선불교에서 말하는 ‘무’(無)와 같은 상태를 수학에서는 ‘0’으로 표시한다. ‘아무 것도 없음’을 의미하는 0은 약 2000년 전 인도에서 만들어져 활용됐지만 서양에서 0의 개념을 받아들이고 수학에서 활용하기 시작한 것은 과학혁명이 시작된 다음인 17세기 이후이다. 현대 과학과 수학이 지금처럼 발달하게 된 것도 0 덕분이다.실제로 아이들이 숫자를 배우면서 0의 개념을 확실히 이해하기까지는 오랜 시간이 걸린다. 이 때문에 많은 과학자들이 동물들의 지능과 인지능력을 측정할 때 0의 개념을 이해하는지 실험을 한다. 지금까지는 원숭이 같은 유인원들과 일부 동물들이 0의 개념을 이해한다는 사실이 밝혀지기도 했다. 여기에 호주와 프랑스 연구진이 곤충인 꿀벌도 ‘0’의 개념을 이해한다는 사실을 파악했다. 호주 로열멜버른공과대(RMIT) 생체모방디지털센서연구실, 모나쉬대 생리학교실, 프랑스 툴루즈대 통합생물연구센터 공동연구팀은 인간 뇌신경의 880분의 1 밖에 안되는 꿀벌들도 추상적 개념인 ‘0’을 이해한다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자에 발표했다. 지금까지 꿀벌은 개미와 같이 군집생활에 대한 연구에 많이 활용됐지만 숫자나 추상적 개념이 있는지에 대한 연구는 진행된 바 없었다. 연구팀은 꿀벌 10마리에게 하얀색 바탕에 1~4개 사이에서 각기 다른 갯수와 크기의 검은색 사각형이 그려진 그림판을 두 장 제시하고 ‘좀 더 적은’ 갯수의 그림판에 앉는 경우 설탕물을 주고 많은 그림판에 앉으면 쓴 맛이 나는 물질을 주는 식으로 훈련했다. 또다른 꿀벌 10마리에게는 ‘좀 더 많은’ 갯수의 그림판에 앉는 경우 설탕물을 주고 적은 그림판에 앉으면 쓴 맛이 나는 물질이 주는 훈련을 실시했다. 충분한 훈련 뒤 꿀벌들이 80% 이상의 성공률을 보이자 연구팀은 두 번째 ‘진짜’ 실험을 실시했다.2~5개의 검은색 원이 그려진 그림판과 아무 것도 없는 그림판을 제시하자 꿀벌들은 첫 테스트임에도 불구하고 첫 번째 ‘좀 더 적은’ 갯수를 선택하도록 훈련받은 꿀벌은 아무 것도 없는 그림판에 앉고 두 번째 ‘좀 더 많은’ 갯수를 선택하도록 훈련받은 꿀벌들은 검은색 원이 그려진 그림판을 선택했다. 성공률은 63% 정도로 나타났다. 연구팀은 이 정도의 성공률은 도형이 없는 그림판이 단순히 시각적 자극으로 선택을 하거나 거부한 것이 아니라는 설명이다. 애드리언 다이어 RMIT 바이오센싱 교수는 “이번 연구는 꿀벌처럼 작고 단순한 뇌로도 복잡하고 추상적 개념을 이해할 수 있다는 것을 증명해낸 것으로 아프리카 회색 앵무새, 사람을 제외한 영장류, 그리고 유치원에 다니는 아이들과 비슷한 이해능력을 갖고 있음을 알 수 있다”고 설명했다. 또 다이어 교수는 “100만개 미만이 뉴런을 가진 뇌로 추상적인 0을 감지해낼 수 있다면 인공지능에게 새로운 기술을 가르칠 때 좀 더 간단하고 효과적인 방법이 있음을 알 수 있다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

싱어송라이터 폴킴(Paul Kim) 단독 콘서트 티켓이 52초 만에 전석 매진됐다.6월 1일 가수 폴킴(31·김태형) 콘서트 티켓이 순식간에 매진돼 그 인기를 실감케 하고 있다. 이날 정오 온라인 티켓 예매사이트 인터파크 티켓에서는 ‘폴킴 2018 단독 콘서트-필터’ 서울공연 예매가 진행됐다. 폴킴의 인기를 방증하듯 이날 예매는 시작 52초 만에 매진을 기록했다. 앞서 폴킴은 공연 때마다 초고속 매진을 거듭하고 있다. 한 시간 뒤 진행된 부산 공연 예매 역시 45초 만에 전석이 팔렸다. 이와 관련 폴킴은 “팬들 관심과 성원에 감사하는 마음으로 공연 준비에 박차를 가해 더욱 다채로운 무대를 보이겠다”고 전했다. 한편 폴킴의 2018 단독 콘서트 ‘필터’ 서울공연은 오는 7월 7일~8일 서울 서대문구 이화여자대학교 삼성홀에서, 부산공연은 7월 21일~22일 부산 사하구 동아대학교 다우홀에서 진행된다. 사진=뉴런뮤직, 딜라잇컴퍼니주식회사 김혜민 기자 khm@seoul.co.kr

알츠하이머병이나 파킨슨병 같은 신경퇴행성 뇌질환을 유발할 수 있는 단백질 축적을 막는 데 도움이 되는 유전자를 과학자들이 발견했다. 미국 과학전문 매체 사이언스데일리는 16일(현지시간) 국제 연구팀이 하나의 특정 유전자가 부적절한 단백질의 비정상적인 생성을 막기 위해 오류를 교정하고 교정하는 데 있어 안전장치처럼 작동하는 것을 발견했다고 전했다. 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스의 수전 애커먼 교수와 그녀의 동료들은 ‘Ankrd16’(ankyrin repeat domain 16)으로 명명된 특정 유전자가 소뇌피질에 있는 특이한 형태의 신경세포인 푸르키니에 세포의 오류를 교정해 뉴런의 소실을 막는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면, 이런 뉴런에 Ankrd16이 부족하면 아미노산 세린이 부적절하게 활성화해 세린이 단백질에 결합해 응집을 일으킨다. 이에 대해 애커먼 교수는 “쉽게 말하면 Ankrd16은 부적절하게 활성화된 세린을 포획해 세린이 단백질에 부적절하게 통합되는 것을 막는 일종의 스펀지 역할을 하는 것”이라고 설명했다. 일반적으로 푸르키니에 세포에서는 Ankrd16이 부족해 오류 수정이 취약하다. 하지만 Ankrd16을 늘리면 뉴런 소실을 막을 수 있다는 것이다. 연구팀은 “Ankrd16과 같은 변경유전자(주요 유전자의 발현을 여러 가지 정도로 변경하는 유전자)는 소수에 불과해 신경퇴행성 질환의 근본적인 원인을 이해하려면 이를 기반으로 하는 메커니즘을 이해하는 것이 중요하다”고 지적했다. 한편 이번 연구 성과는 세계적 학술지 네이처 최신호(16일자)에 실렸다. 사진=미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

달팽이에 감각 반응 학습시켜 RNA 뽑아 일반 개체에 이식 자극 주자 훈련 때와 같은 반응 “치매로 잃은 기억 회복 희망” 요즘 영화 ‘데드풀’로 상한가를 달리는 라이언 레이놀즈와 ‘원더우먼’ 갈 가도트가 출연한 2016년 영화 ‘크리미널’은 죽은 CIA 요원의 기억을 범죄자에게 이식하면서 벌어지는 사건들을 다룬 첩보 스릴러 작품이다. 고 이예춘과 아들 이덕화씨가 함께 출연한 것으로 유명한 1974년 작 ‘공포의 이중인간’에도 일제시대 일본군이 숨겨 놓은 대량의 다이아몬드를 찾기 위해 일본군 장교의 시체를 살려 내고 그 기억을 빼내 다른 사람에게 이식하려는 내용이 있다. 이들 외에도 ‘토탈리콜’, ‘코드명J’, ‘매트릭스’, ‘인셉션’ 등 수많은 SF 영화와 소설에 단골로 등장하는 소재가 바로 다른 사람의 기억을 이식하거나 삭제하는 기술이다.뇌과학이 발달하면서 가까운 미래에는 사람의 기억을 컴퓨터나 클라우드에 업로드하고 내려받을 수 있는 기술이 등장해 사실상 ‘영생’을 누릴 수 있게 될 것이라는 예측까지 나오고 있다. 그런데 컴퓨터 같은 외부 기기의 도움 없이 주사 방식으로 ‘기억’을 손쉽게 옮길 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다. 이번 연구가 사람에게 적용되는 시점이 된다면 고통스러운 기억으로 인해 발생하는 외상후스트레스장애(PTSD) 같은 뇌신경 질환을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 아름다운 추억을 점점 잃어 가는 치매 환자들에게 기억을 되찾을 수 있게 해줄 수 있을 것으로 기대된다. 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA)의 통합생물학및생리학과와 의대 뇌연구소 공동연구팀은 한 바다달팽이의 기억을 다른 바다달팽이에게 주사해 옮기는 실험에 성공하고 미국신경과학회가 발행하는 온라인 국제학술지 ‘e뉴로’ 5월 14일자에 발표했다. 이번 연구를 주도한 데이비드 글랜즈먼 교수는 2014년에도 동물실험을 통해 잃어버린 기억을 되살릴 수 있는 방법을 찾아내고 생명과학 분야 학술지 ‘e라이프’에 발표해 주목받은 바 있는 세계적 석학이다. 중추신경계에 뉴런이 약 1000억개가 있는 사람에 견줘 바다달팽이는 중추신경계 뉴런이 2만개에 불과하지만 세포 형태와 분자적 신호전달 체계는 인간과 비슷하다. 연구팀이 실험동물로 결정한 이유다. 연구팀은 바다달팽이 14마리를 7마리씩 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 찬물에 담가 두거나 바늘로 찌르는 등의 방법으로 감각뉴런이 방어 반응을 보이도록 학습시켰다. 그다음 훈련받은 달팽이의 RNA를 뽑아낸 뒤 훈련받지 않은 일반 바다달팽이에게 주사하고 하루 동안 방치했다. 주사 전에는 찬물을 끼얹거나 바늘로 찔러도 아무 반응을 보이지 않던 이 달팽이들은 자극을 주자 훈련받았던 달팽이들과 똑같이 30초간 수축하는 모습을 보였다. 연구에 참여한 알렉시스 베데카라츠 박사는 “이번 연구는 RNA 속에 기억이 저장되고 이를 통해 기억이 다른 개체에 전달될 수 있음을 보여 준 것”이라고 강조했다.RNA는 DNA가 갖고 있는 유전정보에 따라 필요한 단백질을 합성할 때 작용하는 생체 고분자 화합물이다. 또 활동성이 높기 때문에 다른 DNA나 RNA와 쉽게 결합하기 때문에 생체 내에서 다양한 역할을 수행할 수 있다. 이 때문에 RNA의 생체 내 기능에 대해 모두 밝혀지지는 않은 상태다. 그러나 지난달 말 한국 연구진이 “장기기억은 두 신경세포 사이의 시냅스에 저장된다”는 70년 전 캐나다 심리학자 도널드 헵의 주장을 실험적으로 확인하고 논문으로 발표했다. 이 때문에 뇌과학계에서는 기억 저장소가 RNA인지, 시냅스인지에 대해 치열한 공방이 벌어질 것으로 예상된다. 글랜즈먼 교수는 “만약 기억이 시냅스에 저장된다면 우리 실험이 성공했을 리가 없다”고 주장했다. 또 그는 “이번 연구가 일생 동안 축적된 기억을 이식하는 데 곧바로 활용될 수 있을 것이라고는 확신할 수 없지만 기억 저장에 대해 좀더 정확히 알아 갈수록 가능성은 높아진다”며 “그렇게 된다면 가까운 미래에는 RNA를 활용한 주사든 이식이든 다양한 방법을 통해 치매로 사라진 기억들을 깨우고 회복시킬 수 있을 것”이라고 설명했다. 현재 글랜즈먼 교수팀은 다양한 RNA 중에서 기억을 전달하고 저장하는 데 관여하는 RNA들을 찾아내는 연구를 진행하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

달 탐사를 위해 달에 오래 머무르는 우주인들이 달 먼지로 인해 심각한 DNA 손상을 겪을 우려가 있다고 전문가들이 경고했다. 미국 지구 물리 학회(American Geophysical Union) 측은 달에서 가져온 달 토양이 인간의 폐와 쥐의 뇌세포에 미치는 영향을 알아보는 실험을 실시했다. 그 결과 달 먼지 입자에 노출될 경우 인간의 폐 세포와 쥐의 뉴런 90%가 손상되는 것을 확인했다. 비록 달에는 지구와 같은 바람이나 대기가 없지만, 지표 가까운 곳에서 먼지들이 부유하며 이 먼지들은 정전기를 통해 이동하는 것으로 알려져 있다. 연구를 이끈 뉴욕주립대학교 스토니브룩캠퍼스 의과대학의 레이첼 캐스튼 박사 연구진에 따르면 우주인에게 노출되는 달 먼지는 마치 꽃가루 알레르기와 비슷한 증상을 유발할 수 있으며, 우주인의 우주복 등에 들러붙어 지구로까지 들어올 가능성도 있다. 연구진은 “폐가 달 먼지에 장시간 노출되면 암과 같은 병에 걸릴 위험이 더욱 높아질 수 있다”면서 “만약 몇 주, 혹은 몇 달간 달에 여행을 갔다 돌아온다면 이러한 위험을 완전히 피할 수 없을 것”이라고 설명했다. 이어 “우리는 달 토양에서 발생하는 먼지에 노출된 폐와 뇌 세포에서 DNA 손상과 같은 명확한 유독성 반응을 확인했다”면서 “이러한 사실이 미래에 달 탐사 등 다양한 미션을 수행하는데 문제가 될 수 있다”고 덧붙였다. 미국항공우주국(NASA) 소속 우주비행사였던 해리슨 슈미트는 과거 달에서 사흘을 보낸 뒤 “달 먼지에 노출된 후 재채기와 눈물, 목이 따끔거리는 증상 등을 겪었다”고 밝힌 바 있다. 자세한 연구결과는 미국 지구 물리 학회가 발행하는 학술지인 지오 헬스(GeoHealth)에 개제됐다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“장애는 얻었지만 좋은 사람들과 함께 달려 더 단단해지는 것 같아요.”시각장애인 박준호(31)씨는 6일 서울 마포구 망원동 애능중앙교회 옆 카페에서 만나 마라톤 사랑에 빠진 이유를 이렇게 설명했다. 창립 10년에 회원이 80명인 한국시각장애인마라톤(VMK) 클럽 회원 6명과 나란히 오는 19일 서울신문 하프마라톤 대회에 나선다. 올해 첫날 서울신문 해피뉴런에도 뛰었지만 이번 대회와는 첫 인연이다.시각장애인 신도가 90%인 교회에서 서로를 보듬는 VMK 회원 이민규(34)씨도 카페에 자리를 함께했다. 두 사람 모두 시신경 위축증으로 스무살 무렵 시력을 잃었다. 흐릿한 윤곽이 보이는 정도다. 휴대전화를 눈에 가까이 대면 글자나 사진을 볼 수 있다.이씨는 3년 전 아내가 에쓰오일 ‘감동의 마라톤’에 출전하자고 해 입문했다. 그리스 여행을 할 수 있다는 얘기에 혹해서였다. 그렇게 지금까지 17차례 대회에 출전했다. 이번 대회에서 두 번째 하프마라톤을 경험한다. 장애를 입기 전부터 운동을 좋아했던 이씨는 국내에 2명뿐인 시각장애인 트라이애슬론을 해 보고 싶어 수영을 4~5년 한 뒤 마라톤 익히기에 한창이다. 10차례 대회를 뛰었다. 지난주 제주 구좌읍에서 열린 텐덤 사이클(둘이 페달을 밟는 자전거) 대회도 함께 다녀왔다.박씨는 “건물과 도로의 형태는 보이지만 별 같은 게 많이 보이고 사람에게 초점을 맞추면 별이 더 크게 보여 힘들다”고 했다. 이씨는 “걸을 땐 2~3m 앞 형체가 흐릿하게 보이지만 달리면 1m 정도로 좁혀진다”고 말했다. 하지만 모두 “마라톤을 하면서 밝아지고 긍정적이게 됐다”고 입을 모았다.마라톤에 출전하며 가이드러너를 어렵게 찾는 점이 가장 안타깝다. 박씨는 “안전하게 주행하려면 저와 속도가 비슷한 가이드러너를 만나야 하는데 쉽지 않아 어떤 땐 출전선수 4명에게 한 가이드를 따라 붙이기도 한다”고 말했다. 또 주최 측에 문의하면 10곳 중 9곳은 스스로 구하라고 한다고 아쉬움을 표했다.시각장애인 마라토너를 바라보는 비장애인의 인식에도 아쉬움이 있다고 했다. 전맹인 마라토너가 음료 공급대에서 지체하면 시각장애인 조끼를 보면서도 빨리 비키라고 뒤에서 소리 지르는 이도 있다고 했다. 또 어느 대회 땐 기념품을 나눠 주는 텐트 한쪽에서 시각장애인끼리 도시락을 먹게 해 달라고 요청했다가 핀잔을 들은 일도 있다고 털어놓았다.요즘은 사원 복지 차원에서 시각장애인을 안마사로 고용하는 기업들이 늘어 두 사람 모두 일하고 있다. 평일 쌓인 스트레스를 풀고 주말 지방 대회에도 출전하고, 해외 대회에도 참가하고 싶은데 가이드러너의 도움이 절실하다.이들과 함께 달리고 싶다면 VMK 카페를 검색하거나 매주 토요일 오전 9시 남산 순환길 케이블카 주차장 근처 목멱산방 앞에 가면 된다. 특별한 일만 없으면 늘 훈련을 진행한다. 임병선 선임기자 bsnim@seoul.co.kr②①①스무살 무렵 시신경 위축증을 앓아 시력을 잃다시피 한 박준호(왼쪽)씨와 이민규씨가 한 대회에서 함께 주먹을 쥐어 보이고 있다. ②이민규(앉은 사람 오른쪽)씨와 박준호(오른쪽 세 번째)씨가 VMK 클럽의 크루(함께 어울리는 이들)들과 함께 포즈를 취하고 있다. 박준호씨 제공

VMK클럽 박준호·이민규씨“장애는 얻었지만 좋은 사람들과 함께 달려 더 단단해지는 것 같아요.” 시각장애인 박준호(31)씨는 6일 서울 마포구 망원동 애능중앙교회 옆 카페에서 만나 마라톤 사랑에 빠진 이유를 이렇게 설명했다. 창립 10년에 회원이 80명인 한국시각장애인마라톤(VMK) 클럽 회원 6명과 나란히 오는 19일 서울신문 하프마라톤 대회에 나선다. 올해 첫날 서울신문 해피뉴런에도 뛰었지만 이번 대회와는 첫 인연이다. 시각장애인 신도가 90%인 교회에서 서로를 보듬는 VMK 회원 이민규(34)씨도 카페에 자리를 함께했다. 두 사람 모두 시신경 위축증으로 스무살 무렵 시력을 잃었다. 흐릿한 윤곽이 보이는 정도다. 휴대전화를 눈에 가까이 대면 글자나 사진을 볼 수 있다. 이씨는 3년 전 아내가 에쓰오일 ‘감동의 마라톤’에 출전하자고 해 입문했다. 그리스 여행을 할 수 있다는 얘기에 혹해서였다. 그렇게 지금까지 17차례 대회에 출전했다. 이번 대회에서 두 번째 하프마라톤을 경험한다. 장애를 입기 전부터 운동을 좋아했던 이씨는 국내에 2명뿐인 시각장애인 트라이애슬론을 해 보고 싶어 수영을 4~5년 한 뒤 마라톤 익히기에 한창이다. 10차례 대회를 뛰었다. 지난주 제주 구좌읍에서 열린 텐덤 사이클(둘이 페달을 밟는 자전거) 대회도 함께 다녀왔다. 박씨는 “건물과 도로의 형태는 보이지만 별 같은 게 많이 보이고 사람에게 초점을 맞추면 별이 더 크게 보여 힘들다”고 했다. 이씨는 “걸을 땐 2~3m 앞 형체가 흐릿하게 보이지만 달리면 1m 정도로 좁혀진다”고 말했다. 하지만 모두 “마라톤을 하면서 밝아지고 긍정적이게 됐다”고 입을 모았다.마라톤에 출전하며 가이드러너를 어렵게 찾는 점이 가장 안타깝다. 박씨는 “안전하게 주행하려면 저와 속도가 비슷한 가이드러너를 만나야 하는데 쉽지 않아 어떤 땐 출전선수 4명에게 한 가이드를 따라 붙이기도 한다”고 말했다. 또 주최 측에 문의하면 10곳 중 9곳은 스스로 구하라고 한다고 아쉬움을 표했다. 시각장애인 마라토너를 바라보는 비장애인의 인식에도 아쉬움이 있다고 했다. 전맹인 마라토너가 음료 공급대에서 지체하면 시각장애인 조끼를 보면서도 빨리 비키라고 뒤에서 소리 지르는 이도 있다고 했다. 또 어느 대회 땐 기념품을 나눠 주는 텐트 한쪽에서 시각장애인끼리 도시락을 먹게 해 달라고 요청했다가 핀잔을 들은 일도 있다고 털어놓았다. 요즘은 사원 복지 차원에서 시각장애인을 안마사로 고용하는 기업들이 늘어 두 사람 모두 일하고 있다. 평일 쌓인 스트레스를 풀고 주말 지방 대회에도 출전하고, 해외 대회에도 참가하고 싶은데 가이드러너의 도움이 절실하다. 이들과 함께 달리고 싶다면 VMK 카페를 검색하거나 매주 토요일 오전 9시 남산 순환길 케이블카 주차장 근처 목멱산방 앞에 가면 된다. 특별한 일만 없으면 늘 훈련을 진행한다. 임병선 선임기자 bsnim@seoul.co.kr

동물은 식이행동, 즉 먹는 행위를 통해 다른 유기물을 섭취·소화해 영양분을 얻고 생명을 유지한다. 태어나자마나 누가 가르쳐 주지 않아도 뭔가를 먹을 수 있다는 것은 신비롭게 느껴지기까지 한다. 대부분의 행동이 뇌의 활동으로부터 발생하고 조절되듯이 식이행동도 뇌의 작용에 의해 일어난다. 우리 몸에 에너지가 부족한지 과잉인지 뇌는 어떻게 알아내 음식을 그만 먹거나 더 먹도록 명령을 내리는 걸까. ‘렙틴’이라는 물질은 식이행동을 조절하는 주요 인자다. 1994년 더글러스 콜먼 교수와 제프리 프리드먼 교수는 고도비만 생쥐에게서 ‘ob’라는 유전자에 돌연변이가 있다는 사실을 발견하고 ob 유전자가 지방세포에서 만드는 단백질을 렙틴으로 명명했다. ‘얇다’는 뜻의 그리스어 ‘렙토스’에서 유래된 용어다. 렙틴이 부족한 생쥐에게 렙틴을 투여했더니 먹는 양이 줄어들고 정상 체중으로 돌아왔다. 렙틴 유전자 이상이 원인인 고도 비만 환자에게 렙틴을 투여해 체중 감량 효과를 확인하는 증례보고도 이어졌다. 콜먼 교수와 프리드먼 교수는 렙틴을 발견한 공로로 2010년 미국의 노벨상이라고 불리는 래스커상을 수상했다. 그러나 대부분의 비만환자에게 렙틴을 투여해도 효과가 미미하다는 것이 문제다. 비만한 사람에게서는 렙틴이 결여된 것이 아니라 오히려 증가돼 있다. 이것을 ‘렙틴 저항성’이라 하는데 렙틴이 결합하는 수용체에 변화가 생기거나 세포 내 렙틴 신호전달체계의 문제가 발생해 일어난다. 렙틴 저항성을 회복하려면 가공식품을 적게 먹고 식이섬유를 많이 먹으면서 운동량을 늘리고 잠을 충분히 자는 것이 중요하다. 중성지방은 렙틴이 뇌 속으로 전달되는 것을 가속화한다. 탄수화물을 적게 먹고 단백질 섭취를 늘리는 것이 도움이 된다. 반대로 식이행동 문제 중에는 비정상적으로 잘 먹지 않으려고 하는 ‘신경성 식욕부진’이라는 질병이 있다. 신경성 식욕부진 환자에게서는 식욕을 촉진하는 그렐린 양이 비정상적으로 높아 ‘그렐린 저항성’ 가설이 나오고 있다. 렙틴과 그렐린 모두 뇌 시상하부의 ‘궁상핵’이라는 부위에 작용한다. 이곳에 있는 식욕증진세포는 그렐린에 의해 활성화되고 식욕억제세포는 렙틴에 의해 활성화된다. 궁상핵의 뉴런들은 최종적으로 뇌실곁핵의 ‘Y1 수용체’(식욕증진)나 ‘MC4 수용체’(식욕억제)에 신호를 보내 식욕을 조절하게 된다. 최근 MC4 수용체에 작용하는 물질이 발견돼 네이처지에 보고됐다. 스타브로울라 코우스테니 미국 컬럼비아대 교수팀은 뼈를 합성하는 세포인 조골모세포가 분비하는 ‘리포칼린2’라는 물질이 뇌실곁핵의 MC4 수용체에 작용해 식욕을 억제한다는 것을 발견했다. 비슷한 시기에 사이언스지에는 지방세포에서 분비되는 ‘유리딘’의 역할이 보고됐다. 셔러 텍사스주립대 교수팀은 음식을 먹으면 렙틴이 증가하고 금식하면 유리딘이 증가하는 현상을 발견했다. 혈중 유리딘이 증가하면 체온과 산소 사용량을 낮춰 에너지 소비를 최소화하고 렙틴의 분비를 억제해 식욕이 늘도록 조절하는 것이다. 지방세포는 뇌 안에서 식욕을 쥐락펴락하는 중요한 내분비 기관이기도 한 것이다. 다이어트 결심 한번쯤 안 해본 사람이 없을 정도로 현대인에게 비만과 건강한 식이행동은 중요한 화두임과 동시에 어려운 문제다. 다행히 뇌과학은 비만이나 비정상적 식이행동에 대한 이해를 급속히 넓혀가고 있다. 아직은 밝혀지지 않은 미지의 부분도 많지만 언젠가 퍼즐이 좀더 맞춰져 누구나 건강하게 먹고 건강하게 지낼 수 있는 뇌과학적 해결책을 찾길 기대해본다.

우리 사회에는 타인의 작은 고통에도 함께 아파하고 걱정하는 사람이 있는가 하면 타인의 감정을 전혀 이해하지 못하고 끔찍한 사건을 저지르는 사이코패스가 함께 존재한다. 국내 연구진이 이처럼 개인에 따라 공감 능력에 차이가 나는 이유를 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단 신희섭(?사진?) 단장팀은 생쥐 실험으로 대뇌에서 공감 능력을 조절하는 유전자와 작동 원리를 밝혀내고 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 20일자에 발표했다. 이번 연구는 공감 능력 조절 메커니즘을 유전자 수준에서 처음으로 밝혀내 공감 능력 장애 현상이 나타나는 자폐증, 조현병은 물론 사이코패스, 소시오패스 같은 각종 정신질환 치료 연구에 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀은 공포를 느끼면 동작을 멈추는 행동을 보이는 생쥐를 실험했다. 공감 능력을 가진 생쥐라면 다른 생쥐가 고통받는 모습을 보고 동작을 멈추게 될 것이라는 아이디어를 착안한 것. 연구팀은 서로 다른 생쥐 18종을 대상으로 이 같은 ‘관찰 공포 실험’을 진행했다. 이 가운데 한 종의 생쥐그룹만 공포 공감 행동이 뚜렸했고 , 연구팀이 게놈을 분석한 결과 ‘Nrxn3’라는 유전자가 변이돼 있다는 사실을 확인했다. 또 다른 종의 생쥐들에게도 Nrxn3 유전자를 변이시키자 공포 공감 능력이 높아진다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 이와 함께 감정조절에 관여하는 전두엽 전대상피질에 있는 ‘억제성 SST 뉴런’이 공포 감정을 느끼는 데 핵심 역할을 한다는 사실도 밝혀냈다. 신 단장은 “이번 연구로 동정심, 이타심 같은 여러 형태의 공감 능력 차이를 결정하는 기본적 신경회로와 작동 원리를 이해하게 됐다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이가 들면 뇌세포가 ‘죽기만’ 한다는 기존의 학설을 뒤집는 연구결과가 나왔다. 미국 뉴욕 컬럼비아대 연구진에 따르면 우리 뇌는 나이가 든 이후에도 지속적으로 새로운 신경세포를 만들어내는 것으로 밝혀졌다. 학계에서는 일반적으로 13세 이후부터는 뇌에서 새로운 세포가 만들어지지 않는다고 여겨왔다. 하지만 연구진이 14~79세 28명에게서 기증받은 시신을 이용, 뇌 해마를 자세히 관찰한 결과, 성인의 뇌에서도 마치 어린이처럼 수 천개의 새로운 신경세포가 만들어진 사실을 확인했다. 이번 연구는 지난달 7일 미국 캘리포니아대학 신프란시스코캠퍼스 연구진이 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 게재한 연구결과를 완전히 뒤집은 것이어서 더욱 학계의 관심이 쏠렸다. 당시 캘리포니아대 연구진은 기증받은 시신 37구의 뇌를 분석한 결과, 13세 이후의 해마에서는 새로운 신경세포가 발견되지 않았다고 발표했다. 캘리포니아대 연구진은 “새로운 뉴런은 태아와 갓난아기에게서는 다량 발견됐지만 이후 급격히 줄어들었고, 18세 이상의 뇌에서는 전혀 발견되지 않았다”고 밝힌 바 있다. 이러한 연구결과는 학계의 큰 파란이 됐다. 세계 각국 연구진은 뇌에서 새롭게 만들어지는 건강한 뇌세포를 이용해 알츠하이머나 우울증 같은 뇌 질환을 치료하는 방법을 찾는데 노력해왔다. 캘리포니아대 연구진의 연구결과가 사실이라면, 과학자들의 현재까지의 노력이 헛일이 될 수도 있기 때문이다. 하지만 캘리포니아대 연구진의 연구에는 한계가 있었다. 당시 연구에 활용된 기증받은 시신 37구는 모두 생전 우울증이나 뇌질환 등 환자들의 것이었으며, 투병으로 인한 스트레스 등이 뇌세포를 새로 만들어내는데 영향을 미쳤을 수 있다는 지적이 나왔다. 반면 컬럼비아대 연구진의 연구에 활용된 시신 28구는 모두 건강한 상태에서 사고 등으로 갑작스럽게 사망한 사람들의 것이었다. 이들의 뇌를 분석한 결과 성인의 뇌에서도 새로운 신경세포가 다량으로 만들어지고 있음이 확인됐다는 것이 연구진의 설명이다. 연구를 이끈 마우라 볼드리니 정신건강의학과 교수는 “일반적으로 뇌를 연구할 때 실험용 쥐의 작은 뇌를 이용하는 경우가 많다. 과학자들은 쥐의 뇌를 자르고 그 안의 세포를 들여다보고 세포의 개수를 세는 방식으로 인간의 뇌를 추정한다”면서 “하지만 인간의 뇌는 그보다 훨씬 더 크고 복작하다. 우리는 소프트웨어 프로그램과 현미경 관찰을 통해 인간의 뇌에서 새롭게 만들어지는 세포를 찾아냈다”고 설명했다. 이어 “뇌의 해마에서 지속적으로 새로운 세포가 만들어진다는 사실은 나이가 들어도 뇌 건강을 유지할 수 있는 방법을 찾는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 5일 학술지 ‘셀 줄기세포’(Cell stem cell)에 게재됐다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난해 우리나라 65세 이상의 인구가 전체의 14%를 넘으면서 공식적으로 ‘고령사회’에 접어들었다. 유엔의 기준에 따르면 65세 이상 인구가 7%면 고령화사회, 14%를 넘으면 고령사회 그리고 20%를 넘게 되면 초고령사회라고 한다. 노인 인구 급증에 따라 최근 치매에 대한 관심이 높아지고 있다. 치매는 암과 함께 국민이 가장 두려워하는 양대 질환이 됐다. 치매는 어떻게 생기며 뇌에서는 어떠한 변화가 일어나는 것일까. 알츠하이머병은 치매와 동의어처럼 쓰이고 있지만 치매를 일으키는 원인 질환 중 하나다. 중앙치매센터 자료에 따르면 치매 환자의 71%가 알츠하이머병으로 인한 치매이고 17%는 혈관성질환에 따른 치매다. 이런 이유로 알츠하이머병에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다. 이번 칼럼에서는 알츠하이머병을 중심으로 알아보고자 한다. 치매가 걸리기 전부터 우리 뇌에는 ‘아밀로이드베타’라는 물질이 축적되기 시작한다. 아밀로이드베타 중에서도 ‘아밀로이드베타 42’는 뇌에 독성을 나타내 신경세포 신호 전달에 이상을 일으킨다. 치매에 걸린 뇌조직에서 특징적으로 관찰되는 두 가지 소견 중 하나가 바로 이 아밀로이드베타가 점차 뭉쳐지면서 큰 덩어리를 이루는 ‘노인반’이다. 두 번째 특징적인 소견은 죽은 신경세포의 잔재인 ‘신경섬유덩어리’다. 정상적인 상태에서는 신경세포인 뉴런에서 골격 역할을 하는 ‘미세소관’이 ‘타우단백질’에 의해 안정화된다. 타우단백에 변성이 일어나 미세소관에서 떨어져 나가면 미세소관이 불안정해져 흩어지고 세포가 죽게 된다. 이런 변화가 순차적으로 일어나면서 기억력장애 등의 증상이 시작되고 서서히 알츠하이머병으로 진행된다. 안타까운 점은 질병의 진행 과정이 점차 밝혀지고 있으나 아직 이런 원리를 치료에 활용하진 못하고 있다는 것이다. 최근 아밀로이드베타의 축적을 막을 수 있는 치료제 개발에 잇따라 실패하면서 새로운 치료법 개발의 필요성이 높아지고 있다. 비약물적으로 아밀로이드베타를 줄이는 방식이나 타우단백질을 타깃으로 하는 치료법 등에서 새로운 가능성을 찾아볼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 리후에이 차이 미국 매사추세츠 공대(MIT) 교수팀은 생쥐 실험에서 40㎐의 빛으로 뇌신경을 자극해 아밀로이드베타의 양을 줄이는 방법을 발견하고 네이처지에 보고했다. 완전히 새로운 접근법으로 아밀로이드베타를 감소시킬 수 있는 가능성을 열어 주었다는 점에서 높이 평가받고 있다. 한편 뇌 속에 축적된 아밀로이드베타가 잠을 자는 동안 효과적으로 배출된다는 사실이 동물실험을 통해 밝혀지면서 치매와 수면의 관계에도 관심이 높아지고 있다. 사람을 대상으로 한 연구 결과도 나왔다. 프라샨티 베무리 미국 메이요클리닉 교수팀은 70세 이상 노인 283명을 조사해 주간 졸림증이 있는 환자군이 대조군에 비해 아밀로이드베타 양이 유의미하게 높다는 사실을 발견했다. 연구 결과는 미국 의사협회 학술지 ‘신경학’에 보고했다. 건강한 수면 습관을 갖는 것이 아밀로이드베타의 축적을 막을 수 있는 예방법이 될 수 있다는 것을 지지하는 중요한 연구 결과임이 틀림없다. 우리나라 치매환자 증가 속도는 매우 가파르다. 현재 61만명을 넘었고 2025년 100만명, 2043년 200만명에 이를 것으로 추산된다. 이런 상황에서 치매에 대한 국가적인 관심과 노력은 반가운 일이다. 새로운 예방법과 치료법 개발을 위한 기초의학 연구가 활성화돼 치매를 관리 가능한 질병으로 인식할 날이 오길 기대한다.

지구에 사는 사람들 중 약 4%가 ‘공감각’이라는 신비한 현상을 경험한다. 이는 소리를 들을 때 색이 보이거나 어떤 단어를 읽을 때 어떤 색이 보이는 등 두 가지 이상이 감각이 한꺼번에 느껴지는 증상이다. 이런 현상은 오랫동안 과학자들을 당황하게 했지만, 한 최신 연구는 뇌에서 공감각이 일어나는 메커니즘을 해명할 새로운 단서를 제공한다. 미국 국립과학원회보(PNAS) 최신호(3월 5일자)에 실린 이번 연구는 공감각을 지닌 사람들의 뇌에 어떤 일이 일어나고 있는지 엿볼 방법을 제시한다. 연구에 참여한 네덜란드 막스플랑크 심리언어학연구소의 언어·유전학부 책임자 사이먼 피셔 박사는 “이전에 자기공명영상(MRI)을 이용한 여러 뇌 기능 연구는 공감각이 실제로 생물학적 현상이라는 점을 확인했다. 예를 들어, 색을 보면 소리가 들리는 등 특정 공감각을 지닌 사람들의 뇌를 스캔했을 때 시각과 청각 모두에 연결된 뇌 부위에 활동이 나타났다”고 설명했다. 실제로 “기존 연구에서는 공감각을 지닌 사람들의 뇌는 그렇지 않은 이들의 뇌보다 서로 다른 영역에서 더 많은 연결이 확인됐다”고 피셔 박사는 덧붙였다. 하지만 과학자들은 뇌에서 이렇게 서로 다른 연결이 일어나는 원인이 무엇인지를 밝히기 위해 애를 쓰고 있다. 그 답변을 피셔 박사와 그의 동료들은 유전학 연구에서 찾고 있다. 공감각은 종종 집안 내력으로 나타나므로, 연구팀은 이런 증상이 발생하는 원인을 유전자에서 찾기로 했다. 이들은 적어도 3세대(조부모·양친·자녀)에 걸쳐 소리와 색에 관한 공감각을 지니고 있는 세 가족을 찾아냈다. 그런데 조사 결과, 이들 참가자는 한 가족인 경우에도 같은 소리를 들었을 때 눈에 보이는 색상은 제각각이었다. 이런 현상은 세 가족 모두에게서 나타났다. 연구팀은 참가자들의 유전자를 연구하기 위해 DNA 염기서열 결정법(DNA sequencing)을 사용했다고 밝혔다. 그다음으로 공감각의 원인일 수 있는 유전자를 찾기 위해 공감각을 지니거나 지니지 않은 가족 구성원들의 유전자를 비교했다. 그런데 그 결과는 절대 간단하지 않았다. “세 가족 모두 공감각을 설명할 유전자는 단 하나도 발견되지 않은 것”이라고 피셔 박사는 설명했다. 이어 “그 대신 유전자 변이 가능성이 있는 후보 유전자 37가지를 발견했다”고 덧붙였다. 물론 이 연구는 표본 자체가 적으므로 후보 유전자 37개 중에서 공감각에 영향을 주는 특정 유전자를 찾기가 쉽지 않을지도 모른다. 이에 따라 연구팀은 각 유전자가 어떻게 공감각 발생과 관련이 있을 수 있는지 알아내기 위해 그 생물학적 기능을 살폈다. 피셔 박사는 “확인한 후보 유전자들 중 대부분은 상당히 강력한 몇몇 생물학적 특성만을 보였다”면서 “그 중 하나는 ‘엑소노제네시스’(axonogenesis)로, 뉴런이 발달 중인 뇌에서 서로 연결되는데 도움을 주는 중요한 과정”이라고 설명했다. 여기서 엑소노제네시스는 휴런에서 긴 줄기에 해당하는 축색(축삭) 돌기가 새롭게 형성되는 것을 뜻한다. 이런 현상은 공감각을 지닌 사람들의 뇌 검사에서 변화된 연결성이 이전 발견과 일치함을 의미한다고 피셔 박사는 말했다. 즉 이 연구에서 확인된 유전자들은 뇌가 어떻게 연결되는지 그 방식에 영향을 주며 공감각을 지닌 사람들의 뇌가 왜 다르게 보이는지를 잠재적으로 설명하는 것이다. 이제 연구팀은 앞으로 진행할 연구에 참여할 더 많은 지원자를 찾는다. 이를 통해 특정 유전자의 변이가 어떻게 뇌의 구조와 기능에 변화를 일으키는지 더 잘 이해하는 데 도움이 되리라 기대한다. 피셔 박사는 “공감각에 대한 연구는 근본적으로 인간의 전반적인 뇌가 외부세계의 감각적 표현을 어떻게 구현하는지 엿볼 기회를 제공할 것”이라고 말했다. 사진=윌런 음악원 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리의 기억과 학습을 담당하는 뇌 부위가 만 13세쯤을 넘어서면 더는 뉴런(신경세포)을 생성하지 않을 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 흔히 해마로 불리는 뇌 영역에서 화학적 신호와 전기적 신호를 통해 정보를 전달하는 뉴런은 성인기가 넘어가더라도 다른 포유동물처럼 계속 생성된다는 견해가 널리 펴져 왔지만, 이번 발견은 이 점에 이의를 제기하는 것이다. 뉴런은 냄새나 소리 같은 외부 자극에 대한 정보를 중추 신경계를 통해 근육과 땀샘으로 적절히 전달해 동물이 주위 환경에 반응할 수 있게 한다. 지금까지 나온 몇몇 연구에서는 매일 인간의 해마 영역에서 몇백 개의 뉴런이 생성된다고 제시해 왔기에 이런 신경 유전자의 발생을 늘리는 방법을 찾아내면 노화와 관련한 뇌의 퇴화에 대처하는 데 도움이 되리라 생각해 왔다. 하지만 이 연구에 참여한 미국 캘리포니아대 샌프란시스코캠퍼스(UC 샌프란시스코)의 아튜로 앨버레즈 뷰일라 신경외과 교수(박사)는 “성인과 아동 59명의 뇌 표본을 살펴보니 18세 이상 사람들의 해마에 젊은 뉴런의 존재나 새로운 뉴런이 되는 전구세포의 분열 현상 등의 증거는 발견되지 않았다”고 설명했다. 이어 “우리는 출생부터 만 1세 사이 아이들에게서 일부(some)를 발견할 수 있었지만, 만 7세부터 13세 아이들에게서는 조금(a few)밖에 발견하지 못했다”고 덧붙였다. 세계적 학술지 네이처(Nature) 7일자에 실린 이번 연구 논문에서 미국 UC 샌프란시스코와 UCLA, 그리고 스페인 발렌시아대학, 중국 푸단대학 등이 참여한 국제 연구팀은 “우리 연구는 사람의 해마는 태아의 뇌 발달기에 대부분 발생한다는 점을 보여준다”고 밝혔다. 이에 대해 캐나다 브리티시컬럼비아대의 신경과학자 제이슨 스나이더 조교수(박사)는 연구 논평에서 “이번 결과에 놀랐다. 논란이 되는 발견이라는 점은 확실하다”고 밝히면서도 “다른 연구자들에 의한 확인이 필요하다”고 강조했다. 사진=yanlev / 123RF 스톡 콘텐츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

만물이 겨울잠에서 깨어나고 본격적인 봄이 시작된다는 ‘경칩’(驚蟄)이 지났습니다. 경칩에는 고로쇠나무 밑동에 상처를 내 수액을 받아 마시는 풍습이 있습니다. 경칩에 고로쇠 수액을 마시면 한 해 동안 병에 걸리지 않고 여름에 더위를 타지 않는다는 속설이 있습니다. 4월 말이면 돌아오는 24절기 중 하나인 곡우에도 자작나무, 산대래, 박달나무 수액을 받아 먹는 ‘곡우물 마시기’라는 풍습이 있습니다. 곡우물을 마시면 고부간의 갈등으로 생긴 속병이 치료되고 위장병과 당뇨, 신경통에도 도움이 된다는 말이 있습니다.인체의 70% 이상이 물로 구성돼 있기 때문에 경칩이나 곡우 때뿐만 아니라 항상 적절한 양의 물을 마시는 습관을 갖는 것이 중요하다고 의학자들은 충고합니다. 무더운 여름, 열사병과 일사병을 예방하기 위해서도 그렇고 갈증이 느껴질 때도 적절한 양의 물을 마시는 것이 필요합니다. 문제는 ‘적절한 양’이 어느 정도인가라는 점입니다. 당뇨나 만성신장염 때문에 나타나는 다음증(多飮症)은 심한 갈증을 느껴 지나치게 물을 많이 마시는 증상입니다. 물을 지나치게 많이 마실 경우 혈액이 희석돼 사망에 이를 수 있기 때문에 다음증 환자들도 적정량의 물을 마셔야 합니다. 혈액 속 수분이 부족해져 피가 끈적해질 경우 뇌 속 뉴런은 ‘물이 필요해’라는 신호를 보냅니다. 그러면 사람들은 목이 마르다고 느끼게 되는 것이지요. 위에 들어간 물이 혈액 속으로 스며들어갈 때까지는 10~15분 정도가 걸립니다. 갈증을 느끼고 해소되는 과정은 비교적 간단해 보입니다. 그렇지만 과학자들은 물이 체내에 흡수될 때까지 시간 이전에 갈증이 해소되는 느낌을 받는 이유에 대해 아직 정확히 밝혀내지 못했습니다. 적절한 물 섭취량을 알기 위해서는 이 과정이 명확히 밝혀져야 한다고 과학자들은 지적하고 있습니다. 캘리포니아공과대(칼텍), 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF), 스탠퍼드대, 하워드휴즈 의학연구소, 영국 케임브리지대 공동연구팀이 시상하부에 있는 중앙시삭전핵(median preoptic nucleus)이라는 부위가 갈증을 해소하고 물 마시는 행동을 뇌에 전달하는 통로라는 것을 밝혀냈습니다. 이번 연구결과는 인체에 필요한 적정량의 물이 어느 정도인지 밝혀내기 위한 시작점이라고 할 수 있습니다. 한국인 과학자 이상준 연구원도 참여한 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 최신호에 실렸습니다. 연구팀은 일반 생쥐와 중앙시삭전핵이 작동하지 못하도록 유전자 편집한 생쥐를 비교한 결과, 갈증 신호가 전달됐을 때 유전자 편집된 생쥐가 일반 쥐보다 두 배 넘게 물을 마시는 것으로 나타났다고 합니다. 중앙시삭전핵이 민감하게 반응하도록 변형된 또 다른 생쥐들은 탈수가 심한 상황에서도 갈증을 느끼지 않았다고 합니다. 또 연구팀은 물이 목을 타고 넘어가는 순간 중앙시삭전핵이 작동해 갈증이 해소됐다는 것을 사전에 알리는 역할을 한다고 보고 있습니다. 이 때문에 물이 체내에 흡수되기 전 마시는 행위만으로도 갈증이 사라지는 느낌을 받게 된다는 설명입니다. 세계보건기구(WHO)는 성인 기준으로 하루 1.5~2ℓ의 물을 마시도록 권고하고 있으며 대략 자신의 몸무게에 0.03을 곱한 것이 적정하다고 합니다. 예를 들어 60㎏의 사람이라면 1.8ℓ(60X0.03) 정도를 마시면 된다는 말입니다. 그런데 한국인의 하루 물 섭취량은 0.5~0.7ℓ에 불과하다고 합니다. 건강을 위해 비싼 돈을 주고 보약이나 건강보조식품을 섭취하는 것보다 하루 권장량의 물을 마시도록 노력해 보는 것이 훨씬 저렴하게 건강을 유지할 수 있는 방법이 아닐까 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

갑오징어의 ‘위장 비밀’을 밝힌 연구의 결과가 공개됐다. 미국 매사추세츠 우즈홀의 해양생물연구소(Marine Biological Laboratory)와 영국 캐임브리지대학 공동 연구진은 갑오징어나 낙지 등의 일부 해양 생물이 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 어떻게 스스로를 위장하는지를 면밀하게 관찰했다. 그 결과 이들 해양생물은 스스로를 산호 혹은 마치 해저 바닥인 것처럼 보이기 위해 몸 색깔을 바꾸는 것뿐만 아니라 몸 위에 입체적인 돌기를 만들어내 감쪽같은 ‘변신’을 시도한다는 사실이 밝혀졌다. 게다가 이 동물은 몸 곳곳에 ‘만들어낸’ 돌기를 한 시간 가량이나 유지할 수 있으며, 이러한 위장을 유지하는데 별 다른 에너지가 소모되지 않는다는 것을 확인했다. 갑오징어에게 이러한 위장 능력이 있다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이며, 이는 위장 능력을 가진 다른 동물들도 여전히 우리가 알지 못하는 ‘비밀’을 가지고 있다는 사실을 상기시킨다. 오징어류는 바다의 카멜레온이라고 불릴 정도로 위장 능력이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 스스로를 자갈로 덮여있는 해저나 산호 조각, 또는 화강암 덩어리처럼 보이게 할 수 있는데, 이번 연구는 위장 과정에서 피부 겉면에 돌기를 솟아오르게 하는 위장술을 사용한다는 ‘비밀’을 밝혀냈다는 평가를 받고 있다. 연구진은 갑오징어의 피부 일부를 잘라내 정밀분석한 결과 오징어가 오랫동안 위장술을 펼치고 있는 동안에도 근육을 전혀 사용하지 않으며, 이는 기존에 알려지지 않은 또 다른 위장시스템을 가지고 있다는 것을 입증한다고 설명했다. 조개 등의 어패류에서도 이와 유사한 시스템을 볼 수 있는데, 조개 역시 포식자가 나타났을 때 특정 근육 단백질의 화학 작용을 변화시켜 포식자가 조개껍질을 열 수 없도록 ‘잠금’한다. 갑오징어와 조개 모두 위장술을 유지할 때 근육을 사용하지 않기 때문에 별다른 에너지가 소모되지 않는다는 공통점이 있다. 연구진은 갑오징어 등 해양 생물이 위장을 할 때 사용하는 뉴런의 시스템을 이해한다면, 이러한 생물들의 생태와 서식 환경을 이해하는데 더 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널 셀(Cell)의 자매지인 ‘아이사이언스’(iScience) 15일자에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

베이컨 굽는 소리가 잠을 청하는 사람에게 큰 도움이 된다고 한다. “제발 잠 좀 잘 수 있게 해줘”라고 늘상 외치는 사람들에겐 희소식이다. 이 사연을 지난 31일(현지시각) 외신 데일리 메일이 소개했다. 영상은 45분 동안 베이컨 굽는 모습을 보여준다. 베이컨을 구울 때 나는 탁탁 튀는 소리, 지글지글 타는 소리가 사람들을 바로 잠들게 할 수 있다고 한다. 수면 전문가 크리스 브랜트너(Chris Brantner)는 “베이컨이 자글자글 익어가는 ‘일관된 소리’가 어떤 사람들에겐 사랑스런 자장가가 될 수 있다”며 “이 소리들이 외부 소음을 흡수하며 스트레스 레벨을 낮추는 데 도움을 준다”고 덧붙였다. 베이컨 굽는 영상은 쉽고 편안한 수면을 위해 다양한 방법들을 시도하고 있는 테크하이데프(TechHighDef)에 의해 처음 유튜브에 알려졌고 빠른 입소문을 타고 있다. 소금에 잘 저린 베이컨 냄새는 아침에 눈을 번쩍 뜨게 하지만 그것을 굽는 소리 또한 사람들이 편안히 잘 수 있도록 도와주는 자장가 역할을 한다는 것이다. 전문가들은 많은 연구자료를 바탕으로 “비, 천둥소리처럼 자연에서 발생하는 소리들은 잠을 청하려는 사람의 마음을 진정시킬 수 있다”며 “베이컨 굽는 소리 또한 비슷한 효과를 가질 수 있다”고 전했다.어떤 사람들에게는 상상만해도 맛있는 베이컨 익어가는 소리가 자율감각 쾌락반응(ASMR)으로 알려진 얼얼한 느낌이나 편안한 기분을 가져올 수도 있다고 한다. 자율감각 쾌락반응과 관련된 다수의 영상엔 키보드 타이핑하는 사람, 상추 먹기, 부드럽게 속삭이는 소리가 담겨져 있음을 알 수 있다. 이는 이런 배경 소리들이 톡톡 쏘고, 얼얼하게 하는 걸 줄일 수 있기 때문이다. 2015년 피어제이(PeerJ)에 실린 연구에 따르면, 조사 대상 475명 중 대다수가 잠을 쉽게 자고 스트레스를 조절하기 위해서 ASMR 영상을 유튜브에서 찾는다고 한다. 하지만 잠을 청하는 사람들에게 도움이 된다는 ‘베이컨의 잠재력’은 여전히 논쟁거리다. 많은 연구가 뒷받침되지 못했기 때문이다. 잠을 자는 건 ‘사람마다 다르다’는 큰 명제도 한몫했다. 자기 위해 시끄러운 소리를 듣는 것은 새로운 개념이 아니다. 많은 사람들이 자기 전에 거친 강물 소리, 바위에 부딪치는 파도 소리를 즐긴다. 강물 흘러가는 소리와 파도가 바위에 부딪치는 ‘일관된 소리’는 잠에 방해가 되는, 즉 잠을 청하는 사람이 원치 않은 다양한 소리들을 차단해 주기 때문이다. 그리고 그것을 뒷받침해주는 내용이 2016년 과학잡지 뉴런(Neuron)에 실렸다. 주변 소리나 배경 소음이 사람들의 숙면을 연장시킨다는 것이다. 아무튼 불면증으로 고생하시는 분들에게 ‘베이컨 굽는 소리’를 듣고 잠을 청해 보는 것이 크게 나빠 보이지 않는다. 단, 배우자 혹은 친구, 가족들 중 누군가는 베이컨을 신나게 구워야 하고 냄새도 잘 빠져나갈 수 있도록 좋은 공기청정기 구비해야 하는 건, 두말하면 잔소리다. 사진·영상=TexasHighDef/유튜브 박홍규 기자 gophk@seoul.co.kr

싱어송라이터 폴킴의 정규 1집 두번째 이야기가 31일 공개된다.폴킴은 이날 오후 6시 각종 온라인 음원사이트를 통해 첫 번째 정규앨범 Part.2 ‘터널’ 수록 음원들과 타이틀곡 ‘느낌’ 뮤직비디오를 공개한다. 지난해 9월 발매된 Part.1 ‘길’ 이후 약 4개월 만에 베일을 벗는 Part.2 ‘터널’은 폴킴이 직접 작사, 작곡한 곡들로 채워진 만큼 가장 폴킴다운 앨범이다. 타이틀곡 ‘느낌’은 그랜드 피아노와 스트링만으로 편곡돼 리스너들의 감성지수를 높이는 곡으로, 멜로망스 정동환이 편곡을 맡아 절친 폴킴의 호소력 짙은 보이스를 더욱 극대화시켰다. 그 외에도 god 멤버 박준형이 피처링으로 참여해 발매 전부터 화제가 되고 있는 ‘터널’, 재즈를 가미한 발라드 넘버 ‘오늘밤’, 웅장한 스트링과 기타 연주가 매력적인 소울곡 ‘Goodbye Days’, 이번 앨범의 달달함을 담당하는 트랙 ‘사랑은 타이밍’까지 총 5곡이 폴킴의 정규 1집 Part.2에 수록됐다. 특히 이번 앨범은 박효신의 ‘야생화’ 엔지니어 조준성과 보이스투맨, 머라이어 캐리의 엔지니어 Claudio Cueni가 믹스를 맡았고, Taylor Swift, The Weeknd 등과 작업한 뉴욕 스털링사운드의 Randy Merrill이 마스터링에 참여해 완성도 최고의 사운드를 자랑할 예정이다. 음원 공개 4시간 후인 31일 오후 10시부터는 멜론과 멜론아지톡, 카카오플러스 1theK 채널을 통해 폴킴의 신곡 라이브 무대가 최초 생중계된다. 사진제공=뉴런뮤직 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

우리 뇌는 캄캄한 두개골 안에 갇혀 있지만 시시각각 외부환경을 파악하고 그에 적절한 반응과 전략을 명령하며 생명을 유지하는 사령탑 역할을 하고 있다. 이것은 오감(五感)이 있기 때문에 가능하다. 우리 몸의 감각기관인 눈, 귀, 코, 혀, 피부는 뇌가 외부 세상과 소통하는 창문과 같다. 이 가운데 피부는 어떻게 촉감을 감지하는 것일까. 피부에는 촉각 정보를 인지하는 네 가지 수용기가 있다. ‘메르켈 원반’은 가벼운 터치 등에 반응하며 적응이 느리다. ‘마이스너소체’는 느린 진동이나 미세한 감촉에 반응하는데 주로 털이 없는 손가락 말단이나 눈꺼풀에 존재한다. ‘루피니 말단’은 피부가 당겨지는 것을 감지하고, ‘파치니 소체’는 꾹 누르는 압력과 빠른 진동을 감지한다. 이런 다양한 촉감은 고속도로와 같은 척수를 통해 전달되고 감각 신호의 관문인 시상을 통과한 뒤 대뇌피질로 간다. 최근 표피 속 메르켈 세포가 외부 자극에 반응해 감각 뉴런에 신호를 전달한다는 사실이 밝혀져 촉감 발생 기전의 전통적인 개념이 변화하고 있다. 더 나아가 전체 표피 세포의 3~6%인 메르켈 세포 외에 표피의 94~97%를 이루고 있는 ‘각질형성세포’가 촉감 전달에 어떤 역할을 하지 않을까 의문을 갖는 연구자들이 생겨났다. 이와 관련해 체릴 스터키 위스콘신대 밀워키 캠퍼스 교수팀은 지난달 흥미로운 연구 결과를 발표했다. 그는 전신을 덮고 있는 피부세포 자체도 어떤 역할을 할 것이라는 가설을 세우고 정교한 실험을 계획했다. 먼저 광유전학을 이용해 각질형성세포의 활성을 억제하자 놀랍게도 실험동물의 촉각 반응이 감소했다. 연구팀은 각질형성세포가 분비하는 ‘ATP’라는 물질이 감각 반응을 유발한다고 밝혔다. ATP가 신경세포 외벽에 있는 ‘P2X4’라는 단백질 수용체에 달라붙어 신경신호를 유발한다는 사실까지 규명했다. 단순히 외부 환경으로부터 방어하는 장벽 역할만 하는 줄 알았던 각질형성세포가 촉감 생성의 주역임이 밝혀진 것이다. 통증이나 가려움증 같은 증상을 국소적인 치료로 개선할 수 있는 방법을 열어준 것이다. 촉각이 뇌와 상호작용하는 범위는 상당히 넓다. 데이비드 린든 미국 존스홉킨스대 교수는 그의 저서 ‘터치: 손, 마음, 정신의 과학’에서 촉각과 관련한 유전자, 세포, 신경회로가 인간 고유의 경험을 창조해낸다고 했다. 그는 다음과 같은 촉각의 특징과 의미를 설명했다. 촉각을 처리하는 경로는 첫째 접촉 정보를 전달하는 감각 경로다. 진동, 압력, 위치, 섬세한 결 등을 전달하는 것이다. 두 번째는 사회적, 감정적 정보를 처리하는 경로다. 이를 통해 감정적 의미를 해석해 사회적 유대감, 쾌락, 통증과 연관된 부위를 활성화시킨다. 촉각의 독특한 측면은 감정적 맥락이 촉각 경험 자체를 바꾸기도 한다는 점이다. 누군가 어깨에 손을 올리면 상대가 친한 친구인지, 연인인지, 싫어하는 사람인지에 따라 느낌이 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다. 우리는 어떤 사실이나 경험을 현실감 있게 느꼈을 때 ‘피부에 와닿는다’는 표현을 쓴다. 보고 듣는 것보다 우리 피부에 와닿을 때 비로소 진짜로 느끼게 된다. 촉각은 우리 신체와 외부 세상이 만나는 방법 중 가장 큰 인터페이스다. 오감 중에 중요하지 않은 것이 하나도 없지만 우리 뇌가 가장 현장감 있는 판단을 할 때 촉각이 빠져서는 안 되는 이유가 여기에 있다. 깜깜한 두개골 속 뇌가 현장에서 송신하는 촉각을 민감하게 느낄 때 개인도 사회도 현명한 판단을 할 수 있으리라 믿는다.

실험참가자 회상시 동일부분 활성 특정 세포 자극 개별기억 분석까지 새해가 시작되면 지난 한 해를 되돌아보고 새로운 계획을 세우거나 못다 이룬 목표를 달성하겠다고 결심합니다. 사실 지난해를 되돌아 본다고 해서 365일 일어난 모든 사건들을 기억해내지는 못합니다. 어떤 기억은 방금 일어났던 일처럼 또렷하지만 그런 일이 있었나 싶을 정도로 까맣게 잊는 경우가 더 많지요.같은 상황을 겪은 지인들과 이야기를 하다 보면 같은 상황에 대해서도 서로 다른 해석을 내놓거나 전혀 다른 기억을 갖고 있는 경우가 있어 당황할 때가 종종 있습니다. 미국 존스홉킨스대 뇌과학과 제니스 첸 박사는 사람들에게 영국 BBC에서 방송한 인기 드라마 ‘셜록’ 시즌1의 한 에피소드를 함께 보도록 한 뒤 특정한 장면을 회상해 설명하는 실험을 해 ‘네이처 뉴로사이언스’에 발표한 적이 있습니다. 실험 결과, 사람들마다 똑같은 장면을 다르게 기억하고 해석한다는 사실이 밝혀졌습니다. 첸 박사는 실험 대상자들이 기억을 되살리며 설명하는 동안 뇌를 자기공명영상(MRI)으로 촬영했는데 서로 다른 기억과 해석을 내놓기는 하지만 똑같은 영역이 비슷하게 활성화된다는 사실도 확인됐습니다. 최근 10년간 신경과학 분야와 영상진단 기술이 발달하면서 개별 기억들이 어떻게 만들어지고 다른 기억들에 영향을 주는지에 대한 기본 법칙을 밝히려는 시도들이 많아지고 있습니다. 어느 정도 성과도 거두고 있지요. 세계적인 과학저널 ‘네이처’는 지난 10일자에 이 같은 기억 연구의 동향에 대해 자세한 분석 기사를 실었습니다. 네이처에 따르면 지금까지 연구는 기억과 관련된 뇌의 위치나 일반적인 기억 형성 메커니즘을 찾는 데 집중됐지만 최근 들어서는 ‘하나’의 개별 기억을 추적하는 연구가 붐을 이루고 있다고 합니다. 흔히 기억이란 정보를 단순히 모아놓는 주머니나 저장이라고 생각하기 쉽습니다. 그렇지만 기억은 뇌의 한 영역에만 국한되지 않는 고도의 분산과 융합 과정이라고 합니다. 개별 사건들이 뉴런을 자극시켜 비슷한 기억들을 불러내 융합되면서 새로운 기억을 형성하고 강화한다는 것입니다. 그렇기 때문에 특정 기억 하나만을 ‘콕’ 집어서 추적하는 것은 쉽지 않은 일이었습니다. 최근에는 빛으로 특정 신경세포만 자극해 연구할 수 있는 광유전학 기술과 영상진단 및 인공지능(AI)을 통한 분석기술이 발전하면서 개별 기억만 골라내 분석하는 것이 가능해지고 있다고 합니다. 그 덕분에 하나의 기억이 어떻게 상호작용해 시간에 따라 변화하는지까지 추적할 수 있다고도 하네요. 이렇듯 뇌과학의 발달과 기억의 비밀이 하나하나 풀려가면서 나이가 들거나 질병을 앓았을 때 왜 기억력이 떨어지는지, 범죄 수사과정에서 증인의 기억이 어떻게 왜곡되는지도 밝혀낼 수 있을 것입니다. 결국 학습 효율을 높이고 기억력을 증진시킬 수 있는 방법을 찾아내겠지요. 러시아 출신의 세계적인 신경심리학자 알렉산드르 루리야 박사가 만난 ‘모든 것을 기억할 수 있는 남자’ 솔로몬 셰레셰브스키의 삶을 보면 많은 것을 기억하고 있는 것이 결코 축복이 되지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 망각하는 능력이 없어 과거의 현실이 눈앞에 생생하게 펼쳐졌던 셰레셰브스키는 몽상에 빠져 살다가 결국 정신병원에서 생을 마감했다고 합니다. 학생이나 기억하는 것보다는 잊는 것이 많아지는 나이대의 사람들에게는 그런 무한한 기억력이 부럽기는 할 것입니다. 그렇지만 곰곰이 생각해 보면 적당히 기억하고 적당히 잊을 수 있다는 것이 행복의 지름길이 아닐까 싶기도 합니다. edmondy@seoul.co.kr

소금을 너무 많이 먹으면 치매의 일종인 알츠하이머병에 걸릴 위험이 커질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴욕 웨일코넬 의대 연구진은 쥐 실험을 통해 짜게 먹는 습관이 뇌 혈류량을 줄여 뇌세포(뉴런) 활동 감소로 이어져 인지 기능에 손상을 줄 수 있다는 사실을 확인했다고 ‘네이처 신경과학’ 최신호(15일자)에 발표했다. 연구를 이끈 콘스탄티노 라데콜라 박사는 이런 영향은 우리 인간에게서도 충분히 일어날 수 있다고 말했다. 연구진은 8주 된 다 자란 쥐들을 대상으로 싱거운 저염식(0.5% 소금물과 먹이)과 이보다 8~16배 염분이 많은 고염식을 4~24주 동안 각각 제공했다. 그리고 자기공명영상(MRI) 장치를 사용해 시간이 지남에 따라 뇌의 혈류량과 혈액 속 혈구 수를 측정해 비교했다. 그 결과, 단 몇 주 만에 고염식을 먹은 쥐들의 혈관을 둘러싼 내피세포는 기능 장애를 일으켰고 뇌로 가는 혈류도 줄어드는 것으로 나타났다. 소화기관도 소금에 면역 반응을 보였는데 TH17로 알려진 면역세포의 수가 늘어 IL-17로 불리는 전(前)염증 화학물질의 수치 역시 높아졌다. 이 물질은 내피세포에 손상을 주며 이때 일어나는 화학 반응은 일산화질소를 억제한다. 일산화질소는 혈관 이완에 도움이 되는 역할을 하며 해마가 새로운 기억을 형성하는 데 필요하고 인지 기능에도 중요하다. 일산화질소가 부족하면 뉴런은 기능을 위해 고군분투하는 것이다. 고염식 섭취로 혈액 혈장에서 IL-17이 증가하면 뇌에 혈액을 공급하는 뇌혈관계에 손상을 유발해 행동 장애로 이어진다. 라데콜라 박사는 “정상적인 인지 기능이 적절히 잘 조절된 혈류가 필요하다. 뉴런은 아이처럼 까다로워 영양 공급은 오직 포도당과 산소만을 원한다”면서 “두 공급원이 원활하지 않으면 뉴런도 제대로 기능하지 않는 것”이라고 말했다. 또한 연구진은 쥐들이 새로운 물체를 찾는 행동 검사를 시행했는데 고염식을 먹은 쥐들은 제대로 된 수행 능력을 보이지 못했다. 라데콜라 박사는 “3개월쯤 지나자 쥐들은 치매에 걸렸다. 쥐들은 호기심이 강해 새로운 것을 찾으려 하는데 시간이 지남에 따라 정상적인 식별 능력을 잃었다”면서 “케이지에 넣고 조용한 장소를 찾는 실험에서도 어디에 있었는지 기억하지 못했다”고 말했다. 이어 “쥐들은 매일 같이하던 집 짓기도 하지 못했다”고 덧붙였다. 그렇다고 해서 우리 인간이 짠 음식을 먹은 지 몇 개월 만에 이런 인지 장애를 보인다는 말은 아니다. 우리가 고염식을 먹더라도 최소 몇 년에서 최대 몇십 년까지 걸릴 것이라고 연구진은 설명했다. 사진 저작권: ezergil / 123RF 스톡 콘텐츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr