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  • 해파리, 말미잘이 알려주는 숙면의 중요성 [유용하 기자의 사이언스 톡]

    해파리, 말미잘이 알려주는 숙면의 중요성 [유용하 기자의 사이언스 톡]

    고대 그리스의 시인 호메로스는 “잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것”이라고 말했고, 영국의 위대한 대문호 셰익스피어는 “좋은 잠이야말로 자연이 인간에게 부여해 주는 살뜰하고 그리운 간호사다”라고 말했습니다. 과거에는 잠을 인간에게 쓸모없는 행위라고 생각한 경우도 있었지만, 뇌신경 과학이 발달하면서 잠은 신체적, 정신적 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 알려졌습니다. 이런 가운데, 이스라엘 바르일란대 연구팀은 해파리와 말미잘 같은 무척추동물의 수면 패턴이 척추동물인 인간과 유사점이 많다는 연구 결과를 내놨습니다. 연구팀은 잠이 깨어 있는 동안 발생한 DNA 손상으로부터 보호하기 위한 수단으로 광범위한 종들 사이에서 진화했을 것이라는 가설을 뒷받침한다고 설명했습니다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 7일 자에 실렸습니다. 잠은 동물계 전반에서 나타나는 행동입니다. 특히 뇌 신경세포(뉴런)의 DNA 손상을 줄이는 데 잠이 핵심적인 역할을 한다는 것이 속속 알려졌습니다. 신경세포는 다세포동물이 등장한 뒤 진화하면서 나타났습니다. 말미잘과 해파리는 초기에 등장한 동물군 중 하나로 꼽힙니다. 이들 동물에서 수면과 유사한 상태를 보인다는 연구가 이전에도 있었지만, 구체적인 수면 형태와 역할은 명확하지 않았습니다. 연구팀은 실험실과 자연에서 해파리의 수면 패턴을 관찰했고, 말미잘에 대해서는 실험실에서만 관찰했습니다. 두 동물 모두 하루의 3분의1 정도를 잠으로 보내는 것이 확인됐는데, 이는 인간과 비슷한 수면 시간입니다. 해파리는 주로 밤에 잠을 잤지만, 말미잘은 낮에 자는 것으로 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 이런 수면 패턴의 차이는 해파리의 경우, 빛의 변화와 신체 내부의 수면 요구 메커니즘에 의해 수면이 제어됐지만, 말미잘은 내부 생체 시계와 수면 항상성에 의해 조절된 것으로 나타났습니다. 두 종 모두에서 수면 시간이 줄어 각성 상태가 지속될 경우 신경세포 DNA 손상이 증가됐으며, 잠은 자연적이든 수면제 같은 물질로 유도된 것이든 DNA 손상을 줄여준다는 점이 확인됐습니다.
  • 항암제 투여 없이 암이 줄어들었다고? [사이언스 브런치]

    항암제 투여 없이 암이 줄어들었다고? [사이언스 브런치]

    과학기술이 발전하고 있지만, 여전히 정복되지 않은 질병이 많다. 대표적인 것이 바로 암이다. 암은 신체 다양한 부위에서 나타날 수 있다. 암에 걸리면 만성 피로, 통증, 식욕 부진, 체중 감소 등을 겪게 되며, 두통이나 어지러움 같은 신경 증상과 우울과 불안 같은 정신적 증상이 나타나기도 한다. 이런 증상은 암세포가 신체의 일주기 리듬을 교란하기 때문으로 밝혀졌다. 특히 항암제 투여 없이 일주기 리듬 회복만으로도 암세포가 줄어드는 것이 관찰됐다는 점이 놀라움을 준다. 미국 콜드스프링하버 연구소 연구진은 암이 신체의 일주기 리듬을 교란해 면역력을 떨어뜨린다는 사실을 발견했다고 18일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 12월 16일 자에 실렸다. 신체 일주기 리듬 교란은 불면증, 불안 같은 스트레스 반응과 연관돼 있는데, 이들 증상은 암 환자에게서 흔히 관찰된다. 이에 연구팀은 암이 신체 리듬에 직접적인 영향을 미칠 수 있는지에 주목했다. 신체는 건강한 스트레스 호르몬 수치를 유지하기 위해 HPA 축이라는 피드백 루프에 의존한다. HPA 축은 시상하부(H), 뇌하수체(P), 부신(A)이 함께 작용해 규칙적인 밤낮 리듬을 유지한다. 연구팀은 유방암을 일으킨 쥐를 대상으로 코르티코스테론 호르몬의 변화를 조사했다. 코르티코스테론은 쥐 같은 설치류의 주요 스트레스 호르몬으로 사람에게는 코르티솔 호르몬에 해당한다. 일반적으로 이 호르몬 수치는 24시간을 주기로 자연스럽게 상승과 하강을 반복한다. 연구팀은 유방암 쥐의 시상하부를 관찰했을 때, 핵심 신경세포들이 과활성화된 상태이면서도 낮은 출력 상태에 고정된 것을 확인했다. 종양이 코르티코스테론 분비를 변화시켜 삶의 질을 저하하고 사망률을 높인다는 설명이다. 실제로 종양이 눈으로 보이고 만져지기 이전에 코르티코스테론 리듬이 정상보다 40~50% 둔화한 것이 관찰됐다. 쥐의 경우, 암을 일으킨 지 3일 이내에 이런 현상이 발견됐다. 연구팀은 신경세포들을 자극해 정상적인 일주기를 모방하자, 스트레스 호르몬 리듬이 정상으로 되돌아갔다. 일주기 리듬이 정상으로 돌아오면 항암 면역세포들이 종양으로 이동해 암 크기를 눈에 띄게 줄게 한 것이 확인됐다. 연구팀에 따르면 항암 효과를 높이기 위해서는 신체의 일주기 리듬을 회복시키고, 일주기 리듬에 맞춰 항암제를 투여하는 것이 필요하다. 연구를 이끈 제레미 보니거 콜드스프링하버 교수는 “뇌는 신체에서 일어나는 일을 정교하게 감지하는 센서 역할을 한다”며 “뉴런은 적절한 시기에 활성화되거나 비활성화돼야 하는데, 그 리듬이 조금이라도 어긋나면 뇌 전체 기능이 바뀔 수 있다”고 설명했다.
  • “베이컨 냄새만 맡았을 뿐인데…내 아이가 비만 됐습니다” [라이프]

    “베이컨 냄새만 맡았을 뿐인데…내 아이가 비만 됐습니다” [라이프]

    임신 중 고지방 음식의 냄새를 자주 맡는 것만으로도 태어날 아이가 비만이나 대사 질환에 걸릴 위험이 커진다는 연구 결과가 나와 충격을 주고 있다. 지난 1일(현지시간) 독일 막스플랑크 대사연구소 연구진은 임신부가 맡는 음식 향이 태아의 대사 건강에 미치는 영향을 분석한 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’을 통해 발표했다. 연구진은 임신한 생쥐에게 지방 함량은 낮은 건강식 사료를 먹이되, 베이컨 향 등 고지방 음식의 ‘향기’를 첨가해 노출시켰다. 그 결과 어미 쥐의 체중이나 신진대사에는 큰 변화가 없었지만, 태어난 새끼들은 고지방 식이를 할 경우 비만 및 인슐린 저항성이 뚜렷하게 증가했다. 연구진은 원인이 새끼 쥐들의 뇌 구조의 변화 때문이라고 추정했다. 새끼 쥐의 뇌를 분석한 결과 배고픔과 대사를 조절하는 뉴런과 보상·동기와 관련된 도파민 시스템이 고지방 음식에 과민 반응하도록 변화돼있었다. 논문의 공동 제1저자인 로라 카사누에바 레이몬 연구원은 “어미는 건강한 음식을 먹었지만, 기름진 냄새 때문에 새끼의 뇌가 마치 ‘비만 쥐’의 뇌처럼 변했다”고 설명했다. 연구진은 이러한 결과가 “태아기와 신생아 초기의 감각 경험이 평생의 대사 건강 궤적에 영향을 미칠 수 있다”는 점을 보여준다고 평가했다. 기존에는 임신 중 산모의 영양 섭취가 자녀 비만에 미치는 영향이 주로 논의돼 왔지만, 이번 연구는 향기라는 비(非)영양학적 요소도 잠재적 위험 요인이 될 수 있음을 시사한다. 연구를 주도한 소피 스테큘로럼 박사는 “지금까지는 임신부의 과도한 지방 섭취가 아이에게 미치는 악영향에만 주목했지만, 이번 결과는 냄새만으로도 태아의 대사 건강을 해칠 수 있음을 보여준다”며 “임신과 수유 기간 중 무분별한 향료 첨가물 섭취에 대해 주의가 필요하다”고 강조했다. 다만 연구진은 이번 실험이 생쥐를 대상으로 한 것이기에 이를 그대로 인간에게 적용하기에는 한계가 있다고 밝혔다. 향기의 강도, 노출 시기, 빈도나 지속 시간 등 조건이 다를 수 있기 때문이다. 따라서 향후에는 사람을 대상으로 한 후속 연구가 필요하다고 연구진은 전했다. 부모가 비만일 경우 자녀 비만 위험 최대 4배까지 증가앞선 여러 연구를 통해 부모가 비만일 경우 자녀도 비만일 확률이 크다는 사실은 여러 차례 확인된 바 있다. 영국 킹스 칼리지 런던 등 유럽 연구진이 수행한 대규모 쌍둥이·가족 기반 연구에 따르면 비만의 유전적 기여도는 약 40~70%로 추정된다. 이는 체중 조절, 식욕, 에너지 대사에 관련된 다수의 유전자 변이가 부모로부터 자녀에게 이어지기 때문이다. 미국 NIH(National Institutes of Health)는 부모 중 한 명이 비만일 경우 자녀의 비만 위험이 2~3배, 양쪽 부모 모두 비만일 경우 최대 4배까지 증가한다고 분석했다. 이러한 영향에 대해 가족 내 식습관, 신체활동 패턴, 음식 환경이 공유되는 데서 비롯되는 것으로 분석했다. 최근에는 부모의 영양 상태나 체중이 태아의 유전자 발현 방식에 영향을 미치는 후성유전학 연구도 주목받고 있다. 이는 부모의 대사 상태가 실제 유전정보 자체가 아니라 유전자 ‘스위치’를 조절함으로써 자녀의 대사 질환 취약성을 높일 수 있음을 시사한다.
  • 기름진 음식 좋아하는 부모 때문에 아이들도 비만된다 [사이언스 브런치]

    기름진 음식 좋아하는 부모 때문에 아이들도 비만된다 [사이언스 브런치]

    엄마들이 임신 중에 즐겨 먹었던 음식이나 피했던 음식들에 대해서는 신기하게도 아이들도 비슷한 식습관을 보인다. 실제로 독일 막스 플랑크 대사 연구소, 쾰른대, 막스 플랑크 화학 생태학 연구소 진화 신경 동물학과, 막스 플랑크 노화 생물학 연구소, 국립 당뇨 연구센터(DZD), 코스타리카대 열대병 연구센터 공동 연구팀은 모체의 식습관 중 특정 감각 성분이 자녀의 대사 과정에 영향을 미칠 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 12월 2일 자에 게재됐다. 모체의 고지방 식습관은 자손의 비만 위험 증가와 연관돼 있다고 알려졌다. 일반적으로 임신 중 열량과 영양성분이 태아로 전달되면서 나타나는 현상으로 여겨졌다. 음식에는 양수와 모유를 통해 태아와 신생아에게 전달될 수 있는 휘발성 화합물들도 있다. 이런 감각 신호를 통해 자손의 음식 선호도를 형성하고 비만에도 영향을 미친다고 알려졌지만, 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 영양 성분과 무관하게 지방 관련 냄새의 영향을 살펴보기 위한 실험을 했다. 연구팀은 임신한 생쥐를 두 집단으로 나눠 한쪽에는 일반 사료를 다른 한쪽에는 일반 사료와 같은 영양가를 가지고 있지만 베이컨 냄새가 나는 사료를 먹였다. 그 결과, 연구팀은 두 식사 모두 어미의 체중과 태아의 체중 증가가 동일하게 나타났다. 그렇지만, 베이컨 향 음식을 먹은 어미를 둔 새끼들은 자라서 고지방 사료를 먹을 때 일반 사료를 먹은 어미의 새끼보다 체지방 축적과 인슐린 저항성이 더 빠르게 증가했고, 에너지 소비는 적은 것으로 나타났다. 이는 모체의 건강 상태나 모유 성분과는 무관한 것으로 확인됐다. 연구팀은 새끼들의 뇌 활동을 분석한 결과, 베이컨 향 사료를 먹은 어미의 새끼들 뇌 속 보상 회로와 배고픔 관련 신경세포(뉴런) 활동이 변한 것으로 나타났다. 이들은 비만 동물에서 흔히 관찰되는 뇌 활동과 유사한 것으로 나타났다. 즉, 태아 발달 단계에서 베이컨처럼 지방이 많은 음식과 연관된 냄새에 자주 노출되기만 해도 뇌가 음식에 반응하는 방식이 변하고 이후 비만 위험이 증가할 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 소피 스테쿨로룸 막스 플랑크 대사 연구소 교수는 “이번 연구 결과는 생애 초기 감각 경험이 장기적 대사 건강에 영향을 미칠 수 있고, 흔히 만성질환으로 불리는 대사질환에 영향을 미치는 결정적 시기가 존재할 수 있음을 보여준다”며 “생쥐에게서 나타난 연관성이 인간에게도 적용될 수 있는지 추가 연구를 진행할 것”이라고 설명했다.
  • 동물들도 셜록 홈스처럼 추론한다 [사이언스 브런치]

    동물들도 셜록 홈스처럼 추론한다 [사이언스 브런치]

    이미 알고 있는 정보에서 논리적 결론을 도출하는 사고 과정을 ‘추론’이라고 한다. 추론이나 추리는 인간의 고유한 특징이라고 생각하기 쉽지만, 동물도 변화가 빠르고 예측이 어려운 상황에 놓이면 단순히 새로운 환경에 반응하는 것을 넘어, 사람처럼 추론을 통해 생존을 도모한다. 예를 들어 다람쥐는 특정 새소리가 포식자의 소리인지를 지금까지 관찰했던 것을 바탕으로 판단하고, 다음에 비슷한 상황에 놓였을 때 대응 방식을 결정한다. 문제는 동물의 뇌가 이런 추론을 어떤 과정을 거쳐 형성하는지 명확하지 않다는 점이다. 이에 미국 뉴욕대 신경과학센터 연구팀은 동물이 추론할 때 활성화되는 ‘추론 엔진’ 역할을 하는 뇌 부위를 발견했다고 20일 밝혔다. 연구팀이 발견한 부위는 안와전두피질(OFC)로, 동물들이 변하는 상황에 따라 주변 환경에 대한 이해를 할 수 있도록 정보를 축적하고 판단하게 한다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 11월 18일 자에 실렸다. 연구팀은 생쥐에게 소리나 빛 신호를 조절하며 보상 존재와 양을 인식하도록 훈련한 다음, 특정 행동을 하면 물을 마실 수 있도록 급수구가 열리는 실험을 했다. 급수구에서 나오는 물의 양은 5~80㎕(마이크로리터)로 개별적으로 공급되는 양은 다양했지만, 물이 나오는 정도에 따라 낮음, 높음, 그리고 매번 달라지는 혼합 상태로 나뉘었다. 물이 나오는 양은 급수구마다 달랐지만, 일부 물의 양은 공통적이었다. 낮은 상태와 혼합 상태 모두 10㎕가 나왔고, 낮은 상태, 혼합 상태, 높은 상태 모두 20㎕의 물이 나왔다. 연구팀은 어떤 상황에서 어느 정도 물이 나오는지를 숨겨놓고, 동물들이 일련의 시도를 통해 추론할 수 있는지 확인할 수 있게 설계했다. 연구팀은 경제학의 ‘지불 의사’ 과제를 본떠서 만들었다. 사람들이 특정 물품을 얻는데 얼마를 지불할 의사가 있는지 묻는 것으로 이번 연구에서는 쥐들이 시간을 대가로 지불하도록 한 것이다. 쥐들이 추론 능력이 있다면 낮은 상태의 급수구에서 20㎕의 물이 나오는 것을 기다리는 시간보다 높은 상태 급수구에서 같은 양의 물이 나오는 것을 기다리는 시간이 더 짧을 것이라고 연구팀은 가정했다. 그 결과, 쥐들은 적은 양의 물이 필요할 때는 낮은 상태의 급수구를 이용했고, 더 많은 물을 빨리 마셔야 할 때는 높은 상태의 급수구를 이용하는 것이 관찰됐다. 혼합 상태의 급수구는 생쥐들이 한쪽 급수구에 몰린다든지 하는 특수한 상황이 아니면 거의 이용하지 않았다. 같은 양의 물이라도 기다릴 가치가 크거나 적다는 것을 파악한 것이다. 그렇지만, 훈련받지 않은 일반 생쥐는 이런 추론에 이르지 못했다. 그렇지만, 훈련받은 생쥐들도 안와전두피질을 제거하거나, 신호 전달을 차단할 경우 사용할 수 있는 보상을 판단하지 못하는 것이 관찰됐다. 연구팀은 생쥐들의 1만 개 이상의 뉴런 기록을 분석해 안와전두피질이 추론에 직접적으로 관여한다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구를 이끈 크리스틴 콘스탄티노플 교수(신경과학)는 “동물들도 단순히 주변 환경에 반응하는 것만으로는 생존이 쉽지 않다”며 “상황을 객관적으로 보고, 추론해야 하는 것은 신경계가 수행하는 가장 중요하고 복잡한 인지 과정 중 하나로 이번 연구를 통해 동물들도 이 기능을 수행하는 뇌 부위가 있다는 것을 확인했다”고 설명했다. 콘스탄티노플 교수는 “이번 연구 결과는 추론 능력이 저하되는 양극성 장애나 조현병 같은 신경정신 질환의 본질에 접근하는 데 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.
  • 뇌 건강 조절하는 ‘마에스트로’ 단백질 발견

    뇌 건강 조절하는 ‘마에스트로’ 단백질 발견

    성인 기준으로 1.4㎏에 불과한 인간의 뇌는 수천억 개의 신경세포(뉴런)가 시냅스라는 특수한 연결 구조로 소통하고 정보를 처리하며 기억을 저장한다. 시냅스의 신호를 보내는 쪽(시냅스 전 말단)과 받는 쪽(시냅스 후 말단)이 나노미터(㎚) 수준에서 정교하게 정렬되어야 정확한 신호전달이 가능해진다. 고도로 정밀한 신호 전달 시스템을 유지할 수 있게 돕는 뇌 속의 ‘마에스트로’ 단백질이 처음 발견돼 주목받는다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단, 충남대 의대 공동 연구팀은 뇌 속 신경세포 간 정교한 신호전달과 기억 형성에 핵심적 역할을 하는 단백질 ‘카스킨2’(CASKIN2)의 기능을 처음으로 규명했다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 11월 12일 자에 실렸다. 연구팀은 시냅스 전 말단에 있는 ‘카스킨2 단백질’이 흥분성 시냅스의 기능과 강도를 조절하는 핵심 인자라는 것을 확인했다. 카스킨2와 구조가 유사한 카스킨1 단백질은 이런 기능을 수행하지 못하는 점도 밝혀냈다. 특히카스킨2 단백질이 신호를 보내는 신경세포에서만 작동하는 것이 아니라, 신호를 받는 세포의 기능까지 직접 조절하는 것을 확인했다. 카스킨2는 시냅스 사이의 공간을 가로질러 두 신경세포 간 소통 전체를 조율하는 ‘지휘자’(마에스트로) 역할을 한다. 연구팀은 카스킨2 단백질이 ‘PTPσ’라는 단백질과 상호작용을 통해 이 기능을 수행한다는 점도 확인했다. PTPσ가 카스킨2의 특정 부위를 탈인산화하면, 카스킨2가 시냅스 전 말단의 세포 골격 구조를 재배열해 신호를 안정적으로 보낼 수 있게 만든다. 그 결과, 신호를 받는 시냅스 후 말단의 신호 수용체(NMDA 수용체) 기능이 강화돼 신경세포 간 정보 전달이 원활해진다. 연구팀은 이런 단백질의 상호작용이 실제 학습과 기억 형성에도 직접 영향을 미친다는 점을 생쥐 모델 실험으로 확인했다. 기억에 관여하는 뇌 부위인 해마의 신경회로에서 카스킨2나 PTPσ의 기능을 제거한 생쥐는 새로운 장소를 기억하는 ‘공간 인지 기억’ 능력이 뚜렷하게 저하되는 것을 연구팀은 확인했다. 연구팀에 따르면 분자 수준의 단백질 기능이 고등 인지 기능인 학습과 기억의 토대가 된다는 사실을 명확히 보여주는 결과다. 연구를 이끈 고재원 DGIST 교수는 “이번 연구 결과는 시냅스 기능 이상으로 발생하는 알츠하이머병, 자폐 스펙트럼 장애 등 다양한 뇌 질환의 원인 규명과 새로운 치료 전략 개발에 중요한 과학적 단서를 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.
  • 인간 뇌의 비밀 풀 ‘지도’

    인간 뇌의 비밀 풀 ‘지도’

    핵심 역할하는 ‘가바 억제성 뉴런’ 뇌세포 데이터 활용 ‘계통도’ 구축청소년기까지의 뇌세포 발달 확인조현병 등 치료법 개발에 도움 기대 의학자, 뇌과학자, 생물학자 등으로 구성된 대형 연구 컨소시엄이 지금까지 나온 것 중 가장 상세한 포유류 뇌 ‘발달 지도’ 초안을 만드는 데 성공했다. 미국 앨런뇌과학연구소와 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경외과를 중심으로 30여개 대학과 연구기관으로 구성된 ‘뇌 이니셔티브 세포 지도 네트워크’(BICAN)는 인간과 포유류의 발달 중인 뇌에 대한 지도 초안을 과학 저널 ‘네이처’ 11월 6일 자에 6편의 논문으로 공개했다. 이번에 공개된 지도 초안은 단일 세포 및 공간 기술을 결합해 발달 중인 뇌세포 유형이 어떻게 출현하고 다양화하며 조직화하는지를 추적할 수 있게 한다. 이번 연구 결과는 특정 신경 발달 및 정신 질환의 기원을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 인간 뇌는 인체의 중추신경계를 관장하는 가장 복잡하고 중요한 기관이며 수천 가지 서로 다른 세포로 구성된다. 성인 뇌 무게는 1.4~1.6㎏으로 전체 몸무게의 2~3%에 불과하다. 뇌는 신체가 휴식 상태일 때도 전체 에너지 소비량의 20~25%를 사용하는 것으로 알려졌다. 전 세계 아동·청소년의 15%가 인지, 의사소통, 행동, 정신 기능에 심각한 문제를 일으키는 신경발달장애의 영향을 받는다. 실제로 최근 자폐 스펙트럼 장애와 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 진단도 늘어나고 있다. 인간은 다른 동물들과 비교해 뇌 발달 초기 단계가 유독 길다. 따라서 문제가 발생할 수 있는 이 단계를 이해하는 것은 뇌 장애에 대한 이해와 치료에 필수적이다. 뇌세포는 발달 초기 단계에 급속히 변하기 때문에 연구가 쉽지 않다. 그러나 최근 단일 세포 유전체학과 이미징 분야의 발전으로 인해 더 높은 해상도로 이런 역학을 포착할 수 있게 됐다. 우선 BICAN 연구팀은 생쥐의 뇌에서 ‘가바’(GABA) 억제성 신경세포(뉴런)로 불리는 특별한 뇌세포 집단에 초점을 맞췄다. GABA 억제성 뉴런은 뇌에서 브레이크 역할을 해 과도한 활동을 진정시키고 서로 다른 뇌 영역 간 원활한 소통을 돕는다. 사람의 경우는 이 뉴런들이 운동과 기억, 감정 조절에 이르기까지 모든 행동에 핵심 역할을 한다. 연구팀은 120만개 이상 뇌세포 데이터를 활용해 이 세포들이 어떻게 발달하고, 퍼져 나가며, 다른 하위 유형으로 분화하는지에 관한 ‘계통도’를 구축했다. 그 결과 GABA 억제성 뉴런들은 생성된 곳에서 계속 발달하는 것이 아니라 뇌 영역 전체를 가로질러 이동하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 학습, 의사결정, 감정을 담당하는 뇌 영역에서 일부 뉴런이 생성 이후 오랫동안 발달한다는 사실을 발견했다. 발달장애가 있는 아동을 포함해 사람의 뇌는 스스로 재구성되는 기간이 이전에 알려진 것보다 더 길다는 점도 밝혀졌다. 또 다른 연구에서 연구팀은 시각 정보를 처리하는 뇌 영역인 시각 피질에 주목하고, 생쥐 뇌 발달 초기부터 청년기까지 77만개 이상의 개별 세포를 추적해 시각 피질 내 모든 세포 유형의 발달 경로 지도를 만들었다. 그 결과 뇌세포는 기존에 생각했던 것처럼 출생 직후나 유아기에 발달이 완료되는 것이 아니라 청소년기까지 지속적으로 형성되며 발달한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 출생 이후의 경험이 뇌 발달을 촉진한다고 설명했다. 뇌가 오랫동안 회로를 구축하고 정교화하기 때문에 출생 후에도 발달장애 치료가 가능할 수 있다는 것을 의미한다. 연구를 이끈 홍쿠이 젱 앨런연구소 뇌과학 총괄 책임자는 “이번 연구 결과는 다양한 뇌세포 유형이 시간에 따라 어떻게 출현하고 성숙하는지에 대한 상세한 청사진을 제공한다”며 “발달 과정에서 중요한 유전자가 언제, 어디서 활성화되는지 이해함으로써 그 과정의 장애가 자폐 스펙트럼이나 조현병으로 이어지게 되는 메커니즘을 밝혀 낼 수 있을 것”이라고 설명했다.
  • 서울과기대 한효빈 교수팀, 단기기억 용량 제한의 ‘숨겨진 비밀’ 풀었다… 역노화 기술 개발 기대

    서울과기대 한효빈 교수팀, 단기기억 용량 제한의 ‘숨겨진 비밀’ 풀었다… 역노화 기술 개발 기대

    뇌과학 최고 권위 학술지 ‘Neuron’ 게재세타파 이동파, 단기기억 용량·지속시간 관장 규명 방금 외운 전화번호나 주소를 금세 잊어버리는 경험은 누구나 가지고 있다. 인간의 ‘단기기억’(working memory)이 가진 용량과 지속시간의 한계 때문이다. 이처럼 일상에서 빈번하게 발생하는 단기기억의 한계 원인과 그 작동 원리를 국내 연구진이 세계 최고 권위 학술지에 발표하며 주목받고 있다. 서울과학기술대학교는 한효빈 본교 융합교양학부 교수가 얼 밀러(Earl Miller) 미국 MIT 교수, 팀 부쉬만(Tim Buschman) 프린스턴대 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단기기억의 근본적인 제약을 만드는 뇌의 작동 메커니즘을 규명했다고 22일 밝혔다. 이번 연구는 뇌과학 분야 최고 권위 학술지인 ‘뉴런’(Neuron)에 게재될 예정으로(DOI: 10.1016/j.neuron.2025.09.031), 이는 클래리베이트(Clarivate) 최신 JCI 랭킹 기준 신경과학(Neurosciences) 분야 상위 1.43%에 해당하는 세계적 성과라는 게 서울과기대의 설명이다. 연구팀은 단기기억의 한계를 뇌의 비교적 느린 리듬인 세타파(Theta Wave, 4-8 Hz)에서 찾았다. 세타파는 집중과 기억과 관련된 대표적인 뇌파다. 원숭이의 전전두엽에서 신경 활동을 정밀하게 분석한 결과, 단기기억에 담긴 정보가 세타파의 특정 위상(phase)에 맞춰 유지되거나 흐려지는 현상이 발견됐다. 더 나아가 연구팀은 단기기억의 용량과 지속시간을 제한하는 핵심 구조를 밝혀냈다. 세타파가 공간적 정보가 투사되는 뇌 영역(전두안영역)에서 ‘이동파’(traveling wave)의 형태로 나타나며, 이 파동이 단기기억을 표상하는 세포들의 활동을 실시간으로 지휘하고 통제한다는 것이다. 연구팀은 이처럼 세타파가 단기기억 정보가 성공적으로 인출될 수 있는 ‘생리적 조건’을 만들어 시공간적 제약을 형성하는 구조임을 확인했다. 특히, 뇌 자극 실험을 통해 세타파를 인위적으로 조작할 경우 인간의 단기기억을 강화할 수 있는 가능성까지 열었다. 이번 연구는 단기기억을 ‘뇌 어딘가에 저장된 정적인 정보’로 이해하던 기존 관점에서 벗어나, ‘뇌파라는 동역학적 파도 속에서 지속적으로 새로고침되는 과정’으로 이해하는 전환점을 마련했다. 쉽게 비유하면, 음악의 박자에 따라 춤이 매끄럽게 이어지거나 어긋나듯, 단기기억도 뇌의 실시간 상태에 맞춰 그 성능이 달라진다는 의미다. 이러한 발견은 노화, 치매, ADHD(주의력결핍 과잉행동장애)처럼 단기기억 손상과 관련된 신경과학적 메커니즘을 깊이 이해하는 새로운 관점을 제공한다. 나아가 세타 뇌파를 표적으로 한 비침습적 뇌 자극 기술을 활용해 ‘노화를 역행시킬 수 있는 기술’(역노화 기술)의 시발점이 될 수 있다는 점에서 학계의 기대를 모으고 있다. 연구를 주도한 한 교수는 “단기기억은 흔히 책상에 비유된다. 뇌는 방대한 정보를 저장할 수 있지만, 한 번에 꺼내 살펴볼 수 있는 양은 책상 위에 펼칠 수 있는 책처럼 극히 제한적”이라며 “이번 연구는 그 책상이 어디에 있고 어떻게 관찰할 수 있는가에 대한 답을 제공하며 단기기억의 생물학적 실체를 밝혀냈다는 점에서 큰 의의가 있다”고 설명했다. 한 교수는 또한 “역노화 기술 개발을 위한 인간 임상실험 준비를 대부분 마쳤다”고 밝혀 향후 연구 확장에 대한 기대를 높였다. 이번 연구는 산업자원통상부 산업기술알키미스트 사업, 한국연구재단 우수신진연구(씨앗) 사업 및 서울과기대 교내연구비의 지원을 받아 수행됐다.
  • “남편 안락사 도운 게 죄인가요” 자살방조 10개월 조사받은 英여성

    “남편 안락사 도운 게 죄인가요” 자살방조 10개월 조사받은 英여성

    스위스서 남편 마지막 함께한 뒤 자수英경찰 불기소 처분 “공익에 부합 안해” 남편의 안락사를 위해 스위스에 함께 간 영국 여성이 자수한 지 10개월 만에 불기소 처분을 받았다고 19일(현지시간) 가디언 등 현지 매체들이 전했다. 영국 노스요크셔 경찰은 지난주 왕립검찰청(CPS)이 루이스 섀클턴(59)에 대해 자살 조력 증거가 있다고 봤지만 기소하는 것은 공익에 부합하지 않는다고 결론 내렸다고 밝혔다. 잉글랜드와 웨일스에서는 자살 조력이 최대 14년의 징역을 선고받을 수 있는 범죄다. 북아일랜드에도 유사한 처벌이 있다. 스코틀랜드에서는 구체적으로 자살 조력 처벌 조항은 없지만, 누군가의 죽음을 도우면 과실치사로 기소될 수 있다. 루이스의 남편 앤서니는 2018년 운동뉴런질환(Motor Neuron Disease) 진단을 받고 6년 뒤 스위스 취리히에 있는 조력사망 단체 디그니타스에서 삶을 마감하기로 결심했다. 운동뉴런질환은 뇌와 척수의 운동신경 세포가 점차 손상돼 근육이 약해지고 위축되는 퇴행성 신경계 질환이다. 루이스는 생전 남편의 상태가 악화해 음식을 삼키다가 질식할 정도였다고 전했다. 앤서니는 생애 마지막 몇 년을 아내와 함께 아이슬란드, 미국 뉴욕 등을 여행하면서 사진을 찍는 버킷리스트를 채우며 보냈다. 병세가 악화해 휠체어를 타야 했을 때, 그는 스스로 목숨을 끊는 것이 “내 유일한 선택지”라고 아내에게 털어놨다. 루이스는 “남편은 내가 곤란한 상황에 처하는 걸 원치 않았기에 스위스에 같이 가는 것을 거부했다. 그러나 나는 무조건 같이 갈 생각이었다. 남편을 혼자서 죽게 둘 수는 없었다”고 했다. 지난해 12월 루이스는 남편이 평화로운 죽음을 맞이하게 돼 안도감을 느꼈으며, 마지막 순간 두 사람은 함께 웃었다고 회상했다. 루이스는 영국으로 돌아온 뒤 법률 자문을 받고 곧바로 경찰에 자수했다. 조사를 받는 수개월 동안 그는 압수된 남편의 태블릿 PC 등을 열어볼 수 없었다. 사건이 불기소로 종결된 후 루이스는 태블릿 PC에 남편이 남긴 편지를 열어봤다. 루이스는 “그 안에는 나를 위로하고 안심시키려는 메시지가 있었다. 남편이 나를 얼마나 사랑하는지, 내가 얼마나 힘들지 알고 있다는 것을 말하고 있었다”고 했다. 루이스는 현행법 개정의 필요성을 역설했다. 현재 영국에서는 조력 자살을 합법화하는 법안이 지난 6월 하원을 통과했다. 그러나 상원에서 상력한 반대에 부딪히며 계류된 상황이다. 루이스는 “(가족의 죽음으로) 절망적으로 슬픔에 빠진 사람들이 경찰 조사를 받는 것을 막아야 한다. 이것은 납세자들의 세금을 낭비하는 일”이라며 “만약 남편이 집에서 죽었다면 나는 슬픔에 빠진 미망인으로 당국의 지원을 받게 됐을 것이다. 남편이 스위스에 가서 죽었다는 이유로 저는 범죄자 취급을 받았다”고 주장했다.
  • “자폐증, 인류 진화의 자연스러운 과정일 수 있다”…美 연구진 발표

    “자폐증, 인류 진화의 자연스러운 과정일 수 있다”…美 연구진 발표

    최근 미국 연구진이 자폐증이 인류 진화 과정의 자연스러운 결과일 수 있다는 새로운 가설을 제시해 학계의 주목을 받고 있다. 29일(현지시간) 영국 데일리메일에 따르면 미국 스탠퍼드대학교 연구팀은 학술지 ‘분자생물학과 진화(Molecular Biology and Evolution)’에 발표한 논문에서 인간의 대뇌 피질 바깥층에 가장 풍부한 ‘L2/3 IT 뉴런’이라는 신경세포가 다른 포유류에 비해 인간에게서 유독 빠르게 진화했다는 사실을 발견했다고 밝혔다. 연구에 따르면 이 빠른 진화 과정에서 자폐증 및 정신분열증과 관련된 유전자들의 발현이 현저히 하향 조절되는 현상이 나타났다. 이는 해당 유전자들의 발현이 낮아지는 방향으로의 진화가 역설적으로 자폐증의 위험을 높이는 결과를 가져왔을 수 있다는 가설을 뒷받침한다. 연구팀은 이러한 극적인 유전자 변화가 환경 변화나 생존 경쟁에 맞춰 종이 변화하는 진화의 핵심 메커니즘인 ‘자연선택’에 의해 주도됐을 가능성이 높다고 분석했다. 다만 이러한 변화가 인류에게 구체적으로 어떤 이점을 주었는지에 대해서는 아직 명확하지 않다고 덧붙였다. 연구를 이끈 알렉산더 스타(Alexander Starr) 박사는 “우리의 연구 결과는 인간의 뇌를 매우 독특하게 만든 유전적 변화 중 일부가 동시에 인간의 신경다양성을 더 높이는 방향으로 작용했음을 시사한다”고 설명했다. 자폐증의 정확한 원인은 아직 불분명하지만, 이번 연구는 자폐증의 높은 유병률이 인류 두뇌 진화의 역사와 관련이 있을 수 있다는 새로운 관점을 제공한다. 자폐증은 사회적·정서적 의사소통 기술 등에 어려움을 겪는 상태로 질병이 아니며 태어날 때부터 가지고 있는 특성이다. 세계보건기구(WHO)는 전 세계적으로 어린이 100명 중 약 1명이 자폐증을 앓고 있는 것으로 추정하고 있으며, 영국에서는 36명 중 1명꼴로 자폐 스펙트럼 장애를 가진 것으로 파악된다. 최근 몇 년간 자폐증 진단이 증가하는 추세에 대해 과잉 진단인지 실제 환자 수의 증가인지에 대한 전문가들의 의견은 분분한 상황이다. 영국 국민보건서비스(NHS)의 최신 통계에 따르면 2024년 12월 기준 영국에서 자폐증 평가를 기다리는 18세 미만 아동은 약 13만명으로, 이는 2019년 12월 2만명에서 6배 이상 급증한 수치다. 전문가들은 이러한 수요 급증을 시스템이 따라가지 못하면서 청소년들이 ‘보이지 않는 위기’에 직면해 있다고 경고해왔다. 앞서 지난 22일 트럼프 미국 대통령이 백악관 기자회견에서 “임신 중 타이레놀 복용이 자폐증 위험을 높인다”며 사용 제한을 권고해 논란이 커지고 있다. 트럼프 대통령은 미 식품의약청(FDA)을 통해 의사들에게 ‘임신 중 타이레놀 복용은 자폐증 위험을 매우 높일 수 있다’고 통보할 계획이라고 밝혔다. 이후 FDA는 실제로 타이레놀 제품 라벨에 경고 문구를 보강하는 절차에 착수했다. 그러나 세계보건기구(WHO)는 24일 트럼프 대통령의 주장에 대해 정면 반박했다. 타릭 야사레비치 WHO 대변인은 “자폐증과 아세트아미노펜의 역할에 대해 인과적 결론을 도출하는 것은 신중해야 한다”고 말했다. 그는 “일부 연구에서 태아기 아세트아미노펜 노출과 자폐증의 연관 가능성을 시사했지만, 여러 연구에서는 연관성을 발견하지 못했다”며 “연관성이 강했다면 여러 연구에서 일관되게 관찰됐을 것”이라고 설명했다. 국내 식품의약품안전처도 25일 임신부의 타이레놀 복용에 대해 “기존 지침대로 전문가와 상의 후 복용 가능하다”는 입장을 냈다. 식약처는 “임신 초기 38℃ 이상 고열이 지속되면 태아 신경계에 영향을 미칠 수 있다”며 “증상이 심할 경우 아세트아미노펜 성분 해열·진통제를 복용할 수 있다”고 밝혔다. 다만 복용량은 하루 4000mg을 넘지 않도록 하고, 개인별 의료 상황이 다를 수 있으므로 의약 전문가와 반드시 상의해야 한다고 당부했다. 식약처는 이어서 “현재 타이레놀 등 아세트아미노펜 성분 의약품의 국내 허가 사항에는 임신 중 복용과 자폐증 간 연관성에 대한 내용이 없다”고 강조했다.
  • [책꽂이]

    [책꽂이]

    이토록 아름다운 뇌(래리 스완슨 외 5명 지음, 정지인 옮김, 정재승 감수, 아몬드) 뇌는 인간의 사고, 감정, 행동을 좌우하는 중심 기관이다. 그래서 뇌를 안다는 것은 인간을 이해한다는 것과 같다. 신비로운 뇌의 비밀을 파헤치기 위해 많은 과학자가 연구에 뛰어들고 있는 이유이기도 하다. 가장 선봉에 섰던 이가 바로 스페인 출신 의사 과학자로 ‘신경과학의 아버지’라 불리는 산티아고 라몬 이 카할 박사다. 그는 뇌가 개별 세포로 이뤄져 있다는 ‘뉴런주의’를 제창해 1906년 노벨생리의학상을 수상했다. 책에는 카할 박사가 그린 대표적인 그림 ‘대뇌 피질의 피라미드 뉴런’부터 한번도 공개되지 않은 도해까지 80여점의 그림이 실려 있다. 219쪽, 4만 7000원. 우리는 우리가 놀랍지 않다(이슬기 지음, 틈새의시간) 지난해 12월 3일 비상계엄 내란 직후 광장을 이끌어 간 중요한 축은 102030 여성들이었다. 이 책은 역사적 현장에서 선봉에 섰던 여성 10인의 인터뷰로 광장 이후의 경로를 추적하고 비전을 보여 준다. 여성의 눈으로 세상을 읽고 쓰는 칼럼니스트인 저자는 다양한 목소리를 통해 광장과 일상의 차이를 지우고, 삶 자체가 대의정치의 문턱을 낮출 수 있는 정치가 될 수 있다는 점을 설득력 있게 보여 주며, “광장은 닫혀도 정치력은 이전된다”고 강조한다. 296쪽, 2만원. 대항해시대의 동남아시아(앤서니 리드 지음, 박소현 옮김, 글항아리) ‘동남아시아’라고 부르는 지역을 자세히 살펴보면 언어, 문화, 종교가 너무 다양해 지리적 기준으로 묶어서 생각해도 될까 싶을 정도다. 그렇기 때문에 왕조나 거대 종교에서 눈을 돌려 평범한 동남아시아인의 생활상을 살펴보는 것이 이 지역을 이해하는 데 훨씬 도움이 된다. 저자는 대항해시대에 세계인에게 알려진 동남아시아를 서양사의 배경이나 희생의 땅으로만 보는 것은 동남아시아 지역을 제대로 볼 수 없게 한다고 지적한다. 976쪽, 5만 8000원. 사랑으로 읽는 세계사(에드워드 브룩 히칭 지음, 신솔잎 옮김, 현대지성)사람을 포함한 동식물은 모두 번식한다. 동물과 달리 인간은 번식 이전에 ‘사랑’이라는 단계를 거쳐야 한다. 과연 사랑은 뭘까, 사랑이 기록에 남은 것은 언제부터일까. 책은 그 해답을 찾기 위해 1만년 전 선사시대를 시작으로 그리스·로마 시대, 중국, 인도 고대 문명을 지나 중세와 근대를 거쳐 현대까지 샅샅이 살핀다. 하트의 기원, 사랑 노래의 역사, 시대별 키스 등 사랑에 관한 흥미진진한 이야기를 만날 수 있다. 328쪽, 2만 8000원.
  • 줄기세포 이식했더니 뇌졸중 걸린 쥐가 제대로 걸었다

    줄기세포 이식했더니 뇌졸중 걸린 쥐가 제대로 걸었다

    성인 4명 중 1명은 일생 동안 뇌졸중을 겪는다. 그중 절반은 내출혈이나 산소 공급 부족으로 뇌세포가 돌이킬 수 없을 정도로 파괴돼 신체 마비에 따른 운동 능력 소실이나 언어 장애와 같은 후유증이 남는다. 이러한 손상을 뇌졸중 이전의 상태로 회복시키는 치료법은 현재로선 없다. 그러나 스위스 취리히 대학교 연구진이 쥐 실험에서 뇌졸중 환자의 뇌세포를 복구하는 데 성공해 치료 가능성이 열렸다. 취리히대 재생의학연구소 신경퇴행 그룹 크리스티안 타켄버그 과학부장이 이끄는 연구진은 미국 서던캘리포니아 대학교 연구진과 공동 연구를 통해 신경줄기세포가 뇌 조직을 재생하는 잠재력이 있음을 입증하는 논문을 발표했다. 해당 논문은 네이처 커뮤니케이션즈에 지난 16일 게재됐다. 연구진은 신경계의 다양한 세포 유형을 형성할 수 있는 인간 신경줄기세포를 신경전구세포(NPC)라는 특수 뇌세포로 배양해 뇌졸중을 겪은 쥐의 뇌에 이식했다. 실험에 사용된 28마리의 쥐는 인간 줄기세포에 거부 반응을 보이지 않도록 유전자 변형된 상태였다. 28마리 중 11마리에 25만개의 NPC가 투여됐고, 나머지 쥐(대조군 11마리, 위약 대조군 4마리)에는 세포 없이 부형제 용액만 투여됐다. 이식된 세포는 5주 이상 생존했으며 주변 뇌 조직과 상호작용해 치유를 촉진하는 것으로 나타났다. 타켄버그는 “이식된 세포 대부분 뉴런으로 전환돼 이미 존재하는 뇌세포와도 소통하는 것을 확인했다”고 밝혔다. 5주 후 세포를 이식받은 쥐와 아닌 쥐 사이의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 정밀 사다리 걷기 시험에서 치료를 받지 않은 쥐들은 뇌졸중 후유증과 같이 비틀거렸지만, 세포를 이식받은 쥐들은 건강한 쥐에 가까운 성적을 보였다. 이식된 세포의 약 78%가 성숙한 뉴런으로 발달했고, 이 중 거의 절반이 GABA성 인터뉴런으로 발달했다. 이는 뇌졸중으로 인해 흔히 소실되며, 지속적인 장애와 관련된 뉴런 유형이다. 연구진은 이식된 세포가 단순히 손상된 뉴런을 대체하는 것 외에도 뇌 회복에 어떤 영향을 미치는지 밝혀냈다. 분석 결과 이식된 세포는 기존 뇌 조직과 여러 전달 경로를 통해 소통했고, 이러한 상호작용은 뇌 기능의 광범위한 개선과 연관돼 있었다. 치료를 받은 쥐는 손상된 부위의 혈관 성장이 더 강했고, 염증 신호가 감소했으며, 혈액-뇌 장벽 기능이 더 안정적이었다. 또 뇌실하대라는 영역에서 새로운 뉴런을 생성하는 뇌 자체 줄기세포를 자극하는 것으로 나타났다. 연구진은 이식된 세포가 조정자처럼 작용해 손상된 신경 세포를 대체하는 동시에 뇌의 자연적인 복구 메커니즘을 촉진한다는 결론을 내렸다. 이 연구는 뇌졸중을 겪고 운동 능력이나 언어 능력이 손상된 환자를 치료할 가능성을 제시한다. 그러나 이 접근법을 사람에게 적용하기까지는 여전히 여러 걸림돌이 남아 있다. 실험을 위해 쥐의 면역 기능을 변형시켜 인간 줄기세포에 거부 반응을 일으키지 않도록 했는데, 이는 실제 환자에게서 면역 거부 반응이 일어날 수도 있다는 뜻이 된다. 또 이 연구에서는 이식된 세포에서 발달한 뉴런이 뇌의 기존 조직과 기능적으로 완전히 연결을 형성했는지 직접적으로 증명하지 못했다. 세포를 이식받은 쥐의 운동 능력이 향상됐다고는 하나 다른 여타 뇌 기능이 정상 작동하고 있는지는 좀 더 면밀한 연구가 필요하다는 것이다. 그럼에도 이 연구는 기존보다 장점이 분명하다. 신경전구세포는 유전자 변형 없이 표준화된 임상 절차를 통해 생성했기 때문에 의료용 생산에 적합하다. 또 문제 발생 시 신경전구세포를 제거하는 스위치를 포함해 안전 기능도 내장했다. 논문 저자들은 안전성에 대한 후속 연구가 성공한다면 향후 5~7년 안에 인체 임상 시험에 돌입할 수 있을 것으로 보고 있다.
  • ‘이 음식’ 단 4일 먹었더니 기억력 손상됐다…美 연구진도 놀랍다는데

    ‘이 음식’ 단 4일 먹었더니 기억력 손상됐다…美 연구진도 놀랍다는데

    정크푸드를 단 며칠만 섭취해도 뇌의 기억력이 급격히 저하되고 치매나 알츠하이머 같은 뇌 질환 발병 위험이 증가한다는 연구 결과가 발표됐다. 다만 간헐적 단식을 하면 이런 악영향을 되돌릴 수 있는 것으로 밝혀졌다. 15일(현지시간) 뉴욕포스트 등에 따르면 미국 노스캐롤라이나대(UNC) 의과대학 연구팀은 치즈버거, 감자튀김, 아이스크림 등 초가공식품을 며칠간 섭취하면 ‘CCK 중간뉴런’이라는 특정 뇌세포가 과도하게 활성화돼 뇌의 당 대사 과정이 교란된다는 사실을 규명했다고 발표했다. 해당 연구 성과는 지난 11일 국제학술지 ‘뉴런’에 발표됐다. 연구팀은 실험용 쥐에게 서구식 고지방 식단을 먹였다. 그 결과 비만이 나타나기도 전인 불과 4일 만에 쥐들의 CCK 중간뉴런이 비정상적으로 활성화되는 현상이 포착됐다. 이번 연구에 참여한 후안 송 약리학 교수는 “식단과 신진대사가 뇌 건강에 영향을 준다는 사실은 이미 알려져 있었지만, 해마 부위의 CCK 중간뉴런이라는 특정하고 민감한 뇌세포군이 고지방 식단에 단기간만 노출돼도 즉각 손상된다는 건 예측하지 못했다”고 밝혔다. 이어 그는 “포도당 공급이 줄어들자 이 세포들이 빠르게 반응하며 활동 패턴을 바꿨고, 놀랍게도 이런 변화만으로 기억력이 손상되기에 충분했다”고 전했다. 반면 일정 기간 공복을 유지하는 간헐적 단식은 고지방 식단의 악영향을 상쇄하는 것으로 나타났다. 간헐적 단식은 CCK 중간뉴런을 진정시키고 기억 기능을 개선했다. 단식 상태에서는 인체가 포도당 대신 체내 지방을 연소해 에너지원으로 활용한다. UNC 연구팀은 포도당 공급을 정상 궤도에 올리고 ‘PKM2’ 효소 단백질의 활성과 생성을 억제하는 것이 CCK 중간뉴런을 본래 상태로 되돌리는 핵심 요인이라고 밝혔다. 연구진은 향후 고지방 식단이 가장 대표적인 치매 질환인 알츠하이머병 진행에 미치는 구체적인 메커니즘을 심층 분석할 예정이다. 아울러 뇌의 포도당 균형을 유지하는 특별한 식단이 뇌 질환 예방 효과를 갖는지도 집중적으로 검증할 계획이라고 밝혔다.
  • 80대 노인 뇌 해부했더니 “30대보다 젊었다”…‘슈퍼 노인’의 비밀

    80대 노인 뇌 해부했더니 “30대보다 젊었다”…‘슈퍼 노인’의 비밀

    80대 이상의 초고령인데도 50~60대 수준의 인지 능력과 기억력을 유지할 정도로 ‘젊은 뇌’를 가지고 있는 노인을 ‘슈퍼 에이저(super ager·슈퍼 노인)’라 한다. 최근 미국의 한 대학이 이들 슈퍼 에이저의 뇌를 해부해 공통점을 찾아내 주목을 받고 있다. 미 NBC 등에 따르면 지난 25년동안 슈퍼 에이저들을 연구해온 노스웨스턴대 파인버그 의대 메술람 인지신경학·알츠하이머 연구소는 지난 7일 슈퍼 에이저 79명의 뇌를 해부한 결과 “이들이 슈퍼 에이저가 된 두 가지 메커니즘이 있었다”고 밝혔다. 연구소는 2000년부터 연구에 참가한 슈퍼 에이저들을 대상으로 생활 방식 조사와 인지능력 조사, 뇌 스캔 등을 진행해왔으며, 이들 중 사후 뇌 기증에 동의한 79명에 대해 뇌를 해부했다. 연구진은 이들의 뇌에서 알츠하이머병의 진행에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 아밀로이드 플라크(찌꺼기)와 타우 단백질의 엉킴 등을 살폈는데, 대부분의 사람에게서 이같은 문제를 찾아볼 수 없었다는 게 연구진의 설명이다. 연구 논문의 저자인 산드라 와인트라우브 박사는 “이들의 뇌는 ‘저항’과 ‘회복탄력성’이라는 두 가지 특징이 있었다”면서 “아밀로이드 플라크와 타우 단백질 엉킴이 생기지 않거나, 생기더라도 뇌에 아무 영향을 미치지 않았다”고 말했다. 알츠하이머로 이어지는 ‘플라크’ 적어이들은 또한 뇌의 외층인 ‘피질’이 젊은 성인보다 더 건강했다고 연구진은 설명했다. 대뇌 반구의 바깥층을 감싸고 있는 피질에는 신경세포들이 모여있는데, 감각과 운동은 물론 기억과 상상, 학습 등 고도의 정신 활동을 수행한다. 노인들은 대뇌 피질의 두께가 감소해 인지 능력이 떨어지기 마련이지만, 연구진은 이들 슈퍼 에이저의 대뇌 피질이 얇아지기는 커녕 일부 부분에서는 젊은 성인보다 두껍기까지 했다고 설명했다. 또 이들의 뇌에서는 사회적 지능과 관련된 ‘폰 이코노모 뉴런’과 기억력을 담당하는 내후각 피질 신경세포도 더 많았다고도 연구진은 덧붙였다. 연구진은 슈퍼 에이저들의 뇌를 연구해 알츠하이머와 치매 등의 질환을 지연 및 예방할 수 있는 방법을 찾는 데 활용할 수 있다고 기대한다. 또한 슈퍼 에이저들은 뇌 뿐 아니라 생활 습관이나 태도에서도 차이점을 드러낸다고 연구진은 설명했다. 평소 사교적인 생활 태도를 갖추고 활발한 대인 관계를 유지하는 것이 슈퍼 에이저들의 특징이라는 설명이다. 해당 논문은 알츠하이머 협회 저널에 공개될 예정이라고 노스웨스턴대는 덧붙였다.
  • “나도 게임업체 님블 본사에 폭탄 설치했다” 협박 글 작성자, 결국

    “나도 게임업체 님블 본사에 폭탄 설치했다” 협박 글 작성자, 결국

    게임사 넵튠의 자회사 님블뉴런 본사 건물에 폭탄을 설치했다는 글을 올린 작성자가 경찰에 붙잡혔다. 서울 종로경찰서는 공중협박 혐의로 30대 남성 A씨를 검거해 조사 중이라고 8일 밝혔다. 앞서 한 온라인 커뮤니티에는 “나도 님블 본사에 폭탄 설치했다”는 게시글이 올라왔으며 이를 본 네티즌이 경찰에 신고했다. 경찰은 이날 새벽 신고를 접수한 뒤 A씨의 인적 사항을 특정해 소재를 파악하던 중 A씨가 오전 11시 30분쯤 종로서를 찾아 범행을 자수했다고 전했다. 경찰은 오전 2시 35분쯤 경찰특공대를 투입해 경기 성남시 분당구 수내동에 있는 건물 내부를 수색했으나 위험물은 발견되지 않았다. 경찰 관계자는 “실행 의사가 없더라도 위해성 게시글을 올리는 것은 국민 불안을 야기하는 중대한 범죄”라며 “경찰은 엄정하게 처리할 것”이라고 말했다. 앞서 지난 5일에는 서울 신세계백화점 본점에 폭발물을 설치했다는 내용의 온라인 협박 글을 게시한 중학생과 비슷한 글을 올린 20대가 제주와 경남 하동에서 잇따라 검거됐다.
  • “팔 붙잡고 안 놔줬다”…문어가 남긴 멍자국, 체험형 수족관 사고 논란

    “팔 붙잡고 안 놔줬다”…문어가 남긴 멍자국, 체험형 수족관 사고 논란

    텍사스의 한 수족관에서 6세 아이가 거대 문어에게 붙잡혀 팔 전체에 멍이 드는 사고가 발생했다. 지난 1일(현지시간) 미국 뉴욕포스트 등은 미국 텍사스주 샌안토니오 수족관에서 6세 남자아이가 체험형 수조에 있던 문어에 팔을 붙잡혀 5분 가까이 움직이지 못하는 사고가 일어났다고 보도했다. 지난 어머니 브리트니 타린은 당시 체험형 수족관 근처에 직원이 상주하고 있지 않았으며, 문어에게 붙잡힌 아이가 도움을 요청하며 소리를 지르자 뒤늦게 직원 3명이 나타나 겨우 문어를 떼어냈다고 설명했다. 사고 이후 팔 전체에는 문어의 원형 흡착판 모양의 멍이 어깨까지 남아있다며 사진을 공개했다. 또“아이가 문어와 접촉하기 전에 문어가 어떤 행동을 보일지 수족관으로부터 어떤 주의사항도 들은 적이 없다”고 덧붙였다. 이 문어는 ‘큰태평양문어’로, 북태평양 전역에 살고 있는 대형 문어다. 이 문어는 300억 개 뉴런이 있으며 높은 지능을 보유, 도구 사용 능력을 지녔다고 알려졌다. 문어 생물학자 메그 민들린은 문어가 팔을 사용해 주변 환경을 감지하고 탐험하며, 흡착판에 있는 미각 센서를 사용해 주변에서 무슨 일이 있는지 이해한다고 설명한다. 수족관 측은 이 문어가 팔마다 200개 빨판을 가지고 있어 최대 약 317kg(700파운드) 무게까지 들어올 수 있어 물건이나 사람을 옮길 수 있다고 설명한다. 타린은 이 사건을 소셜미디어(SNS) 틱톡에 공개해 수족관 측의 미온적인 대응과 관리 소홀 등을 지적했다. 그는 영상에서 “한 직원이 문어가 빨아들이는 행동을 ‘문어 키스’라고 말했고, 이 종은 독이 있지만 물지는 않는다고 말했다”고 주장했다. 이에 샌안토니오 수족관 측은 공식 입장문을 내고 “이 문어는 공격적 행동을 보인 적 없으며, 당시 상황은 호기심으로 인한 접촉이었다”라고 설명했다. 또한 “당시 아이가 직원과 보호자의 감독 없이 문어가 살고 있는 서식지 안으로 손을 뻗었다”라며 보호자의 관리 소홀을 지적했다. 마지막으로 “의료 지원을 제안했으나 어머니가 거부했다”며 “사건 당시 보호자가 사건 보고서를 작성해 서명했다”고 말했다. 이 사건이 일어난 이후 해당 수족관에서 틱톡 계정을 통해 “문어가 남긴 멍은 해롭지 않으며, 완전히 사라지려면 1~2주가 걸린다”고 설명하는 영상을 게시했다.
  • 6세 남아 팔에 얼룩덜룩 멍자국, 범인은?…미국 체험형 수족관 사고

    6세 남아 팔에 얼룩덜룩 멍자국, 범인은?…미국 체험형 수족관 사고

    텍사스의 한 수족관에서 6세 아이가 거대 문어에게 붙잡혀 팔 전체에 멍이 드는 사고가 발생했다. 지난 1일(현지시간) 미국 뉴욕포스트 등은 미국 텍사스주 샌안토니오 수족관에서 6세 남자아이가 체험형 수조에 있던 문어에 팔을 붙잡혀 5분 가까이 움직이지 못하는 사고가 일어났다고 보도했다. 지난 어머니 브리트니 타린은 당시 체험형 수족관 근처에 직원이 상주하고 있지 않았으며, 문어에게 붙잡힌 아이가 도움을 요청하며 소리를 지르자 뒤늦게 직원 3명이 나타나 겨우 문어를 떼어냈다고 설명했다. 사고 이후 팔 전체에는 문어의 원형 흡착판 모양의 멍이 어깨까지 남아있다며 사진을 공개했다. 또“아이가 문어와 접촉하기 전에 문어가 어떤 행동을 보일지 수족관으로부터 어떤 주의사항도 들은 적이 없다”고 덧붙였다. 이 문어는 ‘큰태평양문어’로, 북태평양 전역에 살고 있는 대형 문어다. 이 문어는 300억 개 뉴런이 있으며 높은 지능을 보유, 도구 사용 능력을 지녔다고 알려졌다. 문어 생물학자 메그 민들린은 문어가 팔을 사용해 주변 환경을 감지하고 탐험하며, 흡착판에 있는 미각 센서를 사용해 주변에서 무슨 일이 있는지 이해한다고 설명한다. 수족관 측은 이 문어가 팔마다 200개 빨판을 가지고 있어 최대 약 317kg(700파운드) 무게까지 들어올 수 있어 물건이나 사람을 옮길 수 있다고 설명한다. 타린은 이 사건을 소셜미디어(SNS) 틱톡에 공개해 수족관 측의 미온적인 대응과 관리 소홀 등을 지적했다. 그는 영상에서 “한 직원이 문어가 빨아들이는 행동을 ‘문어 키스’라고 말했고, 이 종은 독이 있지만 물지는 않는다고 말했다”고 주장했다. 이에 샌안토니오 수족관 측은 공식 입장문을 내고 “이 문어는 공격적 행동을 보인 적 없으며, 당시 상황은 호기심으로 인한 접촉이었다”라고 설명했다. 또한 “당시 아이가 직원과 보호자의 감독 없이 문어가 살고 있는 서식지 안으로 손을 뻗었다”라며 보호자의 관리 소홀을 지적했다. 마지막으로 “의료 지원을 제안했으나 어머니가 거부했다”며 “사건 당시 보호자가 사건 보고서를 작성해 서명했다”고 말했다. 이 사건이 일어난 이후 해당 수족관에서 틱톡 계정을 통해 “문어가 남긴 멍은 해롭지 않으며, 완전히 사라지려면 1~2주가 걸린다”고 설명하는 영상을 게시했다.
  • 사이코패스-일반인 구분 가능?…美연구진, ‘뇌 구조 차이’ 발견

    사이코패스-일반인 구분 가능?…美연구진, ‘뇌 구조 차이’ 발견

    과학자들이 폭력성을 동반하는 이상심리 소유자인 ‘사이코패스’와 일반인을 구분하는 차이점을 알아냈다고 주장했다. 7일(현지시간) 영국 일간 데일리메일에 따르면 미 펜실베이니아대 연구진은 사이코패스가 왜 극도로 불안한 방식으로 생각하고 느끼고 행동하는지를 설명할 수 있는 뇌 구조의 극명한 차이를 발견했다. 연구진은 사이코패스 진단 검사 점수가 높은 성인 남성 39명과 대조군의 뇌를 스캔한 이미지를 비교해 편도체에서 눈에 띄는 손상을 찾아냈다고 ‘유럽 정신의학·임상신경과학 아카이브’(European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience) 최근호에 발표했다. 편도체는 두려움과 분노, 감정 인식을 조절하는 데 도움이 되며, 인간이 사회인으로 기능하는 기반이 된다. 이 연구에서는 특히 사이코패스 성향이 높은 사람들의 경우 운동과 학습을 제어하는 기저핵(basal ganglia), 신체의 감각 중계소인 시상(thalamus), 운동 기능을 조정하는 데 도움이 되는 소뇌(cerebellum)에서 수축한 영역이 발견됐다. 가장 눈에 띄는 변화는 정서 조절과 충동 억제, 사회적 행동을 관장하는 영역인 안와전두피질(OFC)과 섬엽 영역이었다. 연구진은 “거짓말을 하거나 화를 내고 또는 다른 사람을 해치는 것을 막아주는 뇌의 부분이 눈에 띄게 손상된 것”이라면서 사이코패스가 겪는 특성이라고 설명했다. 심지어 공감과 죄책감, 도덕적 추론과 관련한 뇌 영역 간의 연결도 약해졌다고 나타났는데, 이는 사이코패스의 냉담한 행동이 단순한 성격 문제가 아니라 ‘신경 회로 배선’(neural wiring)에 깊이 뿌리박혀 있을 수 있음을 시사한다고 연구진은 지적했다. 속임수나 조작 같은 일부 특성은 삶의 경험으로 형성될 가능성이 있다고 알려져 있다. 그러나 이번 연구에서 나타난 뇌 차이는 사이코패스가 왜 그렇게 행동하는지에 대한 생물학적 근거를 제시한다고 데일리메일은 짚었다. 연구진은 이번 연구가 극단적인 반사회적 행동할 위험이 있는 개인을 식별하고 새로운 치료 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있다고 주장하고 있다. 사이코패스는 종종 표정을 통해 감정을 표현하지 못하므로 차갑거나 무관심하거나 불안할 정도로 얄팍하게 보인다. 이들의 충동적인 행동은 연구에서 발견된 신경학적 이상에서 비롯되는데 이는 전 세계 인구의 1% 미만이 사이코패스이지만 교도소에 갇힌 사람들의 20%가 사이코패스 성향을 보이는 이유를 설명한다. 이번 연구에서는 사이코패스 성향의 사람들 대부분이 폭력적인 범죄를 저지르는 것은 아니지만, 60%는 일상적인 대화에서 거짓말을 하고 40~60%는 교통 속도 제한을 무시하며, 10%는 불법 약물을 사용한 것으로 나타났다. 과거 연구에서는 사이코패스가 다른 사람을 관찰해 행동을 모방하고 학습하는 데 도움이 되는 뇌의 일부인 거울 뉴런 체계가 제대로 기능하지 못하는 것으로도 나타났다. 이는 대부분 사람은 누군가가 울거나 고통받는 모습을 보면서 본능적으로 공감을 배우지만 사이코패스는 아무것도 느끼지 못할 수도 있다는 것이다. 심리학자들은 정신병질 점검표(Psychopathy Checklist)라는 사이코패스 진단 도구를 사용해 특성을 평가하고 점수를 매긴다. 그렇다고 해서 사이코패스로 진단받은 많은 사람이 감옥에 가거나 치료 대상이 되는 것은 아니다. 그들 역시 주변 환경에 녹아들 수 있다. 정서적인 감정을 흉내 내고 위험한 충동을 감추고 사회에서 눈에 띄지 않게 살아가는 법을 배운다. 지난 3월에는 사이코패스가 사디즘(가학 성애)과 연관성이 있다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 사디즘은 다른 사람에게 고통이나 괴로움, 또는 굴욕감을 안겨줘 쾌감을 얻는 것인데, 온라인에서 사람들을 트롤링(다른 사람을 화나게 해 관심을 끄는 행위)하고, 비디오 게임 캐릭터를 죽이고, 벌레를 죽이고, 부두 인형에 핀을 꽂는 행위도 사디즘에 해당한다. 당시 네덜란드 마스트리흐트대 연구진은 실험을 통해 사람들이 다른 사람을 놀라게 하거나 벌레에 해를 끼치려는 의지가 생각보다 강하다는 점을 발견하고 사디즘이 알려진 것보다 흔할 수 있다고 경고했다. 이들은 논문에서 “다른 사람에게 고통을 가하는 것에서 오는 불필요한 쾌감, 즉 가학적 쾌감은 대인관계와 사회에 파괴적인 결과를 초래한다”고 지적했다.
  • 사이코패스-일반인 구분 가능?…美연구진, ‘뇌 구조 차이’ 발견 [핵잼 사이언스]

    사이코패스-일반인 구분 가능?…美연구진, ‘뇌 구조 차이’ 발견 [핵잼 사이언스]

    과학자들이 폭력성을 동반하는 이상심리 소유자인 ‘사이코패스’와 일반인을 구분하는 차이점을 알아냈다고 주장했다. 7일(현지시간) 영국 일간 데일리메일에 따르면 미 펜실베이니아대 연구진은 사이코패스가 왜 극도로 불안한 방식으로 생각하고 느끼고 행동하는지를 설명할 수 있는 뇌 구조의 극명한 차이를 발견했다. 연구진은 사이코패스 진단 검사 점수가 높은 성인 남성 39명과 대조군의 뇌를 스캔한 이미지를 비교해 편도체에서 눈에 띄는 손상을 찾아냈다고 ‘유럽 정신의학·임상신경과학 아카이브’(European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience) 최근호에 발표했다. 편도체는 두려움과 분노, 감정 인식을 조절하는 데 도움이 되며, 인간이 사회인으로 기능하는 기반이 된다. 이 연구에서는 특히 사이코패스 성향이 높은 사람들의 경우 운동과 학습을 제어하는 기저핵(basal ganglia), 신체의 감각 중계소인 시상(thalamus), 운동 기능을 조정하는 데 도움이 되는 소뇌(cerebellum)에서 수축한 영역이 발견됐다. 가장 눈에 띄는 변화는 정서 조절과 충동 억제, 사회적 행동을 관장하는 영역인 안와전두피질(OFC)과 섬엽 영역이었다. 연구진은 “거짓말을 하거나 화를 내고 또는 다른 사람을 해치는 것을 막아주는 뇌의 부분이 눈에 띄게 손상된 것”이라면서 사이코패스가 겪는 특성이라고 설명했다. 심지어 공감과 죄책감, 도덕적 추론과 관련한 뇌 영역 간의 연결도 약해졌다고 나타났는데, 이는 사이코패스의 냉담한 행동이 단순한 성격 문제가 아니라 ‘신경 회로 배선’(neural wiring)에 깊이 뿌리박혀 있을 수 있음을 시사한다고 연구진은 지적했다. 속임수나 조작 같은 일부 특성은 삶의 경험으로 형성될 가능성이 있다고 알려져 있다. 그러나 이번 연구에서 나타난 뇌 차이는 사이코패스가 왜 그렇게 행동하는지에 대한 생물학적 근거를 제시한다고 데일리메일은 짚었다. 연구진은 이번 연구가 극단적인 반사회적 행동할 위험이 있는 개인을 식별하고 새로운 치료 방법을 찾는 데 도움이 될 수 있다고 주장하고 있다. 사이코패스는 종종 표정을 통해 감정을 표현하지 못하므로 차갑거나 무관심하거나 불안할 정도로 얄팍하게 보인다. 이들의 충동적인 행동은 연구에서 발견된 신경학적 이상에서 비롯되는데 이는 전 세계 인구의 1% 미만이 사이코패스이지만 교도소에 갇힌 사람들의 20%가 사이코패스 성향을 보이는 이유를 설명한다. 이번 연구에서는 사이코패스 성향의 사람들 대부분이 폭력적인 범죄를 저지르는 것은 아니지만, 60%는 일상적인 대화에서 거짓말을 하고 40~60%는 교통 속도 제한을 무시하며, 10%는 불법 약물을 사용한 것으로 나타났다. 과거 연구에서는 사이코패스가 다른 사람을 관찰해 행동을 모방하고 학습하는 데 도움이 되는 뇌의 일부인 거울 뉴런 체계가 제대로 기능하지 못하는 것으로도 나타났다. 이는 대부분 사람은 누군가가 울거나 고통받는 모습을 보면서 본능적으로 공감을 배우지만 사이코패스는 아무것도 느끼지 못할 수도 있다는 것이다. 심리학자들은 정신병질 점검표(Psychopathy Checklist)라는 사이코패스 진단 도구를 사용해 특성을 평가하고 점수를 매긴다. 그렇다고 해서 사이코패스로 진단받은 많은 사람이 감옥에 가거나 치료 대상이 되는 것은 아니다. 그들 역시 주변 환경에 녹아들 수 있다. 정서적인 감정을 흉내 내고 위험한 충동을 감추고 사회에서 눈에 띄지 않게 살아가는 법을 배운다. 지난 3월에는 사이코패스가 사디즘(가학 성애)과 연관성이 있다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 사디즘은 다른 사람에게 고통이나 괴로움, 또는 굴욕감을 안겨줘 쾌감을 얻는 것인데, 온라인에서 사람들을 트롤링(다른 사람을 화나게 해 관심을 끄는 행위)하고, 비디오 게임 캐릭터를 죽이고, 벌레를 죽이고, 부두 인형에 핀을 꽂는 행위도 사디즘에 해당한다. 당시 네덜란드 마스트리흐트대 연구진은 실험을 통해 사람들이 다른 사람을 놀라게 하거나 벌레에 해를 끼치려는 의지가 생각보다 강하다는 점을 발견하고 사디즘이 알려진 것보다 흔할 수 있다고 경고했다. 이들은 논문에서 “다른 사람에게 고통을 가하는 것에서 오는 불필요한 쾌감, 즉 가학적 쾌감은 대인관계와 사회에 파괴적인 결과를 초래한다”고 지적했다.
  • ‘자의식 가진 AI’ 언제쯤 탄생할까? 뇌를 모방한 뉴로모픽 칩의 꿈

    ‘자의식 가진 AI’ 언제쯤 탄생할까? 뇌를 모방한 뉴로모픽 칩의 꿈

    최근 인공지능(AI) 기술이 비약적으로 발전한 배경 중 하나로 강력한 그래픽처리장치(GPU) 등장이 거론됩니다. 그래픽 연산을 위해 중앙처리장치(CPU)보다 단순하고 작은 연산 유닛을 대량으로 탑재한 것이 수많은 행렬 연산을 통해 인공 신경망을 소프트웨어적으로 구현하기에 안성맞춤이었던 것이죠. 이제 GPU는 이름처럼 그래픽처리장치가 아니라 AI 연산 장치로 더 주목받고 있습니다. 하지만 GPU가 태생부터 인간의 뇌를 모방한 프로세서는 아닙니다. AI 연산을 위한 유닛만 따로 모은 신경망처리장치(NPU) 역시 사정은 마찬가지입니다. 이들은 모두 소프트웨어적 방법으로 신경망을 시뮬레이션하는 장비라고 할 수 있습니다. 사실 과학자들은 오래 전부터 하드웨어적으로 뉴런을 모방한 프로세서를 개발해 왔습니다. 이를 뉴로모픽 컴퓨팅(neuromorphic computing)이라고 하는데, 1980년대 미국 캘리포니아 공과대학의 캐버 미드 교수가 명명했다고 알려져 있습니다. 다만 이 시기에는 뉴런을 모방한 복잡한 프로세서를 제조할 만한 기술이 없었습니다. 1990년대에 사용되던 프로세서의 트랜지스터 집적도는 300만개를 조금 넘는 수준이었는데, 뉴런만 1000억개에 달하는 인간의 뇌를 모방한다는 것은 불가능한 일이었습니다. 하지만 21세기 들어서 프로세서 제조 기술이 발전하고 인공지능이 다시 주목받자 뉴로모픽 컴퓨터 개발도 활기를 띠기 시작했습니다. IBM의 트루노스(TrueNorth), 인텔의 로이히(Loihi)가 2010년대 후반 등장한 대표적인 뉴로모픽 칩입니다. 다만 GPU 기반 인공신경망 기술이 눈부신 발전을 거듭해 실생활 깊숙이 침투한 것과는 달리, 뉴로모픽 칩은 의미 있는 성과를 거두지 못했습니다. 이론적으로는 인간의 뇌를 모방한 인공 신경망이 GPU 기반 기술보다 우수할 것 같지만, 실제로는 뉴로모픽 칩이 여전히 의미있는 직접도를 구현하지 못해 이렇다 할 성과를 거두지 못하고 있습니다. 그래도 도전은 계속되고 있습니다. 뉴로모픽 칩 연구를 주도하는 기관 가운데 하나인 미 국립 산디아 연구소는 지난해 인텔 로이히2 칩을 이용한 할라 포인트 (Hala Point) AI 컴퓨터를 도입했습니다. 로이히2 칩은 23억개의 트랜지스터에 100만 개의 뉴런을 집적한 칩입니다. 할라 포인트는 로이히2 칩 1152개를 모아 11억 5000만개의 전자 뉴런을 구현했습니다. 여기에 산디아 연구소는 최근 영국 맨체스터대 연구팀이 개발한 스핀네이커 (SpiNNaker·Spiking Neural Network Architecture) 뉴로모픽 칩 아키텍처의 최신 버전인 스핀네이커2를 도입해 첫 가동에 들어갔습니다. 스핀네이커는 ARM 아키텍처 기반 뉴로모픽 칩입니다. 2018년에 공개한 뉴로모픽 컴퓨터는 100만개의 코어를 연결해 1억개의 뉴런을 흉내 낼 수 있었습니다. 여기서 파생된 뉴로모픽 스타트업인 스핀클라우드(Spinncloud)는 스핀네이커보다 10배 빠른 뉴로모픽 컴퓨터를 목표로 스핀네이커2를 개발했습니다. 공개된 스핀네이커2 시스템은 여러 개의 프로세서와 메모리를 탑재한 대형 메인보드가 24개 결합해 17만 5000개의 ARM 코어를 구성하고 있습니다. 흥미로운 사실은 솔리드스테이트드라이브(SSD) 같은 저장장치가 없다는 것입니다. 실제 뇌와 마찬가지로 뉴로모픽 컴퓨터도 꺼지지 않고 계속 작동하는 시스템이기 때문입니다. 산디아 연구소는 최종적으로 1억 5000만~1억 8000만개 뉴런을 구현할 계획입니다. 이것 역시 인간의 뇌에 비해 현저히 적은 숫자지만, 점점 더 실제 생물의 뇌와 비슷한 수준으로 늘려 나갈 계획입니다. 아직 뉴로모픽 컴퓨팅은 걸음마 단계를 조금씩 벗어나려고 하는 수준에 불과합니다. 하지만 뉴런을 모방하는 것이 아니라 진짜 뉴런과 시냅스에 가까운 구조를 지닌 만큼 정말 인간처럼 생각하고 자의식이나 감정을 지닐 수 있는 쪽은 오히려 뉴로모픽 컴퓨터일 수도 있습니다. 그것이 인간에게 축복이 될지 재앙이 될지는 모르겠지만, 만약의 가능성을 생각해 AI 기술을 통제할 방법이 뉴로모픽 컴퓨터에게도 필요할 것입니다.
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