카이스트 의과학대학원 연구팀은 악성 뇌종양 세포가 산소를 과도하게 소비를 하는 경향이 있으며 이 때문에 선천성 면역세포인 감마델타 T세포의 면역반응이 떨어지기 때문에 예후가 특히 나쁘다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘네이처 면역학’ 최신호(2월 11일자)에 실렸다. 연구팀은 뇌종양 악성도가 높을수록 저산소 환경이 심하고 감마델타 T세포가 종양에 미치는 영향이 적다는 사실을 확인했다. 또 감마델타 T세포가 많을수록 환자의 예후가 좋고 생존기간도 길어진다는 것도 확인했다. 감마델타 T세포는 피부나 장 같은 점막에 존재하는 선천성 면역세포로 세포 스트레스를 제거하거나 박테리아 감염을 차단하는 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 뇌종양 세포가 주변 산소를 무차별적으로 소모하면서 외부에서 주입된 면역세포나 치료물질은 물론 감마델타 T세포 같은 선천성 면역세포에도 감지되지 않는 ‘스텔스’ 경향을 보인다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 유발시킨 뒤 종양 세포의 과도한 산소대사를 차단할 수 있는 화학물질과 감마델타 T세포를 함께 투여해 본 결과 면역세포의 종양조직 내 침투가 늘어 종양세포를 줄이고 생존률도 높이는 것을 관찰했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 교수는 “이번 연구는 증식 속도가 빠르고 주변 산소를 과다소비하는 뇌종양 세포에 대해 산소유입을 차단하는 방식이 면역항암치료제의 효과를 높이는데 도움이 된다는 것을 보여주고 있다”라며 “감마델타 T세포 공급과 종양세포 산소차단 기술이 뇌종양 치료의 새로운 방식이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌종양은 두개골 안 뇌에서 생기는 모든 종양을 말하지만 일반인들이 이해하는 뇌종양은 악성 뇌종양이다. 악성 뇌종양은 암종 중에서 특히 예후가 좋지 않은 종양으로 뇌전이암이나 교모세포종 등은 발병 후 평균 생존기간이 1~2년으로 매우 짧고 치료 효과도 떨어지며 재발도 잦다. 국내 연구진이 악성 뇌종양 환자의 생존율이 짧은 이유를 밝혀내고 새로운 치료전략을 제시해 주목받고 있다. 카이스트 의과학대학원 연구팀은 악성 뇌종양 세포가 산소를 과도하게 소비를 하는 경향이 있으며 이 때문에 선천성 면역세포인 감마델타 T세포의 면역반응이 떨어지기 때문에 예후가 특히 나쁘다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘네이처 면역학’ 최신호(2월 11일자)에 실렸다. 연구팀은 뇌종양 악성도가 높을수록 저산소 환경이 심하고 감마델타 T세포가 종양에 미치는 영향이 적다는 사실을 확인했다. 또 감마델타 T세포가 많을수록 환자의 예후가 좋고 생존기간도 길어진다는 것도 확인했다. 감마델타 T세포는 피부나 장 같은 점막에 존재하는 선천성 면역세포로 세포 스트레스를 제거하거나 박테리아 감염을 차단하는 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 뇌종양 세포가 주변 산소를 무차별적으로 소모하면서 외부에서 주입된 면역세포나 치료물질은 물론 감마델타 T세포 같은 선천성 면역세포에도 감지되지 않는 ‘스텔스’ 경향을 보인다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 유발시킨 뒤 종양 세포의 과도한 산소대사를 차단할 수 있는 화학물질과 감마델타 T세포를 함께 투여해 본 결과 면역세포의 종양조직 내 침투가 늘어 종양세포를 줄이고 생존률도 높이는 것을 관찰했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 교수는 “이번 연구는 증식 속도가 빠르고 주변 산소를 과다소비하는 뇌종양 세포에 대해 산소유입을 차단하는 방식이 면역항암치료제의 효과를 높이는데 도움이 된다는 것을 보여주고 있다”라며 “감마델타 T세포 공급과 종양세포 산소차단 기술이 뇌종양 치료의 새로운 방식이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하룻밤에 5시간이나 그 이하로 잠을 잔 고령자는 7~8시간 잠을 잔 동년배보다 치매에 걸릴 위험이 두 배에 달한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드대 브리검여성병원 연구진은 국가건강고령화추세연구(NHATS)에 참여한 미국 고령자의 건강 자료를 사용해 수면 장애·부족과 치매 사이의 상관관계를 조사했다. NHATS는 2011년부터 매해 미국의 국민건강보험 프로그램인 메디케어의 수혜자인 만 65세 이상 고령자를 대상으로 한 종단 연구이다. 이 연구에 참가한 고령자 2610명은 지난 2013년과 2014년에 각각 수면 상태에 관한 설문조사에서 ‘매우 나쁨’부터 ‘매우 좋음’에 이르는 5단계 라이커트 척도 중 하나로 답했다. 여기에는 수면의 질과 각성, 낮잠 빈도, 잠드는데 걸리는 시간 그리고 코골이 등 수면장애 및 수면부족에 관한 여러 특성이 포함됐다. 연구진은 이번 연구에서 이들 참가자의 수면 시간을 권장 시간(7~8시간)과 짧은 시간(6~7시간), 매우 짧은 시간(5시간 이하) 그리고 긴 시간(9시간 이상)에 따라 네 집단으로 분류했다. 이뿐만 아니라 조사가 끝난 뒤 최대 5년간 이들 참가자의 치매와 사망 등 결과에 관한 정보도 수집해 분석했다. 그 결과, 수면 장애·부족은 치매뿐만 아니라 전반적인 사망 위험 사이에서 시간이 지남에 따라 연관성이 커지는 것으로 나타났다. 수면 시간이 5시간이나 그 이하인 사람들은 7~8시간 수면을 취하는 이들보다 치매에 걸릴 위험이 두 배에 달하는 것으로 확인됐다. 심지어 잠 드는데 걸리는 시간이 일반적으로 30분 이상인 사람들은 치매에 걸릴 위험이 45% 더 높았다. 게다가 각성 상태가 지속되고 규칙적으로 낮잠을 자며 수면의 질이 떨어지는 경우에도 치매나 사망 위험 증가와 관계가 있었다. 연구 주저자인 찰스 치즐러 박사는 “이 연구는 평균 나이가 76세인 참가자들의 수면 부족이 앞으로 4~5년 동안 치매와 사망 위험을 두 배까지 높인다는 것을 보여준다”면서 “이번 자료는 수면이 뇌 건강에 중요하다는 증거를 더하고 알츠하이머병과 사망률에 관한 수면 질 개선과 수면 장애 치료의 효과에 관한 추가 연구의 필요성을 강조한다”고 설명했다. 이번 연구는 수면 장애나 수면 부족이 본질적으로 알츠하이머병과 같은 치매의 발판을 마련한다는 기존 연구를 뒷받침하는 것이다. 지난해 발표된 한 연구에서는 수면의 효율성이 떨어지거나 침대에서 너무 오랜 시간을 깨어있는 채로 보내는 것은 인지력 저하 위험이 24% 더 큰 것과 관계가 있는 것으로 나타났다. 비록 이런 연구가 인과관계를 밝혀낸 것은 아니지만, 전문가들은 적절한 수면이 부족하면 뇌가 뇌의 기능 저하를 유발하는 독소를 제거하는 과정을 막을 수 있다고 지적하고 있다. 한편 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘노화’(Aging) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

마음을 보듬는 시간이 필요한 이번 설에는 평범하지만 소중한 시간을 되새기게 하는 교양 및 다큐멘터리가 마련됐다. KBS 1TV ‘핸드메이드’는 14일과 21일 밤 9시 40분 배우 유해진의 아날로그 생활을 담는다. 소소하게 만들며 느끼는 행복, ‘소만행’ 프로젝트로 손으로 가죽을 만지고 나무 깎는 소리를 들으며 힐링을 전한다. 예능 프로그램에서 ‘금손’의 면모를 보인 유해진은 가구, 안경, 시계, 구두 공방 4곳에서 직접 물건을 만든다. 처음에는 약한 모습을 보이지만 한 시간 내내 톱질을 하고 바들바들 손을 떨며 바느질, 못질까지 해낸다.12일 밤 10시 40분 KBS ‘다큐온’은 ‘감사가 뇌를 바꾼다’를 주제로 고마움의 의미를 짚는다. 제작진은 전문가의 도움을 받아 한 초등학교에서 3개월간 감사에 관한 실험을 해 감사에 대한 발견과 반복적인 훈련이 아이들의 뇌 피로도와 스트레스를 낮춘다는 결과를 얻는다. 감사가 뇌를 물리적, 화학적으로 변화시킨다는 과학자들의 연구와 일치한다.EBS국제다큐영화제 걸작선도 편성됐다. 12일 밤 12시 55분 방송하는 ‘말더듬이 발라드’(장난 감독)는 어릴 때부터 말을 더듬던 가수 장가송이 버릇을 고치기 위해 전통 음악을 배우는 모습을 담는다. 말더듬증을 고치지는 못했지만 그는 다른 젊은이들과 달리 전통 포크송에 심취한다.KBS ‘6시 내고향’은 11~12일 오후 6시 ‘작은 경제가 세상을 바꾼다! 힘내라 내고향’을 주제로 지역 경제를 위해 팔을 걷는다. 홍보장사 백승일과 먹방 크리에이터 쯔양이 축제 취소로 남은 강원도 화천 산천어 판매에 나선다. ‘6시 내고향’ 첫 소셜네트워크서비스(SNS) 라이브도 진행한다. 전북 무주 청년 농부들과의 만남, 서울 양천구 신영시장 방문으로 다양한 상품을 소개한다. YTN은 11~13일 코로나 특별 기획 3부작 ‘이후의 세계’를 방영한다. 급변하는 세상 속 개인과 기업, 국가의 생존전략을 자세히 모색하고 세계 석학의 전망도 듣는다. 김지예 기자 jiye@seoul.co.kr

경기도 바이오기업이 개발한 반려견 치매치료제가 정부의 승인을 받았다. 국내는 물론 세계 최초의 반려견 치매 다중표적 뇌세포신약이다. 용인 소재 ㈜지엔티파마는 반려견 인지기능장애증후군(치매) 치료제로 개발해온 크리스데살라진(상품명 제다큐어 츄어블정)이 농축산검역본부로부터 동물의약품 품목허가를 받았다고 10일 밝혔다. 지엔티파마가 과학기술부, 보건복지부, 경기도 등의 지원을 받아 개발한 ‘크리스데살라진’은 알츠하이머 치매의 원인인 뇌신경세포 사멸및 아밀로이드 플라크 생성을 유발하는 것으로 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중 표적약물이다. 반려견의 인지기능장애증후군은 사람의 알츠하이머성 치매와 유사해 주인을 몰라볼뿐 아니라 방향감각 상실, 밤과 낮의 수면 패턴 변화, 잦은 배변실수, 식욕변화 등 증상을 보인다. 9세 이상 반려견중 22.5%가 치매에 걸리는 것으로 알려졌다. 지엔티파마는 치매에 걸린 반려견 48마리를 대상으로 크리스데살라진이 효과가 있는지 4~8주간 허가용 임상을 진행한 결과 인지기능이 크게 개선되고 치료효과도 유지되는 것으로 확인됐다고 밝혔다. 인지기능장애 평가(CCDR)에서 4주와 8주간 위약(가짜약)을 투여한 반려견의 CCDR 지수(0~80점에서 50점 이상이면 인지기능장애)는 60.7과 65.0으로 나타나 투약전과 큰 변화는 없었다. 그러나 저용량 크리스데살라진(5mg/kg)을 투여한 반려견의 지수는 각각 43과 42.1로 인지기능이 크게 개선됐다. 고용량(10mg/kg)을 투여한 반려견도 약효는 비슷했다. 투약을 종료하고 4주간 관찰한 결과 인지기능개선 효과는 유지됐으며 특이한 부작용은 발견되지 않았다. 임상은 서울대학교 동물병원, N동물의료센터, 대구 동물메디컬센터, 해마루 동물병원, 헬릭스 동물메티컬센터, VIP 동물의료센터 등 6곳에서 진행했다. 임상총괄책임자인 서울대학교 수의과대학 내과학교실 윤화영 교수는 “지금까지 반려견 인지기능장애를 치료할 전문의약품이 없었기 때문에 이번 결과가 반려인들에게는 희소식이 될 것”이라며 “임상시험에서 약효와 안전성이 충분히 입증된 만큼 향후 해외 시장에서 블록버스터급 반려동물용 신약으로 거듭날 것으로 기대된다”고 말했다. 반려견 인지기능장애증후근 치료제는 1998년 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 파키슨병 치료 약물인 셀레길린이 유일하지만 약효가 제한적인데다 사람의 알츠하이머 치매 환자를 대상으로 한 임상연구에서도 유의적인 효과가 없어 실제 의료현장에서 사용되지 않고 있는 것으로 알려졌다.지엔티파마는 크리스데살라진의 품목 허가가 승인됨에 따라 전 세계 반려견 치매 치료제 시장 선점을 위한 본격적인 준비에 들어갔다. 지난해 크리스데살라진의 동물용 의약품에 대한 미국 및 PCT 국제특허출원을 완료했으며 현재 글로벌 동물용 의약품 제약회사와 전세계 판매를 위한 협의를 진행하고 있다. 또 올해 안으로 알츠하이머 치매 치료제의 인체 대상 임상시험도 진행할 계획이다. 지엔티파마 곽병주 대표이사(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 “반려견 인지기능장애 증후군에서 입증된 크리스데살라진은 난항을 겪고 있는 알츠하이머 치매 치료제 개발에도 희망이 되고 있다”면서 “올해 알츠하이머 치매환자를 대상으로 약효와 안전성을 검증하는 임상연구에 들어가 치매극복의 디딤돌을 놓을 것”이라고 말했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

빈뇨 증상에 소변 참기 어려워져환자 10명 중 9명, 50대 이상 남성방광염·방광결석·신장 기능 저하 등제대로 치료 안 하면 합병증 불러수분 섭취량 조절·약물치료 효과적 # 동네에서 작은 청과물 업체를 운영하는 60대 정모씨는 몇 해 전부터 소변을 보기가 두려워졌다. 바쁘게 일하는 와중에 소변이 자주 마려워 급하게 화장실을 찾아도, 따끔거리는 통증 때문에 편하게 소변을 본 적이 드물다. 밤중에도 소변이 마려운 느낌에 깨는 일이 많아 피로가 쉽게 가시질 않는다. 증상이 도저히 나아질 기미가 보이지 않자 병원을 찾은 정씨는 의사한테서 전립선비대증이 이미 심각하게 진행됐다는 진단을 받았다.전립선비대증은 정액의 일부를 만들고 정자에 영양을 보급하는 구실을 하는 전립선이 커지는 현상이다. 남성의 노인성 질환 가운데 매우 흔한 질환 중 하나이기도 하다. 생명에 위협을 주는 질환은 아니지만 노년 남성의 삶의 질을 충분히 좌우할 수 있는 병이기 때문에 신경이 많이 쓰일 수밖에 없다. ● 소변줄기 가늘어지거나 끊어지며 나와 전립선비대증 초기에는 소변이 두 줄기로 나가는 증상이 나타난다. 이후 심하면 소변을 볼 때 통증이 느껴진다. 전립선은 소변을 방광에서 외부로 이동시키는 관인 요도를 둘러싸고 있는데, 전립선이 커지면 방광에서 소변이 나오는 흐름을 방해하기 때문이다. 전립선비대증이 더 악화되면 요도를 막아 소변을 완전히 배출하는 데 문제가 생기기도 한다. 소변을 다 보고도 뭔가 남아 있는 듯한 잔뇨감을 느낄 수 있다. 심한 경우 소변을 참기 어려워 옷을 내리기도 전에 소변이 나오기도 하고, 본인도 모르게 소변이 나와 속옷이 젖어 있는 경우 역시 생긴다. 전립선이 작더라도 위치가 요도 쪽에 가까워 배뇨에 영향을 주는 경우도 있다. 그 외에 소변이 자주 마려운 빈뇨 증상도 따라온다. 소변 줄기가 예전보다 가늘어진 게 느껴질 수 있다. 소변을 보는 중간중간 소변 줄기가 끊어졌다가 다시 시작되는 증상도 나타난다. 전립선은 사춘기부터 팽창을 시작하지만 30세 전후가 돼야 약 20g 정도의 밤톨 크기가 된다. 증상이 본격화하는 건 50대부터다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 2019년 전립선비대증 환자 가운데 50대 미만은 8%에 불과했고 50대 19%, 60대 31%, 70대 30%, 80대 12%로 10명 중 9명 이상이 50대 이상 남성이었다. 전 세계적으로 봐도 인구의 4분의1이 겪는 증상이라고 한다. 전립선비대증 환자는 2015년 105만명, 2017년 119만명, 2019년 132만명으로 지속적으로 늘어나는 추세다. 유달산 서울아산병원 비뇨의학과 교수는 “50대에 접어들면 그간 열심히 작동해 온 신체 곳곳이 하나둘 이상 신호를 보내기 시작한다. 전립선도 그중 하나”라면서 “특히 60세를 넘긴 남성이라면 관리를 하지 않을 경우 점점 증상이 심해져 소변 보기가 어려워진다. 일상 속에서 전립선비대증을 의심할 수 있는 증상이 나타나면 비뇨기과를 방문해 하루라도 빨리 관리를 시작해야 한다”고 강조했다. 이어 “다만 나이에 따라 의심해 볼 수 있는 질병은 다르다. 50세 미만에서는 전립선염이, 그 이후에는 전립선비대증이 대표적으로 나타난다”고 밝혔다. ●사소한 배뇨장애로 여기면 안 돼 환자들이 배뇨장애 증상을 경험할 경우 비뇨기과 방문부터 고려해야 하는 이유는 또 있다. 사소한 배뇨장애로 여겼다가 중증질환이 발견되는 경우도 있기 때문이다. 김장환 세브란스병원 비뇨의학과 교수는 “전립선비대증 환자들이 가장 많이 호소하는 증상 중 하나인 야간빈뇨만 하더라도 신체의 질병 없이 단순히 수분을 지나치게 많이 섭취하는 습관 때문에 생기기도 하지만 방광이나 신장에 문제가 있다거나 뇌, 척수 질환으로 판명되는 경우도 있다”고 밝혔다. 요도가 좁아지는 요도협착증이 오면 방광염, 방광결석과 같은 합병증이 생기거나 신장에 무리가 가는 식이다. 초기에는 통증조차 별로 없어 환자가 스스로 자신의 병을 깨닫기 어렵다는 게 전문가들의 말이다. 대한전립선학회에 따르면 전립선비대증의 발생은 가족력과 연관성이 많다. 가족 중 한 명 이상에게 전립선비대증 이력이 있으면 나머지 식구들도 비대증에 걸릴 위험이 훨씬 높다. 또한 몸속 세포가 끊임없이 생성과 소멸을 반복하는 과정에서 죽는 세포와 비교해 새로 만들어지는 세포가 상대적으로 많아지다 보니 비대증이 일어난다. 이때 ‘남성 호르몬이 영향을 끼친다’, ‘성장 인자가 관여한다’는 등의 다양한 연구가 있지만 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았다. ●성기능 저하는 오해… 수술 전후 차이 없어 전문가들은 증상이 심하지 않으면 6개월에서 1년 간격으로 정기검진을 진행하고 배뇨습관 개선, 수분 섭취량 조절 및 식이요법 등을 시행하라고 조언한다. 전립선비대증으로 인한 배뇨장애를 일차적으로 해결하는 방법으로 약물치료를 시행할 수 있다. 전립선을 이완시켜 소변을 시원하게 보게 만들거나, 남성호르몬 활성화를 억제해 전립선 크기를 줄이고, 배뇨장애를 개선할 수도 있다. 증상이 중등도 이상인 경우에는 적극적인 치료를 고려해야 한다. 배웅진 가톨릭대 서울성모병원 비뇨의학과 교수는 “술, 담배를 피하고 채소, 과일 등을 먹으면 예방 효과가 있다고 이야기하는 분들이 많은데 건강기능식품, 식이요법, 운동요법 등 전립선비대증에 좋다고 알려진 것들은 대부분 의학적으로 완전히 증명되지 않았다”면서 “간혹 과대 포장된 건강기능식품 효과만 믿고 병원을 찾지 않아 치료 시기를 놓치는 환자들이 있는데 이러한 일이 없도록 해야 한다”고 지적했다. 만약 소변을 전혀 보지 못하는 급성요폐나 요로감염 그리고 신장 기능이 저하되고 방광결석이 동반되는 경우라면 반드시 수술치료를 받아야 한다. 수술적 치료는 재발률도 낮을 뿐 아니라 효과도 좋고 약물을 중단할 수 있는 긍정적인 면이 많다. 배 교수는 “항간에 퍼져 있는 오해와 달리 성기능은 수술 전후 차이가 거의 없다”면서 “수술과 관련된 여러 증상은 수술 전에 환자와 충분히 상담하고 설명을 하기 때문에 걱정하지 않아도 된다”고 강조했다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

박하나 딸기, 비누 냄새를 맡지 못하면 알츠하이머 치매를 의심해야 하며, 이는 알츠하이머를 유발시키는 단백질 이상이 후각신경계 일부에 문제를 일으키기 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀은 가천대 의대, 한국뇌연구원, 네덜란드 마스트리히트대, 독일 막스플랑크 신경유전학연구소 연구진과 함께 알츠하이머 초기에 특정 냄새를 맡지 못하는 증상은 후각신경계 일부 이상 때문이라고 9일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘알츠하이머 연구 및 치료’에 실렸다. 연구팀은 알츠하이머를 앓도록 만든 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 실험을 실시했다. 그 결과 알츠하이머 치매로 인한 후각기능 이상은 후각신경계와 후각신경세포 일부가 사멸되기 때문이라는 사실을 확인했다. 알츠하이머를 일으키는 주요 원인으로 알려진 베타아밀로이드 단백질이 증상 초기에 후각신경계 일부에 많이 축적되는 것도 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

박하나 정향, 비누 냄새를 맡지 못하면 알츠하이머 치매 초기증상을 의심해야 하며 이는 대뇌 전체의 이상이 아니라 후각신경계 일부에 문제가 생기기 때문이라는 연구결과가 나왔다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀은 가천대 의대, 한국뇌연구원, 네덜란드 마스트리히트대 정신건강·신경과학부, 독일 막스플랑크 신경유전학연구소 연구진과 함께 알츠하이머 초기 특정 냄새를 맡지 못하는 증상은 기존에 알려진 것처럼 중추신경계 문제가 아닌 후각신경계 이상 때문이라고 9일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘알츠하이머 연구 및 치료’에 실렸다. 중앙치매센터에 따르면 2018년 기준으로 65세 이상 노인인구 중 10.2%에 해당하는 약 75만명이 치매를 앓고 있다. 치매환자의 70% 정도가 알츠하이머성 치매를 앓고 있는데 이들은 초기 단계부터 후각기능 저하가 나타나는 것으로 알려졌다. 알츠하이머 환자들은 박하, 정향, 가죽, 딸기, 비누 냄새 등 특정 냄새를 맡지 못하는데 원인이 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 알츠하이머를 앓도록 만든 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 행동실험과 생리학 실험을 실시했다. 그 결과 알츠하이머 치매로 인한 후각기능 이상이 대뇌 중추신경 이상 때문에 발생한다는 기존 주장들과 달리 후각신경계와 후각신경세포 일부가 사멸되기 때문이라는 사실을 확인했다. 알츠하이머를 일으키는 주요 원인으로 알려진 베타아밀로이드 단백질이 증상 초기에 후각신경계 영역 중 외측 비갑개부터 배쪽 후각구 영역에서 특히 많이 축적되는 것을 관찰했다. 또 후각영역의 신경연결정도를 수치화하는 방법을 개발해 분석한 결과 후각신경세포의 퇴화와 재생의 균형이 알츠하이머 치매 초기부터 무너진다는 것도 밝혀냈다. 연구팀은 이번 연구가 초기 알츠하이머 치매 환자나 위험군 조기선별을 위한 새로운 진단법 개발에 도움을 줄 것으로 보고 있다. 문제일 DGIST 교수는 “이번 연구는 알츠하이머는 물론 다른 퇴행성 뇌질환 진행 초기에 후각신경계와 중추신경계 간 연관성을 규명한 것으로 추후 알츠하이머 치매 위험군 조기선별 기술 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

동물은 전기적 신호를 이용해서 근육과 신경을 제어한다. 심장 상태를 측정하는 기본 검사법인 심전도 측정이나 뇌의 기능을 조사하는 뇌파 측정 모두 이런 체내 전류 활동을 측정하는 방식이다. 물론 인간 이외에 다른 동물에서도 생체 전기 신호를 측정할 수 있다. 과학자들은 동물의 생체 전류를 측정해 여러 가지 연구를 진행해왔다. 생체 전기 신호를 조사하면 동물의 감각 기관이나 근육, 뇌의 역할과 작동 기전을 더 상세히 알아낼 수 있기 때문이다. 그런데 식물의 경우 신경세포가 없기 때문에 생체 전기 신호를 측정하기 어렵다. 식물의 생체자기장 (biomagnetic field)는 설령 존재하더라도 매우 미약해 일반적인 측정 장비로는 관측하기 힘들다. 초전도 양자간섭기 (superconducting-quantum-interference-device(SQUID)) 같은 매우 고가의 복잡한 관측 장비로만 일부 식물의 생체자기장을 측정할 수 있을 뿐이다.  마인츠 요하네스 구텐베르크 대학이 이끄는 독일 연구팀은 파리지옥(Venus flytrap, 학명 Dionaea muscipula)의 생체자기장을 측정할 수 있는 보다 간단한 방법을 개발했다. 파리지옥은 이름처럼 파리를 비롯한 작은 곤충을 잡아먹는 식충식물로 입을 벌린 조개처럼 생긴 덫을 이용해 먹이를 잡는다. 곤충이 덫 안에 있는 작은 털인 감각모를 건드리면 마치 동물 신경세포처럼 세포막의 전위가 갑자기 변하는 활동전위가 발생해 순식간에 덫이 닫히면서 먹이를 잡는 방식이다. 이때 발생하는 생체 전류는 동물보다 훨씬 약하지만, 그래도 다른 식물보다는 강한 자기장을 만든다.  연구팀은 이 생체 자기장을 측정하기 위해 원자 자력계의 일종인 QZFM (QuSpin Zero-Field Magnetometers) 네 개를 사용했다. 파리지옥이 생성하는 자기장은 지구 자기장의 백만분의 1 수준인 0.5 피코테슬라 (picotesla)에 불과하기 때문에 지구 자기장이나 다른 자기장에 의한 간섭을 피하기 위해 자기 차폐 시설에 넣은 후 연구팀이 개발한 원자 자력계를 이용해서 생체 자기장을 측정했다. (사진) 그 결과 감각모가 흥분할 때 발생하는 파리지옥의 생체 자기장을 측정하는 데 성공했다. 연구팀은 이 기술이 매우 미세한 생체 자기장을 지닌 동식물을 연구하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 비싸고 다루기 까다로운 초전도 양자간섭기 같은 장비 없이도 매우 미세한 생체 자기장을 측정할 수 있기 때문이다. 현대 과학은 이런 관측 기술의 발전과 함께 진보했다. 앞으로도 측정 기술의 진보는 계속될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우울증은 이전에는 단순히 기분이 저하된 상태로 알려져 ‘마음의 감기’라며 누구나 한 번쯤 경험하는 것으로 잘못 알려져 왔었다. 그렇지만 우울증은 생각이나 사고과정, 동기, 의욕, 행동, 수면, 신체활동 등 전반적인 정신적, 육체적 기능이 저하돼 심할 경우는 죽음에 이르는 경우도 많은 심각한 정신질환이다. 우울증의 정확한 발병 원인에 대해서는 알려져 있지 않은 상태이다. 이 같은 상황에서 신경과학자들이 우울증을 유발시키는 뇌세포를 찾아냈다. 캐나다 맥길대 더글라스 정신건강연구소, 신경과학통합연구센터, 맥길대 의대 정신과학과 공동연구팀은 우울증으로 사망한 성인과 다른 원인으로 급사한 사람의 뇌세포를 분석한 결과 우울증을 앓는 사람들에게서 유독 많이 발견되는 뇌세포를 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학분야 국제학술지 ‘최신 정신과학’ 5일자에 실렸다. 최근 국내 연구진은 몸 속 염증이 뇌에 영향을 미쳐 우울증을 일으킬 수 있다는 연구결과를 내놓기도 했다. 많은 연구자들이 우울증은 체내 염증이 신경세포에 영향을 미치거나 특정 뇌신경세포가 우울증을 유발시킬 것이라고 보고 있다. 이 같은 가운데 연구팀은 맥길대 부속병원의 윤리위원회의 승인을 받아 우울증으로 사망한 10명과 우울증을 포함한 정신질환이 아닌 다른 신체증상으로 인해 급사한 10명의 뇌 조직을 비교했다. 연구팀은 기억과 학습에 관여하는 것으로 알려진 뇌 해마 부위에 존재하는 성상교세포의 GFAP와 비멘틴이라는 단백질에 주목했다. 성상교세포는 별 모양의 형태를 하고 있는데 신경세포에 영양공급, 이온농도 조절, 노폐물 제거 등 역할을 한다. 뇌 조직 분석결과 우울증을 앓았던 사람들의 뇌에서는 전반적으로 성상교세포 숫자가 줄고 비멘틴 GFAP도 눈에 띄게 줄어든 것이 확인됐다. 또 성상교세포의 구조나 형태는 일반인이나 우울증 환자나 다르지 않았지만 세포의 분포와 숫자에서 확연히 차이가 났다. 중증 우울증으로 진행될 수록 성상교세포의 숫자는 급격히 줄어드는 것으로 조사됐다. 우울증이 다른 요인들도 있겠지만 뇌 세포의 구성과도 밀접한 관련이 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. 이 때문에 성상교세포의 감소를 막아주면서 자연스럽게 뇌 기능을 강화하는 방법을 찾는 것이 우울증 개선에 도움을 줄 수 있으며 장기적으로는 치매와 같은 기억 관련 질환도 예방할 수 있을 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끌고 우울증과 자살에 있어서 뇌 염증의 역할을 연구하고 있는 나귀브 메차와르 교수는 “이번 연구는 우울증 유발에 관여하는 뇌세포를 찾아냄으로써 효과적인 신개념의 우울증 치료제를 개발할 수 있을 뿐만 아니라 부작용이 없는 효과적 우울증 치료가 가능해지도록 도울 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘다섯 살 집콕놀이’, ‘엄마표 놀이’… 다섯 살 딸을 둔 서윤미(35·가명)씨는 잠들기 전 졸린 눈을 비벼 가며 인터넷 ‘맘카페’와 소셜네트워크서비스(SNS)에서 ‘놀거리’를 찾는다. 코로나19로 집에 머무는 딸이 심심해하는 모습이 마음에 걸려서다. 서씨는 지난 1년간 코로나19 대유행 때마다 재택근무를 하며 딸을 집에서 돌봤다. 노트북 앞을 떠나지 못하는 엄마를 붙들고 “엄마, 일 다 했어?”라고 묻는 딸에게 미안한 마음이 크다.SNS 속 다른 엄마들은 집에 ‘문화센터’(문센)를 차려놓은 듯 온갖 오감놀이를 해 주지만 일과 육아, 가사의 삼중고를 겪고 있는 서씨는 색칠공부 같은 뻔한 놀이만 반복해 줄 수밖에 없다. 초등학교 저학년이 학습 격차와 발달 격차를 겪는다는데 유아라고 예외가 아니지 않을까, 윤미씨는 걱정을 넘어 조바심마저 느끼기 시작했다.코로나19는 유아들로부터 ‘놀이’를 빼앗아갔다. 친구들과 삼삼오오 모여 놀 수 있는 초등학생과 달리 유아들은 수개월간 가정보육을 하며 집에 머물거나 기관과 집만 오가기를 반복했다. 가정보육의 책임을 떠안은 부모들은 자녀에게 끊임없이 놀이와 활동을 하게 해 줘야 한다는 부담감에 시달린다. 교육부가 새학기 초등학교 저학년과 함께 유치원의 전면 등교를 추진하는 것도 유아들이 사회성과 신체·정서 발달의 적기를 놓쳐선 안 된다는 인식에서다. ●부모의 불안감 파고드는 ‘비대면 사교육’ 확산 서씨는 “가정보육이 길어지면서 딸이 한동안 안 보던 TV를 다시 켜기 시작했다”고 말했다. 육아정책연구소의 ‘코로나19 육아 분야 대응체계 점검 및 돌봄 공백 지원 방안 연구’에 따르면 연구진이 지난해 3월 초등학교 저학년 및 영유아 자녀를 둔 학부모 564명을 대상으로 설문조사를 한 결과 코로나19 이전에 비해 자녀의 하루 일과 중 ‘TV 시청’이 증가했다는 응답이 76.1%, ‘컴퓨터·핸드폰 이용’이 증가했다는 응답이 65.6%에 달했다. 62.6%는 ‘부모·가족과의 대화·상호작용’이 증가했다고 대답했지만 아이들은 미디어와 스마트기기와 더 빠른 속도로 친해지고 있었다. 장기간의 집콕 생활은 유아들의 마음 건강에도 영향을 미치고 있었다. 연구진이 지난해 7월 부모 349명을 대상으로 실시한 2차 설문조사에서는 영아 자녀를 둔 부모의 33.0%와 유아 자녀를 둔 부모의 39.7%가 “코로나19 이전과 비교해 자녀들의 우울과 불안, 스트레스가 증가했다”고 응답했다. 같은 연구에서 지난해 3월 말 유치원 186곳과 어린이집 319곳의 원장들을 대상으로 실시한 설문조사에서 원장들은 영아(41.2%)와 유아(45.0%) 등 40% 이상의 원아들에게서 우울과 불안, 스트레스가 증가했다고 진단했다. 조윤영 초록우산 어린이재단 부산종합사회복지관 관장은 “아파트 같은 공동주택은 아이들이 마음껏 놀 수 있는 환경도 아니다”라면서 “어른들의 ‘코로나 블루’가 아이들에게는 ‘소아 우울’로 나타나기도 한다”고 말했다. 아이들과 제대로 놀아 주지 못한다는 부모의 불안감과 죄책감을 사교육이 파고드는 현상도 포착된다. 부모들에게 필요한 양육 관련 정보들이 체계적으로 전달되지 않아 부모들이 유아 대상 사교육으로 눈을 돌리게 된다. 시민단체 사교육걱정없는세상의 양신영 선임연구원은 “유아들을 대상으로 ‘놀이학습’을 제공한다는 비대면 사교육 상품이나 영어 등 학습을 끼워 넣은 민간 돌봄 서비스들이 확산되고 있다”면서 “‘미국 문센’이라 불리는 미국의 실시간 화상 홈스쿨링 프로그램도 학부모들 사이에 입소문을 타고 있다”고 말했다. 이 같은 비대면 사교육의 이용 시간 등에 대한 적절한 가이드라인이 없어 유아들이 장시간 TV와 스마트기기에 노출된다는 게 양 선임연구원의 지적이다.●“아이에게 말 많이 걸어주면 언어 습득 도움” 전문가들은 부모들이 ‘특별한 놀이’를 해 줘야 한다는 부담감을 내려놓을 것을 권한다. 코로나19 시대에 유아들에게는 잃어버린 일상을 회복하는 것이 ‘문센놀이’보다 우선돼야 한다는 것이다. 양 선임연구원은 “유아들에게는 일상생활을 유지하는 것 자체가 중요하다”면서 “기관에서 마스크를 착용한 채 생활해야 하는 유아들이 어른의 입모양을 보고 언어를 습득할 수 있도록 말을 많이 걸어 주는 것만으로도 아이들의 발달에 도움이 된다”고 말했다. 장기화되는 집콕 생활 속에서 유아들에게는 부모의 일상을 함께하는 것 자체가 놀이가 될 수 있다는 게 전문가들의 조언이다. 경기 시흥시의 놀이정책 ‘플레이스타트’ 사업을 이끌고 있는 오명화 시흥시 놀이전문관은 “부모가 집에서 삶을 꾸리는 과정에 자녀들을 동참하게 해볼 것”을 제안한다. 식재료를 씻고 손질하거나 공구를 가지고 물건들을 수리하는 등 평범한 일상들이 유아들에게는 곧 놀이가 된다는 것이다. 유아들은 부모가 도구를 사용하는 모습을 관찰하고 모방하는 과정에서 호기심을 충족하고 뇌를 발달시킬 수 있다. 다소 위험해 보이는 도구들도 조심스럽게 허용하면 유아들의 경험의 폭이 넓어진다. 오 전문관은 “부모가 글루건을 사용하는 것을 따라하겠다고 조르는 자녀에게 주의사항을 알려주고 허용했더니 몇 시간 동안 혼자 가지고 놀았다는 사례도 있다”고 귀띔했다. 감염병 상황일지라도 유아들의 바깥 활동과 또래와의 상호작용을 무작정 막는 것은 바람직하지 않다고 전문가들은 말한다. 오 전문관은 “서로 신뢰할 수 있는 두세 가정이 방역수칙을 철저히 지킨다는 약속을 전제로 자녀들이 만나 어울릴 수 있도록 하는 것도 좋은 방법”이라고 조언했다. 동물원이나 놀이공원 같은 특별한 장소보다 동네 공원이 유아들에게 의미 있는 장소가 될 수 있다. 조 관장은 “집에만 머물며 바깥 놀이에 목말라 있는 아이들에게는 공원에서 무작정 뛰어노는 것만으로도 스트레스가 풀리고 신체와 두뇌가 발달한다”고 말했다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

미국의 전기차 업체 테슬라 최고경영자(CEO)이자 ‘괴짜 사업가’로 유명한 일론 머스크가 원숭이 뇌에 비디오게임을 할 수 있는 컴퓨터 칩을 이식했다고 1일(현지시간) 밝혔다. 인간의 두뇌와 컴퓨터를 연결하는 인터페이스 개발에 몰두했던 머스크의 도전이 빠르게 현실이 될지 주목된다. 블룸버그통신은 머스크가 이날 오디오 전용 소셜미디어인 ‘클럽하우스’와 진행한 인터뷰에서 자신이 창업한 뇌신경과학 스타트업 ‘뉴럴링크’의 최근 실험을 소개했다고 보도했다. 머스크는 클럽하우스 청취자들에게 “우리는 머릿속 생각으로 비디오게임을 할 수 있는 원숭이를 갖고 있다”며 뉴럴링크가 원숭이의 뇌에 비디오게임과 연결되는 무선 컴퓨터 칩을 이식했다고 소개했다. 이어 실험이 진행 중인 원숭이를 “행복한 원숭이”라고 일컬으며 한 달 뒤쯤 해당 실험이 어떻게 이뤄지는지를 동영상으로 공개하겠다고 밝혔다. 뉴럴링크는 머스크가 2016년 창업한 뇌신경과학 스타트업으로, 뇌에 이식한 칩을 통해 알츠하이머병이나 척추손상, 선천적 장애 등을 치료하고 궁극적으로 인공지능까지 장착하겠다는 목표를 갖고 있다. 머스크는 2019년 7월 기자회견에서 동물 실험 이후 인체 임상시험을 계획하고 있다면서 인간의 두뇌에 무선 칩을 심어 생각만으로 각종 전자 기기를 제어할 수 있는 시스템을 선보이겠다고 밝혔다. 그 후 약 1년 뒤인 지난해 8월 인체 시험에 앞선 초기 연구로 뇌에 칩을 이식하고 두 달간 생활한 돼지를 공개한 바 있다. 이번 원숭이 실험 발언은 지난해 관련 연구가 한층 더 심화됐음을 의미하는 것으로 풀이된다. 머스크는 이 자리에서 실험 대상인 원숭이들이 “‘마인드 퐁’ 놀이를 하기를 원한다”고도 했다. 마인드 퐁은 손 등 신체를 사용하지 않고 생각으로 제어되는 비디오게임을 일컫는 말이다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

봄이나 가을 같은 환절기가 아니더라도 점심을 먹고 나면 배부름의 만족감과 함께 밤잠의 부족함까지 몰려들면서 꾸벅꾸벅 졸음이 쏟아진다. 낮잠은 학습 집중력을 높일 뿐만 아니라 건강에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 스페인에서는 여전히 오후 2~5시 사이에 낮잠을 자는 ‘시에스타’ 문화가 남아있기도 하다. 실제로 점심 직후 잠깐의 낮잠이 뇌 속 노폐물을 제거해 인지능력을 높이고 치매까지 막는 효과가 있다는 분석결과가 나왔다. 중국 우후4차인민병원 노인병학과, 상하이 정신보건연구센터 알츠하이머및퇴행성뇌질환연구소, 노인정신건강과, 상하이 교통대 의대 공동연구팀은 10~30분 이내로 규칙적으로 낮잠을 자는 것이 인지능력을 높이는데 도움을 준다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 영국의학회에서 발행하는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘BMJ 일반 정신과학’ 26일자에 실렸다. 전 세계적으로 과학기술의 발달로 기대수명이 길어지고 있는 가운데 65세 이상 인구 10명 중 1명 정도가 치매를 비롯한 인지기능 저하에 시달리고 있는 것으로 알려져 있다. 나이가 들수록 밤잠이 줄고 낮잠의 길이와 빈도는 늘어나는 경향이 있다. 이에 연구팀은 낮잠과 노인들의 인지능력 저하 방지의 연관관계를 알아보기 위해 베이징, 상하이, 시안 등 중국 내 대도시에 거주하는 60세 이상 남녀 2214명을 대상으로 낮잠을 자는지 여부와 혈액검사를 포함한 건강검진, 치매검사와 인지능력평가를 실시했다. 분석 결과 이들의 평균 야간수면시간은 약 6.5시간이었으며 680명은 낮잠을 안 자는 것으로 확인됐다. 낮잠을 자는 노인들은 최소 5분에서 최대 2시간까지 낮잠을 자는 것으로 나타났다. 그런데 낮잠을 자는 사람이 낮잠을 안 자는 사람에 비해 시공간인지능력, 작업기억력, 주의력, 문제해결력, 위치인식, 언어능력 점수가 더 높게 나온 것으로 조사됐다. 특히 낮잠 여부에 따라 위치인식, 언어능력, 기억력 점수가 두 배 가까이 나는 것으로 조사됐다. 그렇지만 낮잠을 30분 이상 자는 사람들의 인지능력점수는 낮잠을 안 자는 사람보다는 높게 나왔지만 30분 이내의 낮잠을 자는 사람보다는 낮은 것으로 조사됐다. 그 결과 낮잠을 규칙적으로 자는 사람은 시공간능력, 작업기억력, 주의력, 문제해결력, 언어능력 등의 점수가 그렇지 않은 사람보다 높은 것으로 확인. 그렇지만 낮잠 시간이 하루 30분 이상인 사람에게서는 이 같은 효과가 나타나지 않았음. 연구팀은 낮잠은 뇌에 쌓이는 염증성 화학물질을 제거해주기 때문에 지적 능력을 유지해줄 뿐만 아니라 치매 발병 확률도 낮춰주는 것으로 분석 린 선 상하이교통대 의대 교수는 “밤에 못 잔 ‘잠 빚’을 보충하기 위해 낮잠을 자는 것으로 알려져 있지만 뇌의 건강성을 유지하는데도 도움이 되는 것으로 확인됐다”라며 “낮잠은 체내 염증 수치를 낮춰주면서 뇌에 쌓인 노폐물을 제거하는 역할을 해 뇌의 건강성과 치매를 예방하는 것이라는 점을 보여주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr