국내 연구진이 자석의 자기장과 유전공학 기술을 결합해 뇌 신경세포를 활성화시키는 방법을 찾아 걷지 못하는 생쥐를 걷게 만들었다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 고등과학원 공동연구팀은 자기장을 이용해 뇌 운동신경을 무선, 원격으로 정밀제어할 수 있는 ‘나노 자기유전학’ 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 29일자에 실렸다. 자기장은 자기공명영상(MRI) 같은 영상의학장치에 쓰이면서 질병진단에 활용되고 있지만 치료에는 거의 활용되지 못하고 있다. 연구팀은 자석의 자기장을 이용해 미세한 토크힘을 발생시킬 수 있는 나노나침반을 개발했다. 토크힘은 물체에 작용해 물체를 회전시킬 수 있는 능력을 말한다. 연구팀이 개발한 나노나침반의 토크힘은 뇌세포의 ‘피에조-1’ 이온채널을 열어 뇌신경 신호전달이 가능한 것으로 확인됐다. 이온채널은 세포 내부 이온농도를 조절하는 막단백질을 말한다.연구팀은 생쥐의 우뇌 운동신경부위에 나노나침반을 주입한 다음 자기장을 가했다. 그 결과 칼슘이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진시키는 것이 확인됐다. 실제로 쥐의 왼발 운동신경이 활성화되고 운동능력이 5배 정도 향상되는 것이 관찰됐다. 이번에 개발된 나노자기유전학 장치는 중심지름이 70㎝ 정도의 MRI 장비에서도 작동이 가능하고 사람의 뇌를 포함한 인체에 25mT(밀리테슬라)의 자기장을 전달할 수 있는 것으로 확인됐다. 자기장은 인체 침투력이 좋기 때문에 운동장애가 발생하는 파킨슨병은 물론 암 같은 난치병 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 천진우 IBS 단장(연세대 화학과 교수)은 “이번에 개발된 나노자기유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택한 뒤 무선, 원격으로 특정 뇌 부위를 활성화시킬 수 있는 방법으로 자리잡아 뇌의 작동원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

17~18세기에 활동했던 영국의 극작가 윌리엄 콩그리브는 “음악은 야만인의 가슴을 달래 주고 돌을 무르게 만들며 옹이 진 나무를 휘어지게 하는 매력이 있다”고 말했습니다. 실제로 음악은 우울하고 불안한 마음을 안정시켜 주기도 하고 뇌 발달에도 도움을 준다는 연구들이 많습니다. 스위스 취리히대 실험심리학부 신경심리학교실, 미국 스탠퍼드대 의대 정신·행동과학과 공동연구팀은 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 1월 26일자에 음악과 관련한 재미있는 연구 결과를 내놨습니다. 음악가들의 뇌가 음악을 하지 않는 일반인들의 뇌와는 다르다는 것입니다. 연구팀은 절대음감(AP)을 가진 음악가 52명, 상대음감(RP)을 가진 음악가 51명, 음악을 하지 않는 일반인 50명을 대상으로 ‘안정상태 기능성자기공명영상’(rsfMRI)과 ‘확산강조영상’(DWI) 기법으로 뇌신경을 촬영했습니다. 절대음감은 특정 음을 듣고 해당 음의 절대적 높낮이를 본능적으로 판별해 내는 청각적 감각을 말합니다. 상대음감은 특정 음을 들었을 때 음의 조성에 따른 상대적 높낮이를 파악하는 능력입니다. 이들 세 집단의 뇌신경을 비교 분석한 결과 음악가들과 일반인들의 뇌는 확연한 차이를 보였다고 합니다. 좌뇌와 우뇌 청각영역의 뇌신경 연결 상태가 다르게 나타났다는 것입니다. 음악가의 뇌신경망이 촘촘하게 짜인 그물이라면 일반인들은 듬성듬성 연결됐다고나 할까요. 음악가들의 절대음감 여부는 뇌의 기능적 연결망에 큰 영향을 미치지는 못했지만 음악을 시작한 나이가 영향을 주는 것으로 확인됐습니다. 어려서 음악을 시작한 음악가일수록 뇌신경망이 촘촘하고 강하게 연결돼 있었다는 것입니다. 연구팀은 다양한 높낮이의 음으로 만들어진 음악이 청각기능을 자극함으로써 뇌신경망 전체 발달을 이끌고 강화시킨다고 설명했습니다. 음악과 관련해서 또 하나 재미있는 연구 결과가 있습니다. 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 외과, 신경과, 소아외과, 생물통계과, 마취과, 흉부외과 공동연구팀은 음악이 심장수술 환자들의 불안과 통증을 현저하게 감소시킨다고 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 오픈 하트’ 1월 26일자에 실렸습니다. 연구팀은 5개의 의학·과학 연구데이터베이스에서 2019년 10월까지 발간된 심혈관수술과 음악에 관한 논문 20건, 설문조사 16건을 찾아 메타분석했습니다. 이들 연구에는 각각 1169명, 987명의 환자가 분석 대상이었습니다. 메타분석 결과 환자의 90%가 관상동맥 우회술, 심장판막 교체 수술을 받은 것으로 나타났습니다. 심혈관 수술환자들은 진통제를 투여받아도 심한 통증을 호소하는 경우가 많은 것으로 알려져 있습니다. 이들에게 입원 직후부터 수술 후 일주일까지 음악을 들려 주는 것이 불안감과 통증을 실제로 낮춰 주며 진통제 같은 약물 투여 효과도 배가시킨다고 연구팀은 설명했습니다. 단 리듬이 강하거나 타악기 연주가 들어간 음악 외에 잔잔한 연주음악이 도움이 된다고 합니다. 코로나19로 인해 사회적 거리두기가 길어지면서 우울감과 불안감, 짜증이 치밀어 오르기 쉬운 요즘 조용한 음악으로 마음을 다스려 보는 것은 어떨까요. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 오랫 동안 배터리 교체 없이 스마트폰으로 뇌 신경회로를 조절할 수 있는 장치를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 연세대 의대 공동연구팀은 동물을 이용해 장기간 뇌 기능 연구를 해야할 때나 중독 같은 정신질환, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환치료에도 적용할 수 있는 무선 충전 가능한 광(光)유전학 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 실렸다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 신경세포만 제어할 수 있는 기술로 현재는 뇌기능 연구에 많이 활용되고 있는데 각종 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기존 광유전학 기술은 외부 장치와 연결된 광섬유를 뇌에 이식해 신경세포에 빛을 전달하는 방식이었다. 문제는 유선 방식의 광유전학 기술은 동물 실험시 움직임을 제한하기 때문에 복잡한 동물실험이 어렵다는 점이다. 이 때문에 최근에는 무선 광유전학 기술이 나오고 있지만 배터리 용량의 한계로 주기적으로 교체해야 하거나 무선으로 전력공급 받는 동안 동작이 안정적이지 못하다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 배터리 무선충전과 장치의 무선제어가 가능한 회로를 만들어 마이크로LED 탐침과 결합시켰다. 생체 이식후 기기에 의해 주변 뇌조직이 손상되는 것을 막기 위해 생체적합성 소재로 만든 이번 장치는 무게가 1.4g에 불과하고 실험대상이 움직이는 동안에도 배터리의 무선충전이 가능하고 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 광자극을 조절할 수 있다. 연구팀은 이번에 개발한 생쥐의 두피 안으로 완전히 이식한 상태에서 실험한 결과 무선 충전이 가능하다는 것을 확인했다. 또 중독성 약물인 코카인에 중독되도록 한 생쥐의 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인 중독증상을 억제하는 것도 확인했다. 정재웅 카이스트 교수는 “이번에 개발된 장치는 체내에 이식한 뒤 무선 충전이 가능하기 때문에 배터리 교체를 위한 추가 수술이 필요 없이 반영구적으로 사용이 가능하다”며 “이번 기술은 뇌 이식용 장치 뿐만 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매 환자 중 70~80%에서 발병이 확인되는 알츠하이머의 예방약 개발을 목표로 정상인을 대상으로 한 국제 공동 임상시험이 다음달 일본에서도 시작된다. 24일 요미우리신문에 따르면 일본 제약업체 ‘에자이’와 미국의 바이오젠이 알츠하이머 신약으로 공동 개발 중인 ‘BAN 2401’을 세계 주요국에서 정상인 1400명을 대상으로 4년간 투여하고 효과를 검증하는 임상시험이 진행된다. 미국 국립보건원 (NIH)이 출연한 자금으로 설립된 ‘알츠하이머 임상연구기구’(ACTC)가 주도하는 이 임상시험은 일본 외에 미국, 캐나다, 호주, 싱가포르, 유럽이 함께한다. 알츠하이머는 증상이 나오는 10~20년 전부터 뇌에 ‘아밀로이드 베타(Aβ)’라는 단백질이 서서히 축적되면서 뇌세포가 손상해 발병하는데, ‘BAN2401’은 뇌의 Aβ를 없애는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 임상시험에는 Aβ의 축적이 관찰되지만 알츠하이머 증상은 나타나지 않은 55~80세의 남녀가 참여한다. 앞으로 4년 동안 2~4주에 1차례씩 ‘BAN 2401’을 사용한 그룹과 위약(가짜 약)을 투약한 그룹으로 나누어 Aβ의 축적 상황과 인지 기능의 변화 등을 비교하게 된다. 요미우리신문은 미국에선 지난해 9월 이미 약물 투여가 시작됐다며 일본의 임상시험에는 수십명이 참가할 것으로 전망했다. 요미우리는 Aβ 제거를 겨냥한 임상시험이 이미 발병한 사람을 대상으로 각국에서 이루어졌지만 모두 실패했다고 전했다. 뇌세포가 손상해 발병 후에는 약으로 Aβ를 제거해도 알츠하이머 증세의 실질적인 치료 효과를 볼 수 없었기 때문이다. 이에 따라 발병 전의 정상인을 대상으로 예방 효과를 확인하는 시험에 나서기로 했다는 것이다. 알츠하이머 전문가인 이와쓰보 다케시 도쿄대 교수(신경병리학)는 “무증상자를 대상으로 한 국제적인 대규모 임상시험에 일본이 본격적으로 참가하는 것은 획기적인 일”이라며 “효과가 확인되면 일본에서도 유럽이나 미국과 같은 시기에 승인돼 의료현장에서 사용할 수 있을 것”이라고 말했다. 세계 치매 환자는 현재 약 5000만명 수준이나 2050년에는 고령화 영향으로 1억 5000만명으로 늘 것으로 추산되고 있다. 일본 정부는 태평양전쟁 종전 직후인 1947~1949년 태어난 ‘베이비 붐’(단카이) 세대가 모두 75세 이상이 되는 2025년의 치매 인구를 약 730만명으로 예상하고 있다. 75세 이상 일본 노인 5명 중 1명꼴로 치매를 앓을 것으로 보는 셈이다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

1998년 영화 ‘이보다 좋을 순 없다’와 2013년 한국영화 ‘플랜맨’의 공통점은 무엇일까요. 바로 주인공들이 강박증에 시달리고 있다는 점입니다. 강박증은 본인의 의지와 무관하게 특정 생각이나 장면이 반복적으로 떠올라 그로 인한 불안감을 없애기 위해 특정 행동을 반복하는 증상입니다. 외출할 때 문이 제대로 잠겼는지 수십 차례 확인하거나 피부가 벗겨질 정도로 손을 자주 씻는 행위도 강박장애의 일종입니다. 강박증은 인지 및 행동치료, 약물치료 방법으로 개선을 꾀하지만 효과가 나타나지 않는 경우도 있다고 합니다. 미국 보스턴대 심리학 및 뇌과학과, 시스템 신경과학연구센터, 인지신경영상센터, 감각커뮤니케이션 및 신경기술연구센터 공동연구팀은 의과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 1월 19일자에 강박증 환자 각자의 뇌파 특성에 따라 맞춤형 저주파 전기자극을 하면 기존 행동 및 약물치료보다 치료 효과가 더 낫다는 연구 결과를 발표했습니다. 연구팀은 다양한 형태의 강박증에 시달리는 성인 남녀 128명을 선정했습니다. 이들의 뇌파를 측정한 뒤 개인 맞춤형 저주파 전류로 매일 90분씩 5일 동안 안와전두피질을 자극했습니다. 안와전두피질은 눈 바로 뒤쪽에 위치한 대뇌피질 부위로 의사결정 및 기타 인지과정에 관여하는 부위입니다. 그 결과 강박증상을 최대 3개월 동안 크게 줄일 수 있었습니다. 특히 증상이 심각한 사람일수록 치료 효과는 더 높은 것으로 나타났습니다. 이번 기술은 두개골을 절개하거나 주삿바늘을 꽂지 않고 단순한 외부 자극만으로 증상을 완화할 수 있다는 점에서 주목받고 있습니다. 캘리포니아 샌프란시스코대 의대 연구팀도 맞춤형 저주파 전기자극으로 중증 우울증을 개선할 수 있다는 연구 결과를 ‘네이처 메디슨’ 1월 19일자에 발표했습니다. 우울증은 현대사회에서 가장 흔한 정신 장애입니다. 전 세계적으로 약 2억 6400만명이 우울증을 앓고 있다는 통계가 있을 정도입니다. 그러나 연간 수천명이 우울증으로 목숨을 잃는 등 간단히 넘길 수만은 없는 질환이기도 합니다. 문제는 우울증 환자의 약 30%가 표준 정신치료나 약물치료로도 효과를 보지 못한다는 점입니다. 이에 연구팀은 기존 치료법으로는 효과를 보지 못한 중증 우울증 환자 12명을 대상으로 두개골 10곳에 작은 전기침을 꽂은 뒤 매일 3~10분씩, 10일 동안 맞춤형 저주파 전기자극을 실시했습니다. 그 결과 우울 증상이 점차 개선됐고 최대 6주 동안 정상 상태를 유지한 것으로 확인됐습니다. 물론 실제 임상에 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요한 시험 단계입니다. 강박증, 우울증 등은 20세기 이후 급격하게 늘어나면서 흔히 ‘현대사회병’이라고 불립니다. 한국 사회에서도 우울증이나 강박증을 호소하는 사람들이 점점 늘고 있는 추세입니다. 그렇기 때문에 이들을 위한 맞춤형 치료법 개발은 시급한 실정입니다. 그와 함께 우울증, 강박증 환자가 늘고 있는 근본 원인이 무엇인지를 찾아 개선하려는 사회적, 정책적 노력도 동반돼야 할 것입니다. 타인을 적으로 여기는 무한 경쟁과 자신도 모르게 스스로를 노예 상태로 만드는 자기 개발이 미덕으로 여겨지는 현대사회가 이런 정신 장애를 부추기고 있는 게 아닐까 생각해 봐야 할 때입니다. edmondy@seoul.co.kr

많은 사람들은 인생의 황혼기인 노년을 존엄하고 행복하게 보내길 원한다. 행복한 노년을 위해서 필수요건은 다름 아닌 건강이다. 특히 다양한 요인으로 발생하는 치매는 서서히 기억을 잃게해 자신이 누구인지까지 망각하게 만들어 노인들이 가장 두려워하는 퇴행성 뇌질환이다. 국내 연구진이 치매의 주요 원인인 알츠하이머 발병 메커니즘을 새로 찾아내 주목받고 있다. 한국뇌연구원 신경회로연구그룹은 알츠하이머를 앓다 사망한 환자의 뇌조직과 유전자 변형으로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용해 실험한 결과 뇌신경세포 시냅스의 단백질 중 하나인 ‘RAPGEF2’ 발현 이상이 알츠하이머 환자의 시냅스 손상을 일으키는 원인이라고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경병리학 및 응용신경생물학’에 실렸다. 치매 원인의 75%를 차지하고 있는 알츠하이머는 기억력 상실, 양극성장애, 언어장애, 운동장애, 망상 등에 시달리게 한다. 알츠하이머 원인에 대해 베타아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 뇌에 비정상적으로 침착되기 때문으로 알려져 있다. 베타아밀로이드 단백질 침착은 뇌신경세포 시냅스를 손상시켜 인지장애를 유발시키는 것으로 알려져 있지만 정확한 발병 메커니즘을 모르기 때문에 근본적인 치료도 불가능한 상황이다. 연구팀은 알츠하이머를 앓다가 사망한 환자의 뇌 조직과 유전자 변형을 통해 알츠하이머를 유발시킨 생쥐의 뇌를 분석한 결과 공통적으로 RAPGEF2라는 단백질이 비정상적으로 활성화돼 있다는 사실을 발견했다. 신경생물학적 방법으로 분석한 결과 베타아밀로이드 단백질이 RAPGEF2 단백질의 과발현을 촉진시키고 이것들이 다시 하위 신경경로를 활성화시켜 시냅스 손실과 손상을 가져온다는 것이다. 또 전자현미경 관찰과 행동분석을 통해 생쥐에게 RAPGEF2 단백질 발현을 억제시키면 베타아밀로이드 단백질이 늘어나더라도 시냅스의 감소를 막을 수 있을 뿐만 아니라 인지기능 손상도 차단된다는 것도 알아냈다. 이계주 박사(신경회로연구그룹장)는 “이번 연구는 알츠하이머 초기에 나타나는 신경세포 손상의 분자적 메커니즘을 규체적으로 규명했다는데 의미가 크다”라며 “알츠하이머 같이 시냅스 손상성 뇌질환의 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개미나 꿀벌은 대표적인 사회적 동물이다. 이들 뿐만 아니라 새나 물고기 같은 동물들도 집단으로 행동하는 경우가 많다. ‘하나보다는 여럿이 낫다’는 것인데 뇌신경과학 분야에서는 이 같은 동물들의 집단지능의 원리는 수수께끼로 남아 있었다. 국내 연구진이 동물들의 집단지능 원리를 밝혀내는데 도움을 줄 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 한국전자통신연구원(ETRI) 지능형센서연구실 공동연구팀은 눈을 관찰함으로써 무리 생활을 하는 동물들의 뇌을 이해하고 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 연구팀은 뇌신호를 실시간으로 감지해 빛의 반짝임으로 표시되는 프로세서와 LED가 결합된 실시간 뇌파측정분석시스템인 ‘CBRAIN’(씨브레인)을 개발했다. 씨브레인은 뇌 신호를 실시간으로 감지해 LED 불빛으로 표시되도록 해 뇌의 어떤 부위가 활성화돼 감정과 생각을 드러내는지 육안으로 관찰할 수 있도록 한 것이다. 연구팀은 씨브레인을 이용해 생쥐들이 자신의 몸집보다 큰 거미 모양 로봇을 만났을 때 집단 행동을 연구했다. 연구팀은 공포감정을 조절하는 뇌의 기저측편도체의 자극에 따라 LED 빛이 깜박이도록 한 뒤 생쥐 한 마리가 거미로봇을 만났을 때와 다른 동료들과 함께 거미로봇을 만났을 때 변화를 관찰하고 인공지능 딥러닝 기술로 분석했다. 그 결과 거미 로봇이 우리 안에 들어가면 쥐들에게 부착된 씨브레인 시스템의 LED가 동시다발적으로 켜졌는데 8마리 쥐들이 무리지어 있을 때는 1마리만 있을 때보다 경계신호 발생빈도가 줄어든 것이 확인됐다. 또 무리 지어 있을 경우 최외곽에 있는 생쥐들에게는 강한 경계신호가 나타났고 안쪽에 있는 생쥐들은 경계신호가 다소 약한 것이 확인됐다. 동료들과 함께 있으면 경계신호가 줄면서 긴장이 완화되는 사회적 완충효과가 나타난다는 사실이 확인된 것으로 연구팀은 집단 전체의 효율적 방어를 위한 역할 분담 효과가 나타났기 때문이라고 해석했다. 최지현 KIST 책임연구원은 “씨브레인은 뇌 신호를 빛의 반짝임으로 나타내기 때문에 뇌연구를 하는 뇌과학자 뿐만 아니라 생태학, 통계학, 인공지능 등 다양한 분야 연구자들이 활용할 수 있을 것”이라며 “추가 연구를 통해 인간의 사회적 뇌 연구에도 적용해 사회성과 관련된 적응장애나 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

37년 전인 1984년, 놀라운 상상력을 보여주는 SF영화가 개봉했습니다. 바로 ‘터미네이터’ 입니다. 스스로 생각을 할 수 있게 된 인공지능(AI) 시스템이 인류를 멸망시키려 하고 인간은 이를 막기 위해 고군분투한다는 내용을 이리저리 엮어 관객들의 시선을 사로 잡았습니다. 전 세계적으로 흥행한 이 영화는 사람들의 마음 속에 AI에 대한 막연한 불안감을 갖게 만들기도 했습니다. 이 때문에 AI 관련 논의가 있을 때마다 터미네이터는 소환되곤 합니다. 1950년대에 AI 개념이 등장하고 오랜 잠복기를 지나 2000년대 들어 관련 연구가 폭발적으로 증가하면서 기술 발전 속도는 상상을 초월하고 있습니다. 실제로 최근 몇 년 사이에 다양한 형태의 AI 기술이 폭넓게 활용되고 있습니다. 연구자들이 AI를 포함해 과학기술을 연구하는 목적은 인류가 좀 더 나은 삶을 살도록 하기 위한 것입니다. 미국 캘리포니아 버클리대 레드우드신경과학연구소 설립자 제프 호킨스 박사도 ‘생각하는 뇌, 생각하는 기계’라는 저서에서 “AI 같은 두뇌형 기계를 개발하는 것은 인간의 감각으로는 인식하기 어렵고 빠르게 계산하기 어려운 문제들을 손쉽게 해결함으로써 인간의 감각과 지적능력을 확장하기 위한 것”이라고 말했습니다. 그렇지만 인간이 만드는 기술과 시스템은 정도의 차이만 있을 뿐 모두 윤리적 문제를 갖고 있습니다. AI도 마찬가지입니다. 2016년 ‘인공지능과 2030년의 삶’이라는 분석보고서를 작성한 미국 스탠퍼드대 ‘AI 100’ 연구단은 “영화 ‘마이너리티 리포트’에서처럼 범죄예방 프로그램을 비롯해 다양한 형태의 인공지능 기술은 알고리즘을 설계한 개발자의 편견이 개입할 수 있으며 프라이버시 침해에 대한 우려도 크다”라고 분명히 지적했습니다. 스위스 로잔연방공과대학 컴퓨터·커뮤니케이션공학과 연구팀 역시 AI를 활용한 사회관계망서비스(SNS)의 맞춤형 뉴스피드 알고리즘은 개인화되고 편향된 데이터를 기반으로 서비스를 제공하기 때문에 세계를 바라보는 시각과 가치관을 왜곡시키거나 편협하게 만들 수 있으며 사회 전체에 악영향을 미칠 수 있다는 연구결과를 내놨습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 어떤 노력을 하느냐에 따라 기술의 최종 성패가 좌우되는 경우가 많습니다. 최근 AI챗봇 ‘이루다’가 혐오표현 학습과 개인정보 노출 등 문제로 운영이 중단됐습니다. 이에 대해 AI 기술 고도화를 위해 어쩔 수 없는 시행착오라던가 이번 사건이 혁신을 가로막아서는 안된다던가, 기술 문제가 아니라 혐오 표현이 일상화된 사회가 문제의 근원라는 목소리도 나왔습니다. 그런 발언의 당사자들이 인식하고 있는지는 모르겠지만 그 이면에는 기술을 사용하는 사회와 대중에게 문제가 있는 것이지 과학기술 자체는 문제가 없다는 기술의 가치중립성 논리가 숨어있습니다. 다양한 분야의 연구자들이 과학기술의 가치중립성은 환상이라고 지적하고 있습니다. 그렇기 때문에 모든 과학기술은 사회적 책임을 가져야 한다는 것입니다. 과학기술의 사회적 책임은 대학 교수나 많은 연구비를 쓰는 연구자들에게만 해당되는 것이 아닙니다. 모든 과학기술과 혁신의 중심에는 인간이 있어야 합니다. 사회적 책임을 도외시하고 인간이 소외된 혁신과 기술은 ‘야수’로 변하기 십상이라는 점을 분명히 알고 있어야 하지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

더러운 물, 덜 익힌 고기를 먹는 것이 희귀한 뇌종양 발병을 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 암학회 소속 제임스 호지 박사와 리 모핏 암센터 연구소 소속 안나 코그힐이 이끄는 공동 연구진은 특히 우리 주위에서 흔히 발견되는 기생충인 톡소플라즈마 곤디(Toxoplasma gondii)가 기생충의 감염이 뇌종양과도 연관이 있을 것으로 가정했다. 톡소플라즈마는 주로 덜 익힌 고기나 고양이의 배설물 등을 통해 감염되는 인수공통 기생성원충으로, 전 세계에 20억 명 정도가 감염된 것으로 추정된다. 연구진은 미국 암예방연구 코호트에 등록된 건강한 111명 및 노르웨이에서 암 진단을 받은 환자 646명을 대상으로 기생충 및 항체간의 연관성을 분석했다. 그 결과 톡소플라즈마 항체와 신경교종(중추신경의 신경교조직에서 발생하는 대표적인 뇌종양) 사이에 연관관계가 있는 것을 확인했다. 연구진에 따르면 뇌종양이 있는 사람들은 암 세포가 없는 건강한 사람에 비해 과거 기생충에 감염됐을 때 생겼던 톡소플라즈마 항체를 더 많이 가지고 있었다. 이는 상한 물이나 덜 익힌 고기로 인해 톡소플라즈마에 감염된 적이 있는 경우일수록 뇌종양 발병 위험이 높아진다는 것을 의미한다.신경교종은 비교적 드물지만 매우 치명적인 암으로 꼽힌다. 2018년 기준 전 세계적으로 뇌 및 기타 신경계 암으로 사망한 사망자 수는 24만 10000명에 이른다. 특히 악성 뇌종양으로 꼽히는 교모세포종의 5년 생존율을 5%에 불과하다. 전문가들은 문제의 기생충이 음식을 매개체로 전염되는 만큼, 전염을 최소화할 수 있는 식생활 습관이 매우 공격적인 뇌종양의 위험을 낮추는 요소가 될 수도 있다고 설명했다. 연구진은 “이번 연구는 톡소플라즈마가 모든 상황에서 긴경교종을 유발한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 다만 톡소플라즈마 기생충에 더 많이 노출된 사람일수록 뇌종양에 걸릴 가능성이 높다는 것을 시사한다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 국제 암 저널(International Journal of Cancer) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

코로나19로 오도 가도 못 하는 지금과 달리 비행기를 타고 외국을 꽤 나갔던 적이 있다. 좁은 자리에서 긴 시간 동안 지루해하다가 좌석 앞에 꽂혀 있는 항공사 잡지를 펼쳐 보았다. 펼쳐진 면에는 세계지도에 항공사의 전 세계 노선이 파란색으로 그려져 있었다. 서울을 중심으로 그려져 있는 노선이기 때문일 텐데 파란색 선으로 표시된 항공노선이 집중적으로 모여 있는 서울 주변은 온통 파랗게 칠해져 있었다. 우리는 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각 등 오감으로 세상을 느끼며 살아간다. 이 말은 세상에는 다양한 신호가 있고 우리는 감각 기관을 통해 이 신호를 감지한다는 뜻이다. 빛 신호는 망막, 맛 신호는 혀를 통해 감지된다. 냄새, 소리, 접촉도 신호 감지와 관련돼 있다. 몸 안에 있는 세포끼리도 신호를 주고받는다. 세포 간에 주고받는 신호를 항공노선처럼 파란색 선으로 표시한다면 선이 보이지 않을 정도로 온통 파란색일 것이다. 아마 평일 낮 도심에서 인터넷으로 주고받는 정보를 파란색 선으로 표시하면 비슷할 정도로 엄청나다. 인간처럼 많은 세포로 이루어진 생물들은 복잡하고 많은 신호를 주고받는다. 그렇다면 단세포 생물들은 어떨까. 빵, 포도주, 맥주 등으로 친숙한 효모는 단세포 진핵생물이다. 두 가지 교배형이 있는 이 효모 종은 배우자를 찾을 때 신호를 주고받는다. 과학자들은 효모와 사람을 비롯한 동물들 모두 비슷한 신호 감지 체계를 가지고 있는 것을 근거로 이 체계가 약 10억년 전부터 진화했을 것이라 추정한다. 사실 점액세균을 비롯한 세균까지 감안한다면 30억년 넘게 신호 감지 체계는 있었던 것 같다.많은 과학자들이 신호 감지 체계가 세포에서 어떻게 작동하는지를 밝히기 위해 노력했다. 그러다 에피네프린이라는 동물호르몬에 의해 간이나 근육에서 글리코겐이 분해되는 현상을 연구하고 있던 과학자가 답을 얻었다. 간세포 막을 파괴하면 호르몬 효과가 없어지는 결과를 보고 이 과학자는 간세포의 막에서 호르몬을 수용한다고 생각했다. 그리고 분해 반응은 세포 내에서 일어나므로 호르몬이 수용된 결과가 세포 내로 전달돼야 한다는 결론을 내렸다. 빛, 소리, 음식 성분, 향이 우리에게 신호인 것처럼 세포한테는 에피네프린이 신호라고 할 수 있다. 세포는 호르몬 신호의 수용, 세포 내 전달, 분해 작용이라는 3단계로 구분되는 신호 감지 체계를 가지고 있다. 3단계의 신호전달경로는 점액세균, 효모 그리고 우리의 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각 등 모든 감각은 물론 호르몬을 비롯한 많은 화학 분자에 대한 세포의 반응 모두에 적용된다. 예컨대 탄수화물을 섭취해서 혈당이 증가하면 췌장에서 분비된 인슐린이 신호가 되고 뇌를 포함한 우리 몸의 많은 세포들이 이 신호를 수용, 세포 내로 전달하면 포도당 흡수 반응을 한다. 또 스트레스를 받으면 부신수질에서 분비된 에피네프린은 호흡과 혈압을 증가시키는데 간세포는 이 신호를 수용, 전달해서 글리코겐을 분해하게 하는 것이다. “청기 들어, 백기 들어”라는 깃발 신호로 하는 게임이 있다. 도로에 수많은 자동차들이 교통 신호에 의해 질서정연하게 움직이는 모습은 인상적이다. 그런데 요즘 코로나 3단계에 준하는 2.5단계 지속으로 날로 어려워지는 삶 속에서 서민들이 보내는 신호가 잘 감지돼 신호전달경로가 제대로 작동하는지 의문이다.

새해들어 담배와의 결별을 선언한 흡연자들의 굳은 결심이 흔들리고 있다. ‘작심삼일’. 대다수는 금단 증상에 괴로워하며 며칠만에 담배를 다시 잡는다. 금연은 왜 이토록 어려운 걸까. 1년간 금연성공률이 5% 미만에 불과한 것은 니코틴 의존도 때문이다. 담배에 포함된 니코틴이 뇌에 작용해 도파민과 기타 신경전달물질을 분비하면서 점점 담배에 중독된다. 금연 후에 나타나는 우울, 집중력 장애 등의 증상은 4주 이내에 정상수준으로 회복하지만 흡연에 대한 갈망은 수주에서 수개월 지속될 수 있다. ‘담배는 끊는 게 아니라 평생 참는 것’이란 말이 있을 정도로 니코틴의 유혹은 질기고도 강하다. 전문가들은 흡연욕구를 다스릴 때 ‘4D’를 기억하라고 말한다. ‘Delay(지연하기), Drink water(물마시기), Do something different(다른 생각하기), Deep breathing(심호흡하기)’이다. 담배를 부르는 핵심 성분인 니코틴의 중독성은 코카인이나 헤로인 같은 마약보다 강하고, 30분 안에 소모돼 금방 흡연욕구를 일으킨다. 안절부절 못할 정도로 흡연 욕구가 강하게 왔다면 우선 ‘5분 참기’를 권한다. 담배의 강렬한 유혹은 대부분 5분 이내에 절정을 이루고 사라지기 때문이다. 이언숙 일산백병원 가정의학과 교수는 9일 “가장 견디기 힘든 흡연욕구를 다스릴 때는 휴식, 가벼운 산책, 운동, 심호흡으로 긴장을 이완하기, 따뜻한 물로 샤워하기, 즐거운 추억 생각하기, 물 많이 마시기, 스트레칭을 추천한다”고 말했다. 담배와 술은 동시에 끊는 게 좋다. 금연하는 동안 술을 마시면 판단력과 자제력이 떨어져 흡연 욕구를 참지 못할 수 있다. 이 교수는 “동시에 금주와 금연을 하는 것은 성공적인 금연을 위해서도 도움이 되며 이후 술을 다시 마시지 않도록 해 금연과 금주 모두 성공하게 된다는 연구도 있다”고 소개했다. 술 만큼 위험한게 기름진 음식이다. 특히 짜장면 등을 먹고서 피우는 ‘식후땡’은 참을 수 없는 유혹이다. 짜장면 섭취 후 피우는 담배 맛이 좋은 것은 들이마시는 담배 연기에 든 ‘페릴라르틴’이란 성분이 식후 다량 분비된 침에 녹아 단맛을 내고, 입안의 기름기가 이 맛을 더 잘 느끼게 해주기 때문이다. 따라서 금연할 때는 기름진 음식 보다 먹고 나서도 입이 개운한 섬유소가 많은 음식을 먹는 게 좋다. 금연을 하기 전에는 먼저 한개비씩 담배 피우는 양을 줄이고, 금연하기로 한 날 ‘오늘부터 담배는 완전히 잊는다’는 생각으로 단번에 끝내야 한다. 하루에 한 두대는 괜찮겠지 하며 조금씩 흡연을 이어가는 ‘간헐적 흡연자’는 절대 담배를 끊지 못한다. 금연하던 중 담배를 물었더라도 자책하며 포기해선 안 된다. ‘실수’로 여기고 다음 날부터 다시 끊으면 된다. 무언가 계기가 필요하다면 새해를 기점으로 삼으면 된다. 1월 1일은 지났지만, 한국인의 새해는 음력설부터다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

DGIST 뇌·인지과학전공 이성배 교수 연구팀은 루게릭병과 전두측두엽성 치매 등 다양한 퇴행성 뇌질환의 발병에 기여하는 TDP-43 단백질의 신경 세포 내 이동을 제어하는 핵심 조절기전을 새롭게 규명했다. 서울대학교 생명과학부 황대희 교수 연구팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 루게릭병과 전두측두엽성 치매의 초기 단계에 효과적인 치료제 개발을 위한 가능성을 열어 줄 것으로 기대된다. 이성배 교수와 서울대 생명과학부 황대희 교수 공동연구팀은 신경세포에서 TDP-43 단백질이 핵과 세포질 사이에서 이동하는 것을 조절하는 생리적 프로그램에 대한 연구를 진행했다. 그 결과, 세포내 칼슘-칼페인-임포틴으로 연계되어 있는 신호 전달계가 관여해, 정상 상황에서 세포환경이 변화하면 TDP-43 단백질의 세포내 위치가 세포질과 핵 사이에서 변화하는 것을 밝혀냈다. 특히 이번 연구를 통해 질병 진행상황에 따라 세포내 ‘칼슘-칼페인-임포틴 신호 전달계’를 적절히 조절하면 루게릭병 동물 모델의 운동성을 상당히 회복시킬 수 있단 사실도 확인할 수 있었다. 따라서 공동연구팀은 TDP-43 단백질이 신경 세포의 세포질 내에서 비정상적으로 응집해 독성화되기 전인 질병의 초기단계에 선제적으로 TDP-43 단백질의 이동을 제어해 퇴행성 뇌질환의 병증 억제가 가능할 수 있다는 새로운 치료전략을 제시했다. 이성배 교수는 “이번 연구는 대표적인 퇴행성 뇌질환 유발 단백질인 TDP-43의 세포내 이동을 제어하는 세포의 내재적 프로그램을 규명한 것”이라며, “향후 루게릭병 등 TDP-43 단백질이 관여하는 여러 퇴행성 뇌질환들에 대해 새로운 전략에 기반한 치료제 개발이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구는 서울대학교 황대희 교수 연구팀과 공동으로 수행하였으며, DGIST 뇌·인지과학전공 박정향 학생, 정창근 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 생명과학 분야 학술지 ‘eLife’ 온라인 판에 지난해 12월 11일 게재됐으며, 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구실(BRL) 지원사업의 성과이다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

지구에 있는 수많은 동물 가운데 인간은 큰 뇌와 뛰어난 지능으로 지구 생태계의 정점에 선 유일한 존재다. 하지만 이렇게 큰 뇌를 유지하기 위해서 치르는 대가도 만만치 않다. 대부분의 포유류에서 뇌가 기초 대사량에서 차지하는 비율은 2~8% 수준이지만, 인간의 경우 20~25%에 달한다. 쉬고 있을 때 사용하는 에너지의 1/4~1/5 정도가 뇌를 유지하기 위해서 들어가는 것이다. 과학자들은 인간을 제외한 포유류도 큰 뇌를 유지하기 위해 적지 않은 비용을 지불한다는 사실을 발견했다. 리딩 대학 과학자들이 이끄는 국제 연구팀은 뇌의 크기가 해당 포유류의 서식 밀도에 주는 영향을 조사했다. 날아다니거나 헤엄치지 않는 육상 포유류 656종의 서식 밀도와 뇌의 크기를 비교하자 매우 유의미한 연관성이 있다는 사실이 밝혀졌다. 비슷한 크기의 포유류라도 뇌가 클수록 개체 수는 현저히 감소했다. 예를 들어 몸무게 11㎏에 뇌 무게 95g인 바르바리 마카크 원숭이(Barbary macaque)의 서식 밀도는 1㎢에 36마리다. 그런데 몸무게는 비슷하지만, 뇌 무게는 123g인 큰긴팔원숭이(siamang)는 1㎢에 14마리로 거의 1/3 수준에 불과하다. 같은 몸무게를 지닌 동물이라도 에너지 소비가 많은 뇌가 큰 경우 당연히 더 많은 땅이 필요하지만, 예상보다 더 큰 차이가 난 것이다. 물론 이는 뇌의 크기뿐 아니라 주로 먹는 먹이나 생활 방식, 천적의 존재 등 다양한 요인에 의한 것이지만, 뇌의 크기는 대부분의 포유류에서 밀도에 영향을 미치는 중요한 요소였다. 뇌가 크고 지능이 높으면 사냥을 하거나 천적을 피하는데 더 유리하지만, 몇 퍼센트만 더 먹어야 해도 먹이가 부족한 상황에서 생존 가능성이 떨어진다. 생존 경쟁이 치열한 자연에서는 작은 차이도 무시할 수 없는 결과를 초래한다. 따라서 인간을 제외한 동물들은 적당한 뇌 크기를 지니도록 진화했다. 인간은 이 제약에서 벗어난 유일한 포유류다. 높은 지능이 어떤 임계점을 넘으면서 뇌가 소비하는 것 이상의 에너지를 풍족하게 공급할 수 있게 했을 것이다. 인류는 농경이 시작되기 전에는 다양한 도구의 사용 덕분에 그리고 농경 시대 이후엔 농작물과 가축을 키워 충분한 식량을 구했다. 결국 인간은 큰 뇌를 개체 수 증가에 유리하게 사용한 매우 예외적인 사례인 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

얼마 전 한 예능 프로그램에서 지석진이라는 개그맨의 무신경함이 화제가 된 적이 있다. 그는 자신의 앞에 앉아있는 의사에게 질문을 해가며 성심성의껏 문진표를 작성하고 있었다. 그런데 그 의사가 그에게는 아무런 말도 없이 슬며시 책상 아래로 내려가 숨고, 책상 아래 숨어 있던 다른 의사가 올라와 천연덕스럽게 그 앞에 앉았다. 흥미로웠던 점은 그가 지금까지 계속 대화하고 있던 의사가 다른 사람으로 바뀌었는데도 전혀 알아차리지 못했다는 것이다. 한 번 바뀐 것도 아니고 문진표를 작성하는 도중 상당히 여러 번 의사가 바뀌었는데도 그는 단 한 번도 그 사실을 알아차리지 못했다. 이 장면을 본 대부분의 시청자들은 “어떻게 자신과 대화하던 사람이 바뀌어도 못 알아볼까?”라며 놀라워했을 것이다. 그런데, 정말 그는 무신경함이 절정을 달한, 우리와는 매우 다른 사람일까? 아니다. 사실 우리 대부분도 그와 다르지 않다. 이 상황은 ‘보이지 않는 고릴라’라는 책으로도 유명한 사이먼스(Simons, D. J.)와 레빈(Levin, D. T.)의 1998년 연구를 재현한 것이다. 이 근사한 실험을 통해 이들이 보여준 결과는 대화하고 있던 사람이 중간에 바뀌어도 절반 정도의 사람은 알아차리지 못한다는 것이었다. 이를 심리학 용어로는 변화맹시(change blindness)라 하는데, 우리가 적절한 주의를 기울이지 않으면 어떤 변화(나와 대화하는 사람이 전혀 다른 사람으로 바뀌는 정도로 큰 변화)가 발생해도 알아차리지 못하는 것을 의미한다. 그러니, 우리 역시 저 개그맨 대신 저 자리에 앉아있었어도 의사가 바뀌었다는 사실을 알아차리지 못했을 가능성이 높다. ‘보는 것이 믿는 것이다’라는 말이 있을 정도로 우리는 본다는 행위를 맹신하는 경향이 있다. 실제로 우리의 보는 능력은 매우 훌륭하다. 몇 백 미터 밖에서 먹이를 정확하게 포착할 수 있는 독수리나 불빛에 너무 민감해서 밤에만 다니는 올빼미만큼의 광학적인 능력을 갖추지는 않았으나, 우리는 설핏 곁눈질 한 번만으로도 내 옆을 지나는 행인의 머리끝에서 발끝까지 스캔할 수 있고, 얼굴 표정을 힐끗 보는 것만으로도 남자친구의 거짓말을 탐지해 낼 수 있으며, 여자 친구의 립스틱 색상이 1호 바뀐 것조차 알아차릴 수 있(어야 한)다. 하지만 보는 것과 보이는 것은 다르다. 내가 아무리 보고 있어도, 적절한 시간에 적절한 위치에 주의를 기울이지 않으면 그 대상은 나에게 보이지 않는다. 그래서 이 사실을 간파한 사람들은 보이는 것을 통제하려고 한다. 보이고 싶은 것만을 보여주는 TV 광고, 보이고 싶은 스스로의 모습만을 보여주는 이미지메이킹, 보이고 싶은 결과만을 보여주는 학술 논문들…. 눈에 보이는 것만으로 세상을 이해하고 그에 관한 판단을 내리는 것은 무척이나 간명하고 매력적인 일이다. 특히 우리 뇌에게는 더욱 그러하다. 기본적으로 뇌는 매우 게으르다. 아니, 뇌는 항상 피곤하기에 게을러지고 싶어 한다는 것이 더 어울리는 표현이겠다. 우리의 작은 뇌로 매순간 복잡한 주변 환경을 정확하게 이해하고, 그에 맞는 반응을 하도록 명령을 내리는 것은 쉽지 않다. 그래서 뇌는 가능한 한 자신의 힘을 아끼고 싶어 한다. 그래서 이런 별명이 붙는다. ‘인지적 구두쇠!’ 이런 뇌에게 보이는 것만으로 판단하라고 하면, 그보다 더 좋은 일은 없을 것이다. 그래서 우리는 내 앞의 상황을, 내 앞의 사람을 얼핏 보이는 것만으로 판단하며 정답을 알았다고 자족하며 즐거워한다. 우리에게는 지금 무엇이 보이는가? 우리가 ‘보려고’ 한 것일까? 아니면 어느 누군가가 ‘보이려고’ 한 것일까? 그냥 보이는 것만으로 판단하기에 세상에는 우리가 보아야 하지만, 보지 못하는 것들이 여전히 많다. 최훈 한림대 심리학과 교수

얼마 전 한 예능 프로그램에서 지석진이라는 개그맨의 무신경함이 화제가 된 적이 있다. 그는 자신의 앞에 앉아있는 의사에게 질문을 해가며 성심성의껏 문진표를 작성하고 있었다. 그런데 그 의사가 그에게는 아무런 말도 없이 슬며시 책상 아래로 내려가 숨고, 책상 아래 숨어 있던 다른 의사가 올라와 천연덕스럽게 그 앞에 앉았다. 흥미로웠던 점은 그가 지금까지 계속 대화하고 있던 의사가 다른 사람으로 바뀌었는데도 전혀 알아차리지 못했다는 것이다. 한 번 바뀐 것도 아니고 문진표를 작성하는 도중 상당히 여러 번 의사가 바뀌었는데도 그는 단 한 번도 그 사실을 알아차리지 못했다. 이 장면을 본 대부분의 시청자들은 “어떻게 자신과 대화하던 사람이 바뀌어도 못 알아볼까?”라며 놀라워했을 것이다. 그런데, 정말 그는 무신경함이 절정을 달한, 우리와는 매우 다른 사람일까? 아니다. 사실 우리 대부분도 그와 다르지 않다. 이 상황은 ‘보이지 않는 고릴라’라는 책으로도 유명한 사이먼스(Simons, D. J.)와 레빈(Levin, D. T.)의 1998년 연구를 재현한 것이다. 이 근사한 실험을 통해 이들이 보여준 결과는 대화하고 있던 사람이 중간에 바뀌어도 절반 정도의 사람은 알아차리지 못한다는 것이었다. 이를 심리학 용어로는 변화맹시(change blindness)라 하는데, 우리가 적절한 주의를 기울이지 않으면 어떤 변화(나와 대화하는 사람이 전혀 다른 사람으로 바뀌는 정도로 큰 변화)가 발생해도 알아차리지 못하는 것을 의미한다. 그러니, 우리 역시 저 개그맨 대신 저 자리에 앉아있었어도 의사가 바뀌었다는 사실을 알아차리지 못했을 가능성이 높다. ‘보는 것이 믿는 것이다’라는 말이 있을 정도로 우리는 본다는 행위를 맹신하는 경향이 있다. 실제로 우리의 보는 능력은 매우 훌륭하다. 몇 백 미터 밖에서 먹이를 정확하게 포착할 수 있는 독수리나 불빛에 너무 민감해서 밤에만 다니는 올빼미만큼의 광학적인 능력을 갖추지는 않았으나, 우리는 설핏 곁눈질 한 번만으로도 내 옆을 지나는 행인의 머리끝에서 발끝까지 스캔할 수 있고, 얼굴 표정을 힐끗 보는 것만으로도 남자친구의 거짓말을 탐지해 낼 수 있으며, 여자 친구의 립스틱 색상이 1호 바뀐 것조차 알아차릴 수 있(어야 한)다. 하지만 보는 것과 보이는 것은 다르다. 내가 아무리 보고 있어도, 적절한 시간에 적절한 위치에 주의를 기울이지 않으면 그 대상은 나에게 보이지 않는다. 그래서 이 사실을 간파한 사람들은 보이는 것을 통제하려고 한다. 보이고 싶은 것만을 보여주는 TV 광고, 보이고 싶은 스스로의 모습만을 보여주는 이미지메이킹, 보이고 싶은 결과만을 보여주는 학술 논문들…. 눈에 보이는 것만으로 세상을 이해하고 그에 관한 판단을 내리는 것은 무척이나 간명하고 매력적인 일이다. 특히 우리 뇌에게는 더욱 그러하다. 기본적으로 뇌는 매우 게으르다. 아니, 뇌는 항상 피곤하기에 게을러지고 싶어 한다는 것이 더 어울리는 표현이겠다. 우리의 작은 뇌로 매순간 복잡한 주변 환경을 정확하게 이해하고, 그에 맞는 반응을 하도록 명령을 내리는 것은 쉽지 않다. 그래서 뇌는 가능한 한 자신의 힘을 아끼고 싶어 한다. 그래서 이런 별명이 붙는다. ‘인지적 구두쇠!’ 이런 뇌에게 보이는 것만으로 판단하라고 하면, 그보다 더 좋은 일은 없을 것이다. 그래서 우리는 내 앞의 상황을, 내 앞의 사람을 얼핏 보이는 것만으로 판단하며 정답을 알았다고 자족하며 즐거워한다. 우리에게는 지금 무엇이 보이는가? 우리가 ‘보려고’ 한 것일까? 아니면 어느 누군가가 ‘보이려고’ 한 것일까? 그냥 보이는 것만으로 판단하기에 세상에는 우리가 보아야 하지만, 보지 못하는 것들이 여전히 많다. 최훈 한림대학교 심리학과 교수

파킨슨병, 치매는 물론 뇌종양 같은 뇌신경계에 문제가 생길 경우 치료가 쉽지 않은 이유는 ‘뇌-혈관 장벽’(blood brain barrier, BBB) 때문이다. BBB는 뇌와 혈관 사이 물질 투과를 선택적으로 함으로써 병원균의 독소로부터 뇌를 보호하는 역할을 한다. 이 때문에 뇌에 문제가 발생하면 필요 이상 많은 약물을 투여하고도 원하는 효과가 높지는 않다. 이 같은 가운데 미국 보스턴 브리검여성병원 나노의학센터, 신경외과, 매사추세츠공과대학(MIT) 코흐 통합암연구센터, 하버드대 의대, 하버드 줄기세포연구소, 보스턴 아동병원 응급의학교실, 브로드 연구소 공동연구팀은 퇴행성 뇌신경질환을 유발시키는 생물학적 경로를 확인하고 나노물질과 RNA를 이용해 BBB를 넘어설 수 있는 분자물질을 개발했다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 실렸습니다. 일반적으로 교통사고, 낙상사고 등 외부 충격으로 인한 외상성 뇌손상(TBI)을 입었을 때 BBB가 일시적으로 역할을 하지 못하는 동안 짧은 시간에 치료하지 못하고 시간이 지나면 BBB가 다시 작동하면서 약물을 뇌로 전달하지 못하게 된다. 외상성 뇌손상은 시간이 지나면 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환으로 이어지는 경우가 많은데 이 같은 경우는 BBB 때문에 약물 치료는 더 어렵다. 연구팀은 특정 단백질이나 유전자의 기능 발현을 억제할 수 있는 것으로 알려진 ‘작은 간섭 RNA’(사이렌싱RNA·siRNA) 분자와 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성을 특징으로 하는 의료용 생체고분자인 폴리락테이트코글라이콜레이트(PLGA)를 이용해 BBB를 쉽게 뛰어넘어 효과적으로 치료할 수 있는 나노입자 플랫폼을 만들었다. 연구팀은 일반 생쥐와 외상성 뇌손상을 입힌 생쥐를 대상으로 이번에 개발한 BBB 회피 나노전달시스템으로 실험한 결과 기존 약물보다 치료효과가 3배 이상 높은 것으로 나타났으며 퇴행성 뇌질환 원인으로 알려진 타우 단백질이 절반 가까이 감소한 것으로 확인됐다. 레베카 매닉스 하버드대 의대 소아응급의학과 교수(보스턴 아동병원 응급의학교실)는 “이번에 개발된 약물 전달 시스템은 BBB를 우회해 효과적으로 뇌에 약물을 전달하는 새로운 플랫폼의 효용성을 입증한 것”이라며 “항생제, 항염증제, 신경펩타이드 등 약물을 효과적으로 전달해 다양한 뇌질환을 치료할 수 있는 게임체인저가 될 수 있을 것으로 본다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2021년 신축년이 시작되기는 했지만 코로나19는 여전히 기승을 부리고 있다. 이 같은 상황에서 코로나19 환자의 뇌는 심각하게 손상됐지만 바이러스가 직접적인 영향을 미치지는 못했다는 연구결과가 나와 주목되고 있다. 바이러스가 뇌에 침투할 수는 있겠지만 뇌를 직접 공격하는 것이 아니라 인체 면역반응을 역으로 이용해 뇌에 치명적인 영향을 미친다는 것이다. 미국 국립 신경질환·뇌졸중연구소(NINDS), 미의료사관학교, 미시건대 의대, 국립노화연구소, 미국방부 의무본부, 뉴욕 수석검시관실, 아이오와대 의대 공동연구팀은 코로나19 사망자를 대상으로 분석한 결과 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)가 뇌를 직접 공격하지 않지만 뇌신경계와 혈관에 심각한 영향을 미친다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨’ 구랍 30일자에 실렸다. 이번 연구에는 NINDS 소속 한국인 의과학자 이명화 박사도 참여했다. 연구팀은 지난해 3~7월 코로나19에 감염돼 사망한 19명의 뇌조직 샘플을 심층 검사했다. 검사에 쓰인 뇌조직을 제공한 코로나19 사망자는 5~73세까지 다양한 연령과 성별, 인종으로 구성돼 있다. 19명의 환자들 중 일부는 당뇨, 비만, 심혈관질환 등 기저질환을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 일반적으로 건강검진에 사용하는 자기공명영상(MRI) 기기보다 더 민감하고 출력이 높은 11.7테슬라 MRI로 후각신경구(olfactory bulb)와 뇌간(brain stem) 부위를 정밀 검사했다. 후각신경구는 후각정보처리에 중요한 역할을 하고 뇌간은 심혈관 기능과 호흡기능을 조절하는 역할을 맡고 뇌 부위이다. 또 연구팀은 현미경 관찰과 단백질 검출기술로 코로나19 바이러스 관련 물질을 찾아내는 실험도 동시에 진행했다.분석 결과 두 영역 모두 심각한 정도의 염증과 출혈이 있었던 것으로 확인됐다. 일부 환자를 제외하고는 뇌 조직 샘플에서 코로나19 바이러스가 검출되지 못한 것으로 나타났다. 또 뇌혈관이 얇아지면서 뇌혈관이 손상됨에 따라 혈액이 뇌신경계로 흘러들면서 나타나는 증상들이 다수 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이 같은 관찰 결과는 뇌 신경계의 손상이 바이러스의 직접적인 공격 때문이 아니라 바이러스에 대한 신체의 염증 반응으로 인해 뇌신경계의 미세혈관 손상이 쉽게 일어나면서 나타난 것이라고 연구팀은 설명했다. 코로나19는 호흡기 질환으로 구분되지만 많은 환자들이 극심한 두통, 섬망, 인지기능 장애, 현기증, 피로, 후각상실 등 신경학적 증상이 동반되는 것으로 알려져 있다. 연구팀에 따르면 이는 염증과 혈관 손상으로 인해 나타나는 것이다. 실제로 연구팀은 코로나19 사망자들의 뇌에서 산소 부족으로 인한 손상 징후가 있었을 것이라고 예상했지만 뇌졸중이나 염증성 신경질환과 비슷한 형태의 다양한 손상 흔적을 관찰했다. 나빈드라 나스 NINDS 교수(신경계 감염학)는 “이번 연구는 코로나19 바이러스가 뇌에 침투하기는 하지만 뇌 손상의 직접 원인은 아니라는 것을 보여주고 있다”라며 “코로나19가 뇌 혈관에 어떤 영향을 미치는지, 단기적, 중장기적으로 어떤 증상을 유발하는지 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2020년은 모순의 해였다. 쉽게 이해할 수 없는 일이 벌어졌다. 코로나 팬데믹 확산으로 33만명이 사망했고 수천만 명의 미국인이 여전히 실업 상태이며 수백만 명은 먹을 것이 없고 집도 없다. 이 순간 다우지수, S&P500, 나스닥 지수는 사상 최고치를 경신했고 주거용 부동산 시장도 사상 최고 호황기를 보내고 있다. 애플, 구글, 페이스북, 아마존, 마이크로소프트(MS) 등 실리콘밸리 빅테크 기업들은 전 직원 재택근무를 했지만 어느 때보다 빠른 혁신을 이뤄 냈고 시가총액은 1.5배 늘었다. 디지털 전환(트랜스포메이션)은 가속화됐다. 일반적으로 디지털 혁신은 3~5년 정도 걸리지만 재택근무, 재택수업, 홈엔터테인먼트, 홈트(홈트레이닝) 등 모든 경제활동을 집에서 할 수밖에 없는 상황이 오자 디지털 혁신에 가속도가 붙었다. 사티아 나델라 MS 최고경영자(CEO)는 2년 동안 벌어질 디지털 혁신을 2개월 만에 할 수 있었다고 강조했다. 2021년은 백신이 보급되고 코로나 팬데믹이 사라질 때까지 2020년의 연장선일 가능성이 높다. 재택근무나 여행을 가지 못하는 현상은 당장 바뀌기 힘들다. 모순의 시대엔 변화의 ‘신호’가 나오기 마련이다. 실제 2020년에는 앞으로 5년, 10년 후 미래를 좌우할 만한 기술(제품, 서비스)들이 개발됐다. 10년간 영향을 줄 수 있는 5가지 기술을 꼽아 봤다. 신호와 소음이 동시에 나오는 시기, 세상 변화의 흐름을 알려주는 ‘신호’들이다.1 AI, 인류 문제 해결사로 부상 구글의 자회사 딥마인드는 바둑 인공지능(AI) 프로그램 ‘알파고’로 유명하다. 딥마인드는 그동안 AI의 학습 능력을 과시해 왔다. 2020년 상반기까지만 해도 자체 개발한 AI ‘에이전트57’이 AI 테스트의 기준이 된 아타리 비디오게임 57종을 모두 마스터하는 기염을 토했다. 에이전트57은 아타리 57개 전 종목에서 인간 최고수를 뛰어넘는 능력을 구현했다. 그러나 딥마인드가 자체 개발한 AI ‘알파폴드’(AlphaFold)를 이용, 50년 동안 풀리지 않았던 단백질 접힘(protein folding) 문제를 해결했다고 발표하면서 AI의 서사(내러티브)를 바꿔 놨다. 게임뿐 아니라 인류 문제를 해결할 수 있는 도우미 역할을 할 수 있다는 것이다. 알파폴드는 생명과학 분야에서 가장 어려운 문제로 알려진 단백질 구조 예측을 위해 개발된 AI 시스템. 이 발표로 연구자들이 질병을 이해하고 새로운 약을 개발하며 생명공학 신도구를 만들고 난치병 및 각종 유전병을 치료하는 데 큰 발전을 가져올 것으로 기대됐다. 딥마인드는 2021년 이후 ‘기후변화’ 등 인류 문제를 해결하는 AI 기술 개발을 예고했다. 2 AI에 사회적 책임 요구 확산 구글 딥마인드는 기술 혁신을 이뤄 냈지만 구글 내에서는 AI가 인종차별, 성차별 등 편향적일 수 있다는 내용을 폭로한 사람이 회사와 갈등을 빚고 회사를 떠난 사건이 있었다. 지난 12월 구글 내 AI 엔지니어이자 윤리기술 책임자인 팀닛 게브루는 AI의 한계를 지적한 논문 게재를 놓고 회사 측과 갈등을 빚었고, 결국 해고됐다. 게브루가 지적한 AI의 한계는 AI가 인종 및 성차별 등에서 자유로울 수 없다는 내용이었다. AI 편향이 구글 내에서도 존재한다는 폭로였다. 순다르 피차이 구글 CEO는 이번 문제를 조사하겠다며 한발 물러섰지만 이 사건은 앞으로 AI 분야에서 ‘편향성’ 등이 이슈가 될 것이며 AI에 사회적 책임을 요구하는 목소리가 높다는 상징적 사건이 됐다. 3 아마존 혁신, 헬스케어·모빌리티 아마존은 2020년 코로나 팬데믹 중 큰 승리를 거둔 기업이었다. 홈이코노미 확산으로 대부분 상거래를 온라인으로 하면서 올해 주가는 78%나 상승했고 시가총액은 1조 6000억 달러가 됐다. 아마존의 주가상승률은 마이크로소프트(42%), 알파벳(25%) 등 빅테크 기업을 상회했다. 그러나 아마존이 미래 혁신 신호를 보낸 분야는 ‘헬스케어’와 ‘모빌리티’다. 회사 직원들에게만 서비스하던 앱 기반 원격 의료 서비스인 ‘아마존 케어’(Amazon Care)를 타사 직원에게까지 서비스한다는 보도가 나왔다. 이는 디지털 헬스케어 및 보험 시장을 뒤집을 잠재력이 있다. 이에 앞서 아마존은 모바일 앱을 통해 온라인 처방전을 받고 집으로 약을 배달받는 ‘아마존 약국’(Amazon Pharmacy) 서비스를 정식 출시했다. 여기까지는 알려진 서비스다. 하지만 아마존의 클라우드 사업부인 AWS가 비정형 임상 데이터를 표준화할 수 있는 의료분석 플랫폼 ‘헬스레이크’(HealthLake)를 내놓았다는 사실은 거의 알려지지 않았다. 이는 헬스케어 데이터 공급자 간 문제를 해결할 수 있다. 아마존은 또 노인 간병인을 지원하는 도구인 ‘케어허브’(Care Hub)도 출시했다. 헬스케어 분야에서는 애플과 구글의 혁신이 잘 알려져 있다. 하지만 2021년 이후엔 ‘아마존’이 약국 체인과 보험사의 큰 도전자가 될 것이다. 4 머스크 전기차 아닌 우주 인터넷 일론 머스크 CEO의 테슬라는 2020년 주가가 730%나 올랐다. 시가총액은 6585억 달러로 도요타, 메르세데스벤츠, GM, 포드 등 거의 모든 완성차 기업의 시총을 합친 금액보다 크다. 이미 ‘우주급’ 기업을 만들어 낸 머스크의 경쟁상대는 누가 될까? 머스크 자신이 만든 또 다른 기업이 될 가능성이 높다. 바로 뇌·컴퓨터 연결 기술을 개발하고 있는 뉴럴링크와 우주 인터넷 사업을 하는 스페이스X의 스타링크다. 뉴럴링크는 2020년 8월 칩을 뇌에 이식해 2개월째 생활하고 있는 돼지 ‘거투르드’를 공개했다. 칩은 수집한 뇌파 신호를 초당 최고 10메가비트의 속도로 무선 전송할 수 있다. 머스크는 뉴럴링크가 개발한 뇌 이식 칩을 `두개골의 핏빗(Fitbit)’에 비유하기도 했다. 머스크의 우주개발 회사 스페이스X는 2021년까지 글로벌 서비스를 하는 위성 인터넷 서비스(스타링크)를 시작한다고 밝혔다. 스페이스X는 스타링크 사업을 위해 이미 240개 이상의 위성을 발사한 바 있다. 머스크는 스타링크의 상장을 시사하기도 했다. 우주인터넷, 스타링크 사업이 ‘넥스트 테슬라’가 되지 말라는 법은 없다. 이와 함께 원웹(OneWeb)은 오는 2022년까지 650개의 위성을 궤도에 올려 글로벌 광대역 인터넷을 만들 것이라고 밝혔으며 노키아는 달에 4G LTE 네트워크를 설치하는 나사(NASA)의 사업에 선정돼 2022년 후반 달 표면에 최초로 초소형, 저전력, LTE 솔루션을 구축할 것이라고 발표했다. 2021년부터 본격적 우주 개발, 우주 인터넷 시대를 대비해야 한다는 신호다. 5 항구적 미래 리스크, 사이버 보안 2020년 12월, 러시아에서 지원한 것으로 추정되는 해커가 미국의 정부 기관과 기업을 해킹, 큰 타격을 입혔다. 미국 기관에는 재무부, 상무부, 국립보건원 등이 포함됐으며 파이어아이, 솔라윈즈, MS 등 최고 보안 기업들도 해킹 피해를 입었다. 공격은 정교했으며 미국의 인프라 관련 기밀 정보가 빠져나갔다. 암호, 주소, 이메일 등의 정보도 침해됐다. 이 정보는 2021년 이후 2, 3차 해킹 테러가 벌어질 수 있다는 점을 예고한다. 병원, 학교, 도시 인프라에 침투, 랜섬웨어 공격이 빈번하게 일어날 것으로 예상된다. 사이버 보안은 이제 정부와 기업에 ‘항구적’ 리스크가 됐다는 신호다. 더 밀크 대표

등교수업이 진행 중인 서울의 한 초등학교 1학년 교실. 둥글게 모여 앉아 리듬에 맞춰 몸을 움직이는 활동에 아이들의 3분의2는 ‘관객’이 된 듯 자리에서 일어나지 않았다. 담임교사가 탬버린을 치며 흥을 돋워 보지만 요지부동이다. 담임인 A교사는 “2학기가 돼도 아이들이 몸과 손을 어떻게 움직여 노는지, 친구들과 어떻게 어울리는지 잘 알지 못했다”면서 “아이들이 키는 불쑥 자랐는데 몸과 마음은 덜 자란 것 같다”고 말했다. 코로나19로 학교에 제대로 가지 못한 초등학생들이 ‘발달 격차’를 겪을 것이라는 우려가 교육계에서 나오고 있다. 등교 일수가 줄고 다양한 활동과 상호작용을 제대로 하지 못해 신체와 감각, 정서 발달의 기회를 놓치고 있다는 것이다. 손균자 서울 천왕초등학교 교사는 31일 “초등 교사들 사이에서 학생들이 글씨를 쓰거나 가위질, 종이접기 등을 하는 조작 활동이 눈에 띄게 서투르다는 이야기가 많다”면서 “특히 저학년들은 학교생활에서 이뤄져 왔던 발달이 지체됐다는 인식이 지배적”이라고 말했다. 원격수업 기간 동안 신체와 감각 발달의 기회가 부족했을 아이들을 위해 일부 학교에선 2학기에는 흙놀이와 만들기, 창의음악 등의 활동을 늘렸지만 코로나19 3차 대유행으로 학교가 문을 닫았다. 발달 격차는 장기간에 걸쳐 드러나는 탓에 최소 수년간에 걸친 관찰이 필요하지만, 코로나19를 겪은 초등학생들이 예년의 학생들과의 발달 격차, 또 학생들 간 발달 격차를 피하기 어려울 것이라고 교사들은 입을 모은다. 강정구 전국교직원노동조합 정책실장은 “학교에서 말하기와 듣기, 쓰기를 일상적으로 훈련하는 것부터 어려워졌다”면서 “부모가 도와줄 수 있는 경우가 아니면 발달의 결손이 발생한 채 학년을 진급할 것”이라고 말했다. 발달 격차 문제는 ‘학습 격차’ 못지않은 부정적인 영향을 가져오는 데다 단기간에 해소하기도 어렵다는 게 교육계의 중론이다. 하지만 문제는 학습 격차에 비해 인식이 부족하다는 점이다. 천경호 실천교육교사모임 정책기획실장은 “움직임이 부족하면 뇌의 발달이 지체돼 학습 격차로 이어지며, 형편이 어려운 가정의 학생들일수록 발달을 위한 자극이 채워지지 않아 더 심각해진다”면서 “발달 격차에 대한 교육 당국의 연구도 부재하며, 움직이는 수업을 많이 하려 해도 학부모들이 문제집을 많이 풀게 해 달라고 요구하기도 한다”고 덧붙였다. 교육계에서는 ▲발달 격차에 대한 실태조사 및 연구 ▲원격수업 환경에서의 발달 격차 해소 방안 등이 필요하다는 목소리가 나온다. 특히 초등 저학년은 학교에서의 상호작용과 신체 활동이 발달에 결정적인 영향을 미치는 만큼 대면 수업을 최대한 보장해야 한다고 입을 모은다. 강 실장은 “초등학교 저학년부터라도 학급당 학생수를 20명 이하로 줄여 안전하게 등교할 수 있는 환경을 마련해야 한다”고 말했다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

홍차가 나이 든 사람들의 뇌 기능을 개선해준다는 점을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 영국 뉴캐슬대 연구진이 고령자를 대상으로 한 연구를 통해 홍차를 하루에 5잔 이상 마시는 사람들은 전혀 마시지 않는 이들보다 집중력이 더 높고 오랜 시간 지속한다는 점을 발견했다. 이는 지난 2006년부터 뉴캐슬과 노스타인사이드에 있는 자택이나 요양시설에서 살고 있는 85세 이상 노인 1000여 명을 대상으로 수행하고 있는 한 연구의 데이터를 분석한 것으로, 이들 참가자 중 200여 명은 100세가 넘어도 여전히 생존해 있는 것으로 전해졌다. 이 연구에서는 또 이들 차 애호가는 뇌와 신체 운동을 연결하는 능력인 ‘정신운동 기술’에서 더 나은 모습을 보였다. 집중력과 정신운동 기술은 퍼즐을 완성하거나 바느질을 하고 또는 운전하는 것과 같은 일상 활동에 도움이 될 수 있다고 연구진은 설명했다. 홍차는 기존 연구에서도 혈압과 콜레스테롤을 낮추는 등 건강상 이점이 있고 체중 감량에도 도움이 될 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 이들 노인에게서 관찰되는 높은 정신운동 기술은 차에 든 성분 덕분인지 아니면 차 한 잔을 마시기 위해 다른 사람과 대화를 나누게 되는 의례적 행동 덕분인지는 확실하지 않다고 연구저자인 뉴캐슬대 인간영양연구소의 에드워드 오켈로 박사는 지적했다. 이 연구에서는 또 홍차에 우유를 타 밀크티를 만들어 마신 경우에도 같은 효과를 볼 수 있는 것으로 나타났다. 즉 우유 첨가 여부는 상관이 없다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “이번 결과는 집중력과 정신운동 속도의 개선을 목표로 하는 어떤 식이요법을 하든지 노인들은 홍차를 고려해야 한다는 점을 의미한다”고 말했다. 오켈로 박사는 “이제 우리는 홍차 한 잔을 마시는 것이 갈증을 해소해줄 뿐만 아니라 85세 이상 고령자의 집중력 시간을 늘리는 데 도움이 된다는 점을 알게 됐다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘바이오메드 센트럴 영양’(BMC Nutrition) 저널 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr