비슷한 모습의 상점이나 식당들이 즐비하고 좁은 골목길들이 많은 곳에서도 원하는 장소를 금세 찾아내는 사람이 있는가 하면 여러 번 들른 곳을 눈앞에 두고도 헤매는 사람들도 많다. 익숙한 장소에서도 길을 못 찾는 이른바 ‘길치’들은 기억에 관여하는 해마에서 장소정보를 제대로 저장하지 못하기 때문이라는 연구결과가 나왔다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 세바스천 로열 박사팀은 미국 뉴욕대 신경과학연구소 연구진과 함께 해마 속 장소세포가 위치와 공간에 대한 정보를 바코드처럼 저장한다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학분야 국제학술지 ‘뉴런’에 실렸다. 장소세포가 공간 지각능력을 담당한다는 것은 잘 알려져 있지만 특정 장소에서 어떻게 활성화돼 공간이나 위치를 파악할 수 있게 되는지 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐로 두 가지 유형의 공간실험을 실시해 해마의 공간 장기기억 형성과 활성화 원리를 확인했다. 실험 결과 공간 기억형성에 중요한 역할을 한다고 추정됐지만 구체적인 기능이 파악되지 않았던 해마의 CA1과 CA3라는 부위가 공간과 위치 기억을 저장하는데 핵심이라는 것을 확인했다. 연구팀은 공간에 배치된 지형지물의 복잡성 정도에 따라 장소 세포의 활성화 영역과 사용전략이 달라진다는 사실도 밝혀냈다. 단순한 공간환경에서는 CA1 영역이, 좀 더 복잡한 공간에 대해서는 CA3 영역이 활성화된다는 것이다. 세바스천 로열 KIST 박사는 “이번 연구는 해마가 어떻게 정보를 처리하는지 이해할 수 있도록 해 기억의 기본 원리를 밝히는 토대가 될 것”이라며 “알츠하이머 치매, 기억상실, 인지장애 같은 해마손상 관련 뇌질환 치료와 진단 기술과 함께 생물데이터 기반의 인공지능 발전에도 도움이 될 것으로 본다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

점심 식사를 하러 식당에 들어갔다가 메뉴판을 보고 뭘 먹을지 고르지 못하는 이들이 의외로 우리 주변에 많다. 이런 사람들은 요즘 같이 사회적 거리두기 상황에서 음식을 배달시키려고 할 때도 한참 동안이나 고민에 빠지거나 여행을 떠나려고 할 때 어디를 가야할지 망설이는 경우도 있다. 이렇게 결정을 제대로 내리지 못하는 사람들을 ‘결정장애’가 있다고 말한다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 행동경제학과 연구팀은 결정장애는 지나치게 많은 선택지 때문에 뇌가 과부하에 걸리기 때문에 나타나는 현상이라는 연구결과를 내놓은 바 있다. 이번에는 뇌신경과학자들이 결정장애가 뇌 특정 신경망 활성이 낮아지면서 나타나는 현상이라는 분석결과를 내놔 주목받고 있다. 스페인 카잘 연구소, 미국 뉴욕대 랑곤의료센터 신경과학연구소, 독일 프리드리히 알렉산더대 생리학·병리학연구소, 하인리히 하이네대 의대 의료심리학교실, 라이프치히 분자약학연구소 신경치료교실 공동연구팀은 의사결정은 별세포라고도 불리는 성상세포와 뉴런간 연결이 약하기 때문에 나타나는 현상이라고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 8일자에 실렸다. 심리학자와 뇌과학자들은 목표지향적 행동에 있어서 의사결정(decision-making)은 최적의 선택을 위해 모든 조건의 장단점을 고려해 결정을 내리는 행위로 다양한 뇌 영역이 관여하는 것으로 보고 있다. 의사결정은 전두엽 피질에서 관여하고 있는데 별세포가 주요 역할을 하는 것으로 알려졌다. 그렇지만 성상세포와 다른 뇌 신경세포가 어떻게 의사결정에 관여하는지 정확한 작동방법은 파악하지 못하고 있다. 피라미드 세포로 불리는 흥분신경세포와 다른 신경활동을 억제하는 역할을 하는 억제 중개신경세포 활성을 조절해 의사결정에 관여하는 것으로 추정하고 있었다. 연구팀은 광유전학 기술을 이용핸 생쥐 행동실험을 실시했다. 별세포를 자극하거나 억제하면서 길찾기 같은 특정 상황에서 생쥐가 어떤 행동을 보이는가를 관찰한 것이다. 그 결과 내측 전두엽 피질의 별세포가 신경망의 억제와 흥분을 조절해 의사결정에 관여한다는 사실을 확인했다. 특히 별세포의 억제성 신경전달물질인 ‘가바’(GABA)가 전두엽 피질에서 감마파의 활동을 조절함으로써 작업기억을 비롯한 인지기능과 의사결정에 영향을 미친다는 설명이다. 실제로 생쥐의 뇌에 빛을 쬐어 가바의 활성이 높여 감마파 발생을 낮출 경우 미로에서 길 찾기를 어려워하고 갈래길에서 결정을 못내리는 것으로 확인됐다. 뇌 속 별세포의 활성을 조절함으로써 결정장애를 개선할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 거트루드 페루아 스페인 카잘 연구소 교수는 “이번 연구는 결정장애라는 행동을 유발시키는 근본 원인을 파악함으로써 뇌의 인지기능에 대한 이해도를 한층 높였다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

재포스 창업자의 사망 전 이상행동‘아마존 매각’ 재포스 CEO 사직 후음주·약물 의존 심해져… 지난달 화재사고 후유증으로 사망한 미국 온라인 쇼핑몰 재포스(Zappos)의 최고경영자(CEO) 출신인 고(故) 토니 셰이가 사망 전 이상행동을 보인 것으로 전해졌다. 당시 화재 발생 원인을 두고 그의 약물 중독 논란까지 불거졌다. 7일 월스트리트저널(WSJ)은 지인의 말을 인용해 46세로 세상을 뜬 셰이가 자신의 신체를 극단적인 상황까지 몰아붙이는 행동을 했다고 보도했다. 셰이는 사망 당시 음식을 먹지 않고 얼마나 버틸 수 있는지 알기 위해 음식물 섭취를 중단했고, 몸무게가 45㎏도 되지 않는 상태까지 됐다. 또 소변을 보지 않으려고 노력하기도 했고, 생존에 필수적인 산소가 희박한 환경 속에 들어가기도 했다. 그는 자신의 자택 창고를 밀폐시킨 뒤 온도를 올려 산소 농도를 낮추기도 했다. 셰이는 지난 8월 재포스의 최고경영자(CEO)직을 사임한 뒤 술과 약물에 대한 의존도가 커졌다고 전해졌다. 셰이의 친구들은 최근 몇 달 동안 그가 ‘웃음가스’라 불리는 아산화질소와 알코올에 중독됐었다고 밝혔다. 이들은 셰이가 촛불을 켜고 아산화질소를 사용하다 집에 불이 났을 가능성에 대해 언급했다.아산화질소는 인화성이 없지만 이미 불이 붙은 가연성 물질의 연소를 가속화 한다. 46세인 셰이는 불이 난 코네티컷주 뉴런던의 방어벽(바리케이드)이 세워진 주택 창고에서 의식을 잃은 채 발견돼 병원으로 이송됐다. 그는 9일 뒤 병원에서 화재사고 후유증으로 숨졌다. 코네티컷주 검시관은 그의 사망을 우발적인 사고로 봤고, 그가 연기를 흡입해 합병증으로 사망했다고 밝혔다. 한편 대만 출신 이민자 가족에서 태어나 하버드대 컴퓨터공학과를 졸업한 셰이는 1999년 ‘재포스’를 창업했다. 셰이는 지난 2009년 신발 전문 온라인 쇼핑몰 재포스를 아마존에 12억 달러(한화 약 1조3000억 원)에 매각한 뒤에도 회사 경영을 맡아왔다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

미국 코네티컷주 뉴런던의 한 주택에서 일어난 화재 후유증으로 지난 27일(이하 현지시간) 46세 짧은 삶을 마친 온라인 운동화 판매업체 재포스의 창업주 토니 셰이의 죽음에 석연찮은 점이 적지 않다. 그의 인생 스토리도 다른 백만장자들과 다르다. 현지 일간 라스베이거스 리뷰저널과 비즈니스 인사이더의 보도를 간추린다. 사망 기사 보러가기 형제와 함께 코네티컷주에 머무르고 있던 셰이는 지난 18일 동 트기 전 일어난 화재에 치명적인 부상을 당했다. 새벽 3시 30분쯤 3층짜리 주택에 소방대원들이 출동했는데 일부 대원들은 셰이가 갇혀 있는 것을 보았고, 다른 대원들은 한 남자가 “안쪽에 바리케이드를 쌓고 있었으며 문을 열라는 신호에 응하지 않았다”고 다소 다르게 진술한 것으로 진압 당시 녹화된 영상에 나온다. 물론 당시 집 밖으로 피신한 이들은 그에게 “문을 열고 밖으로 나오라”고 소리를 지르고 있었다. 결국 소방대원들은 집 뒤쪽에서 의식이 없는 남성을 발견하고 심폐소생술(CPR)을 실시했으며 다른 신원이 밝혀지지 않은 남성이 화재에 손을 다친 것을 확인했다. 그런데 이상하게도 뉴런던 소방서의 토머스 커시오는 현지 일간지에 부상 당한 남자는 한 명뿐이라고 밝혔다. 또 한사코 부상 당한 남자의 신원을 밝히길 거부했다. 마이클 파세로 뉴런던 시장은 28일 이메일 답변을 통해 수사가 진행 중이라 관련된 내용을 밝힐 수 없다는 말만 되풀이했다. 화재가 일어난 주택 소유자는 레이철 브라운이란 여성으로 오랜 시간 라스베이거스 예술인 커뮤니티와 관계를 맺어 온 재포스 직원으로 밝혀졌다. 그녀는 첼리스트로 니나 디그레고리오의 벨라 일렉트릭 현악앙상블과 데이비드 페리코가 이끄는 팝스트링스 오케스트라 단원이기도 했다. 죽음의 과정 못잖게 이상했던 것은 그의 묘한 성격이었다고 그를 15년 동안 알아온 새라 레이시 체어맨 맘 최고경영자(CEO)는 털어놓았다. 내향적이며 늘 나직하게 말했지만 앙투라지(측근들)에게 둘러싸인 사람이었다. 2009년 아마존에 재포스를 매각해 1조원이 넘는 재산을 쌓았지만 늘 정장이나 호화 맨션 대신 청바지만 즐겨 입고 에어스트림 트레일러를 몰고 다녔다. 레이시는 “그와 가깝게 지내는 이들은 누구나 그가 워낙 복잡한 사내였기 때문에 복잡한 관계를 갖게 됐다”고 말했다. 사실 전직 기자인 그녀가 사업가로 변신한 것은 그가 저널리즘 스타트기업 판도에 투자했기 때문에 가능했다. 그는 행복에 집착해 2013년 책 제목을 “행복을 배달하는(Delivering Happiness)”으로 정하게 됐다. “그는 다른 이들을 행복하게 만들고 싶어했다. 하지만 내 생각에 그는 스스로의 퍼즐을 풀기 위해 늘 애를 썼다고 생각한다. 솔직히 그가 얼마나 성공했는지 확실히 모르겠다.” 고인은 공적인 자리에 나서는 것을 좋아하지 않았고 비난 때문에 힘겨워했다고 했다. 많은 이들이 한때 번창했지만 지금은 쇠락한 네바다주 라스베이거스의 옛 도심을 재생하는 사업을 벌이는 것에 찬사를 보냈지만, 일부는 그가 이 일을 업적으로 너무 내세운다고 못마땅해 한다. 그는 라스베이거스 도심의 에어스트림 파크에서 모호크족 차림에 반려동물로 알파카 말리를 기르며 지냈다. 닭과 나무늘보도 그에게 반려동물이었다. 일요일마다 채식주의 레스토랑에서 브런치를 사다가 도심 재생 사업에 관련된 사람들에게 나눠줬다. 그렇다고 막 웃고 떠들며 자랑한 것도 아니었다. 조용히 굴었고, 입을 열 때만 아주아주 진지했다. 2012년 라스베이거스 다운타운 프로젝트에 투자한 돈이 3억 5000만 달러(약 3874억 5000만원)였는데 60%는 부동산 개발에, 나머지 5000만 달러는 소상공인, IT 스타트업과 교육, 예술, 문화에 할애했다. 세스 쇼어는 고인의 기여를 흠집내는 사람이 있으면 대놓고 면박을 줄 것이라고 말했다. “그가 투자한 소상공인 가운데 몇몇은 제대로 성공하지 못할지 모른다. 삶이 아름답다는 것을 증명하려면 몇 년이 걸릴 수도 있다. 하지만 그는 당장의 경제적 보답을 바란 것이 아니었다. 그는 진정 지역사회에 투자한 것이다. 많은 사람이 그렇게 얘기할 수는 있지만 호구지책이 있는데 그렇게 돈을 내놓고 응원할 수 있는 사람은 극히 적다.” 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

1조원이 넘는 온라인 신발 쇼핑몰 ‘재포스’를 일궈 아마존에 넘긴 미국의 벤처사업가 토니 셰이가 주택 화재 후유증으로 46세 짧은 삶을 황망하게 마쳤다. 지난 18일(이하 현지시간) 코네티컷주 뉴런던에서 일어난 주택 화재 때 입은 부상 때문에 27일 이른 아침 숨을 거뒀다고 ‘라스베이거스 다운타운 프로젝트(DTP) 컴퍼니’의 대변인 메건 파지오가 전했다. 이 프로젝트는 고인이 생전에 주도하던 라스베이거스 도심 재생사업이라고 영국 BBC는 소개했다. 자신의 재산을 털어 한때 번창했지만 지금은 낙후된 라스베이거스 옛 도심의 스타트기업, 레스토랑, 다른 벤처 사업체들에 자금을 지원하는 사업이었다. 일간 라스베이거스 리뷰저널에 따르면 캐롤린 굿먼 시장은 셰이의 죽음이 “비극적 손실”이라고 안타까워했다. 이방카 트럼프 역시 트위터에 “존경하는 친구”가 세상을 떠나 안타깝다면서 “고인이 진정 창의적인 생각을 했으며 나로 하여금 정형화된 틀을 거부하고 내 마음을 따르도록 부추겼다. 자신을 아는 모든 이에게 행복과 기쁨을 가져다주려고 애썼다”고 적었다. 화재 당시 셰이는 가족을 방문 중이었으나, 화재 경위나 어떤 부상을 입었는지, 사인은 무엇인지, 구체적으로 어떤 장소였는지 알려지지 않고 있다. DTP는 성명을 내 “토니의 친절함과 관대함은 그의 주변에 있는 모든 이를 감동시켰고 영원히 세계를 빛나게 했다”고 밝혔다. 재포스 역시 트위터에 올린 추모의 글을 통해 “세상은 엄청난 예지자이자 인긴으로서 믿기지 않는 존재를 잃었다”고 슬퍼했다. 1973년 일리노이주에서 대만계 부모 슬하 삼형제의 맏이로 태어난 그는 샌프란시스코에서 자라 하버드대 컴퓨터공학과를 졸업했다. 졸업 후 잠시 오라클에 몸담은 뒤 퇴사하고 온라인 광고 네트워크인 ‘링크익스체인지’를 공동 창업했다. 1998년 마이크로소프트(MS)에 링크익스체인지를 2억 6500만달러에 매각해 벤처 캐피털리스트가 된 그에게 이듬해 ‘온라인에서 신발을 파는 사업을 해보자’는 제안이 들어왔다. 샌프란시스코를 기반으로 한 ‘슈사이트 닷컴’이라는 회사에 투자한 셰이는 곧바로 회사 최고경영자(CEO)에 올랐고, 회사 이름도 스페인어로 신발을 뜻하는 ‘사파토스’(zapatos)에서 따와 ‘재포스 닷컴(Zappos.com)’으로 바꿨다. 인터넷 커머스의 초창기에 셰이는 고객들이 온라인 구매를 편안하고 안전하다고 느끼게 하는 것이 중요하다는 사실을 깨달은 ‘선지자’였다고 일간 뉴욕 타임스(NYT)는 평가했다. 콜센터 직원들이 마치 오랜 친구와 대화하듯 고객을 응대하게 했고, 신발 무료 배송과 무료 반송 서비스는 물론 한 번에 여러 켤레를 보내 신어볼 수도 있게 했다. 셰이는 또 샌프란시스코 본사를 라스베이거스로 옮겨 정보기술(IT) 신생기업들이 운집한 실리콘밸리를 놀라게 했다. 결과는 대성공이었다. 재포스의 매출은 지난 2000년 160만달러(약 17억 7000만원)에 불과했지만, 9년 만인 2009년 10억달러(약 1조 1000억원)를 돌파했다. 그는 같은 해 9월 아마존에 자신의 회사를 12억달러(약 1조 3000억원)에 매각했다. 앞서 2005년에는 아마존의 인수 제안을 거절했지만, 이번에는 재포스 이사진들의 압박으로 제안을 받아들일 수밖에 없었다. 대신 제프 베이조스 아마존 CEO는 재포스를 계속 독립 사업체로 운영할 수 있도록 했다. 당시 그는 “아마존은 우리가 원하면 고용할 수 있는 거대 컨설팅 회사로 생각하고 있다”고 털어놓았다. 셰이는 지난 8월까지 회사를 이끌다 21년 만에 물러났다. 고인은 직원들이 행복해야 고객도 만족한다는 경영 철학으로도 유명했다. 이런 철학을 담은 저서 ‘딜리버링 해피니스’는 2010년 베스트셀러에 올랐다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

17세기 프랑스 작가 세비녜 부인은 태양왕 루이 14세를 언급하면서 왕을 ‘늙은이’라고 불렀다. 당시 루이 14세는 47세였다. 지금 보면 어이없는 이야기다. 하긴 조선 시대 역대 왕의 평균수명은 46세였다. 오늘날 65세 이상을 노인으로 규정한다. 유엔 기준에 따르면 노인 인구가 전체 인구의 7% 이상이면 고령화사회(ageing society), 14%를 넘으면 고령사회(aged society), 20%를 넘으면 초고령사회(post-aged society)다. 우리나라는 빠른 고령화의 진행으로 2026년 초고령사회로의 진입이 예상된다. 노화는 일찍부터 시작한다. 흉터가 아무는 속도는 15세부터 느려지기 시작한다. 25세부터는 하루에 30만개의 뉴런을 상실한다(물론 아직 수십억 개의 뉴런을 갖고 있기는 하지만). 나이가 들면서 안락함에 대한 집착과 명성의 추구, 명예욕 등은 더욱 강해진다. 자기가 살아 온 방식만을 고수하는 노인은 터무니없는 자기만족을 과시해 다른 사람을 곤란하게 만들곤 한다. “늙으면 애가 된다”는 말은 적절한 표현이다. 노인은 딱딱한 음식 대신 죽을 선호하며, 먹는 것과 배설 작용에 관심이 커진다. 부끄러움은 사라진다. 의사는 아버지, 간호사는 엄마 같은 존재가 된다. 어린이의 의타심은 점점 줄어들어 독립된 삶으로 나아가지만, 노인의 의타심은 죽음으로 이어진다. 생존에 집착하기 때문에 감수성을 일정 정도 잃어버린다. 다른 사람들의 죽음은 그에게 별다른 감정적 타격을 주지 않는다. 동년배들의 죽음은 자신이 아니라는 점에서 은밀한 만족감을 준다. 전통사회에서 노인은 지혜와 지식의 보유자였다. 나이는 지위 향상의 계기였다. 구전문화(口傳文化)에서 노인은 집단 기억의 보유자였다. 살아남았다는 사실만으로도 존경과 찬양을 받을 자격이 있었다. 하지만 급속히 변화하는 산업사회에서는 경험이 높은 평가를 받지 못한다. 고령의 노동자들도 재훈련을 받아야 한다. 그런데 노인들이 놀라운 역할을 하는 영역이 하나 있다. 바로 정치다. 권력이 채워 주는 만족감은 노화의 고통을 보상해 준다. 프랑스의 페탱 장군은 84세에 국가 원수가 됐고, 드골은 67세에 다시 권력으로 돌아왔다. 65세 정년퇴직을 60세로 낮춘 프랑수아 미테랑은 65세에 대통령으로 선출됐다. 조 바이든은 77세에 대통령으로 선출됐다. 정치만 잘한다면야 나이가 무슨 문제겠는가만. 우석대 역사교육과 명예교수

“초미세먼지 노출시 치매 위험 24% 상승”“초미세먼지, 뇌 신경세포 연결망 파괴”美 신경학회 학술지 ‘신경학’에 실려초미세먼지 노출이 심해지면 뇌가 쪼그라들어 치매에 걸릴 위험성이 높아진다는 연구결과가 나왔다. 특히 초미세먼지가 잔뜩 포함된 공기 오염이 심한 대도시에 사는 사람일수록 치매가 올 가능성이 높다고 연구진은 밝혔다. “초미세먼지 농도 올라갈 때마다치매 관련 뇌 부위 수축 높아져” 미국 서던 캘리포니아대학 환경보건과학 센터(Environmental Health Sciences Center)의 다이애나 유난 교수 연구팀은 초미세먼지 노출이 알츠하이머 치매와 관련된 뇌 부위들을 축소시킬 수 있다는 연구결과를 발표했다고 미 보건전문지 헬스데이 뉴스(HealthDay News)가 19일 보도했다. 연구팀은 여성 건강 연구(WHI: Women‘s Health Initiative)에 참가하고 있는 노인 여성 712명(평균연령 78세)의 5년간 조사 자료를 분석한 결과 이러한 사실이 밝혀졌다고 말했다. 연구팀은 연구 시작 때와 5년 후 두 차례 MRI로 이들의 뇌를 촬영했다. 또 첫 MRI 촬영 전 3년 동안 연구 참가자 거주지의 공기 중 초미세먼지 농도를 조사해 초미세먼지 농도에 따라 이들을 4그룹으로 분류했다. 연구팀은 “분석 결과 노출된 초미세먼지 농도가 올라갈수록 치매 관련 뇌 부위 위축은 더 심해지는 것으로 나타났다”면서 “특히 노출된 초미세먼지 농도가 3μg/m3 올라갈 때마다 치매 관련 뇌 부위 위축 점수는 평균 0.3점 높아지는 것으로 분석됐다”고 발표했다. 연구팀은 “이를 환산하면 치매 위험이 24% 높아지는 것에 해당한다”고 설명했다.“눈에 안 보이는 초미세먼지,코 통해 뇌로 들어가 뉴런 연결망 손상” 연구팀은 또 초미세먼지 노출이 이처럼 치매 위험과 연관이 있는 이유에 대해 “눈에 보이지 않는 초미세먼지가 코를 통해 뇌로 들어가 뇌 신경세포(뉴런)들의 연결망에 손상을 일으킬 수 있기 때문일 것”으로 추측했다. 실제 거주지의 초미세먼지 농도가 가장 낮은 그룹은 초미세먼지 농도가 평균 7~10μg/m3, 가장 높은 그룹은 13~19μg/m3였다. 미국 환경보호청(EPA)의 초미세먼지 농도 안전 기준은 12μg/m3 이하이다. 연구팀은 두 차례의 뇌 MRI 검사 결과 분석을 인공지능(AI)에 맡겨 치매와 관련된 뇌 부위들에 나타난 변화의 정도에 따라 0~1점의 점수를 매기게 했다. 첫 번째 MRI 때 점수는 0.28점이었고 두 번째 MRI에서는 0.44점으로 높아졌다.“공기 오염 심한 대도시 사람들 치매 위험 높다” 연구진 강조 연구진은 “공기오염이 심한 대도시에 사는 사람들은 치매 위험이 높다는 의미로 해석할 수 있다”고 강조했다. 이 결과는 연구 대상 노인들의 인종, 교육 수준, 음주, 흡연, 신체활동 등 다른 변수들을 고려한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 그러나 이 연구는 여성 노인들만을 대상으로 했기 때문에 젊은 여성이나 남성 노인의 경우는 다를 수 있다고 연구팀은 덧붙였다. 이 연구 결과는 미국 신경학회(American Academy of Neurology) 학술지 ‘신경학’(Neurology) 온라인판(11월 18일자)에 실렸다.강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

뇌가 하는 선택의 결과를 제어하는 방법이 개발됐다. 미국 세인트루이스 워싱턴대 연구진이 원숭이를 대상으로 한 연구에서 뇌의 선택 담당 부위에 전기 자극을 가해 선택을 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 만일 이 기술이 사람에게 적용된다면 개인의 의사 결정을 뇌에 전류를 흘리는 스위치 버튼을 가진 제삼자가 지배할 우려도 나온다. 그렇다면 이들 연구자는 원숭이의 선택을 어떻게 제어할 수 있었던 것일까. 선택은 생물에게 있어 필수적인 능력이다. 좋은 선택은 생존율을 높여 개인이나 종족 전체에 번영을 가져올 수 있기 때문이다. 하지만 선택을 담당하는 신경 메커니즘(기전)의 기능은 오랫동안 수수께끼에 싸여 있었다.그런데 최근 안와전두피질이라는 눈 뒤쪽 뇌 영역이 선택의 결과를 제어하는 것으로 밝혀졌었다. 예를 들어 아이스크림과 초콜릿 중 어느 것을 먹을 것인가 하는 선택지가 제시됐을 때 이 뇌 부위의 뉴런(신경 세포)에서 아이스크림에 관한 뇌 회로와 초콜릿에 관한 뇌 회로가 구축돼 양측의 활성도를 비교한다. 그러고나서 아이스크림 뇌 회로가 초콜릿 뇌 회로보다 활발하게 활동하면 뇌가 아이스크림을 선택한다는 것이다. 이에 따라 이번 연구에서는 이 뇌 회로에 외부 전극을 심어 전기적 자극을 가했다. 이는 외부의 전류에 의해 비교 대상이 되는 뇌 회로를 자극함으로써 그 활성도를 바꿔 마지막 선택 결과를 왜곡할 수 있다고 생각했기 때문이다. 다른 사람에 의해 선택 제어를 실현하는 데 있어 연구진은 개체 수가 많고 사람과 비슷해 실험에 자주 쓰이는 히말라야원숭이(학명 Macaca mulatta)의 뇌에 전극을 심어 서로 다른 맛의 주스 A와 B를 마시게 하는 실험을 진행했다. 주스 A와 B의 조합은 레모네이드나 포도주스, 체리주스, 복숭아주스, 프루트펀치, 사과주스, 크렌베리주스, 페퍼민트티, 키위펀치, 수박주스 또는 소금물 중에서 선택했으며, 원숭이들은 제시된 두 주스 가운데 하나를 선택함으로써 그 맛의 주스를 얻어 마실 수 있었다. 또 이때 주스 A는 항상 주스 B보다 맛있는 것으로 조정됐다. 그래서 원숭이들은 대개 주스 A에 해당하는 맛을 선택했다. 하지만 연구진이 뇌에 심은 전극에 전류를 흘려보내자 변화가 나타났다. 선택을 담당하는 중추에 강한 전류를 흘리자 원숭이는 원래 좋아하지 않는 쪽의 주스 B를 선택하게 된 것이다. 이 사실은 전류의 개입으로 인해 주스 A와 B의 정상적인 뇌 회로 활동 비교가 방해되고 있다는 것을 의미한다. 또 이 실험에서는 적정 수준의 전류를 흘리면 원래 취향인 주스 A를 선택할 빈도를 더욱더 높일 수 있다는 것도 확인됐다. 적정 수준의 전류는 두 개의 뇌 회로 활동을 모두 높였지만, 그와 동시에 활동의 차이까지 벌렸다. 주스 A에 관한 뇌 회로 활동의 상승이 주스 B에 관한 뇌 회로 활동 상승보다 컸다는 것이다. 또다른 실험에서는 주스 A와 B가 하나씩 제시돼 원숭이들에게 시차를 두고 선택할 기회를 줬다. 이 실험에서는 원숭이가 한쪽 주스, 예를 들어 주스 A를 검토하는 동안 강한 전류를 뇌로 흘렸다. 그런데 흥미롭게도 원숭이가 다른 주스 B를 선택했다는 것이다. 이는 검토 중인 뇌 회로에 강한 전류가 유입되면 계산이 중단돼 검토하던 주스에 관한 매력이 떨어지는 것을 의미한다. 이번 연구로 지금까지 기억 장소로 여겨진 뇌의 선택을 전류에 의해 제어할 수 있다는 사실이 처음 밝혀졌다. 뇌는 생체 소재로 구성된 거대한 전기 회로로서 잘못된 전류가 가전제품에 오작동을 일으키듯 뇌 역시 유입되는 전류에 영향을 받아 최종적인 선택 결과에 오류를 일으켰던 것이다. 이에 대해 연구를 총괄한 이 대학 신경과학부 교수인 카밀로 파도아스키오파 박사는 “이번 연구 결과는 사람에게도 적용할 수 있다”고 지적했다. 이는 원숭이와 사람의 선택 체계가 매우 비슷해 식당에서 메뉴를 고르는 등의 작은 선택부터 투자나 결혼 상태를 가리는 등 커다란 선택의 바탕에도 원숭이처럼 선택 회로가 존재하는 것으로 여겨지기 때문이다. 다른 사람에 의한 선택의 제어는 안 좋은 쪽으로 생각할 수도 있지만, 의료 분야에서는 치료 목적으로도 사용할 수 있다. 조현병이나 우울증 또는 발달장애 등을 가진 환자는 종종 바람직하지 못한 선택을 하는 경향이 있지만 이 기술을 이용하면 바람직하지 않은 선택을 피할 수 있어 더 나은 삶을 살 수 있게 한다는 것이다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(11월 2일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아침저녁으로 선선한 날씨가 이어지면서 본격적인 가을임을 실감하고 있습니다. 게다가 24절기 중 모기 입이 비뚤어진다는 처서가 한참 전에 지났는데도 밤사이 여름모기보다 무섭다는 가을모기에게 물리곤 합니다. 이렇듯 사람들을 괴롭히는 모기는 파리목 모기과에 속하는 곤충으로 극지방에서도 발견될 정도로 전 세계적으로 분포해 있습니다. 현재 지구상에는 3500여 종의 모기가 존재하고 한반도에는 56종이 있는 것으로 알려져 있습니다. 모기는 학질모기아과, 보통모기아과, 왕모기아과 세 가지로 구분할 수 있습니다. 보통모기아과에 속하는 숲모기와 집모기는 지카바이러스, 뇌염 등을 옮기고 학질모기는 말라리아를 옮깁니다. 왕모기는 다른 모기보다 몸집이 1.5배 정도 크지만 피를 빨아먹지 않습니다. 모기는 인류에게 가장 치명적인 동물 중 하나이며 말라리아, 뎅기열, 뇌염, 황열병 같은 질병을 퍼뜨려 전 세계적으로 매년 최소 50만명이 사망하는 것으로 알려져 있습니다. 이 같은 상황에서 미국 록펠러대, 프린스턴대, 스탠퍼드대, 하워드휴즈의학연구소(HHMI), 프랑스 파스퇴르연구소 공동연구팀은 모기는 사람처럼 각기 다른 맛을 느낄 뿐만 아니라 다른 동물의 피보다 사람의 혈액을 더 선호한다는 사실을 밝혀냈습니다. 모기가 피맛을 볼 때는 4가지 종류의 신경세포가 활성화될 뿐만 아니라, 모기가 피를 빠는 주둥이가 사람의 혀처럼 흡입하는 액체의 맛을 파악하고 피인지 아닌지를 구분해 낼 수 있다고 합니다. 이 같은 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 10월 13일자에 실렸습니다. 연구팀은 황열병, 뎅기열을 옮기는 이집트 숲모기에게 사람과 동물의 피, 과즙을 맛보도록 한 다음 신경세포 활성 정도를 관찰했습니다. 그 결과 사람이 맛을 볼 때 특정 신경세포가 활성화되면서 단맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛을 구분할 수 있는 것처럼 모기의 주둥이도 맛을 구분하는 신경세포 4종류를 갖고 있다는 것이 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 모기에게 사람의 피는 다른 동물의 피에 비해 약간 짭짤하면서도 달콤해 흔히 말하는 ‘단짠’ 맛이 느껴지는 중독성 있는 식품으로 느껴질 것이라고 합니다. 실제로 사람의 피를 한 번 맛본 모기는 다른 동물의 피는 입도 대지 않을 정도라고 합니다. 한편 미국 뉴욕대, 푸에르토리코대 공동연구팀은 현재 말라리아 전파 모기를 방제하는 데 많이 쓰이는 살충제 ‘델타메트린’의 결정 형태를 변형시켜 적은 양으로도 살충 효과가 이전보다 12배 이상 높아지고 내성 문제까지 해결할 수 있는 방법을 찾았다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 10월 13일자에 발표됐습니다. 연구팀은 새로운 형태의 델타메트린을 학질모기, 이집트숲모기는 물론 과일파리에게 실험을 했는데 적은 양으로도 효과적으로 모기들을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 그 효과가 3개월 이상 지속된다는 것을 확인했습니다. 더군다나 내성도 일으키지 않는 ‘꿈의 살충제’라는 것입니다. 이번 연구 결과에서도 볼 수 있듯이 인류 역사를 보면 인간은 질병과 끊임없는 전쟁을 벌여 왔습니다. 이 전쟁은 인류가 사라지지 않는 한 계속될 것입니다. 코로나19와의 전쟁에서 인류가 승리하기 위해 중요한 것은 희망의 끈을 놓지 않고 지치지 않아야 한다는 점입니다. edmondy@seoul.co.kr

뇌 항상성·축삭 퇴화·기억 흔적 등 연구난치성 뇌질환 새 메커니즘 규명 모색 삼성전자가 21일 ‘세계 알츠하이머의 날´을 맞아 알츠하이머 극복을 위해 힘쓰는 연구자들을 소개하는 영상을 20일 공개했다. 이날 삼성전자 뉴스룸에 게재된 ‘알츠하이머를 쫓는 사람들´ 영상은 삼성의 지원을 받아 세계인들을 알츠하이머로부터 구하기 위해 노력하는 국내 연구진의 연구 성과를 담았다. 정원석 카이스트 교수는 수면과 노화에서 뇌의 항상성을 조절하는 새로운 메커니즘을 연구하고 있다. 뇌 노화를 억제하고 알츠하이머와 같은 질환을 예방·치료하는 데 새로운 방법을 제시할 것으로 기대된다. 박성홍 카이스트 바이오·뇌공학과 교수는 ‘새로운 뇌 영상화 기법 MRI’를 연구한다. 뇌막 림프관을 통해 뇌의 노폐물이 배출되는 경로를 밝힐 예정이다. 정호성 연세대 의대 교수는 축삭(뉴런의 가장 끝에 위치해 신경세포에서 일어나는 흥분을 다른 신경세포에 전달하는 돌기 부분) 퇴화 연구를, 박혜윤 서울대 물리천문학부 교수는 살아있는 뇌에서 기억의 흔적을 실시간으로 파악하는 영상 기술 연구를 진행하고 있다. 이들은 모두 삼성미래기술육성사업의 지원을 받고 있다. 삼성전자가 우리나라의 미래를 이끌어갈 과학 기술 육성을 목표로 2013년부터 2022년까지 1조 5000억원을 출연해 연구를 지원하는 공익 사업이다. 평소 “미래 산업이 발전하기 위해선 기초과학이 튼튼해야 한다”는 이재용 부회장의 지론이 작용한 것이다. 삼성은 또 이 부회장의 제안에 따라 국내 기초과학 연구를 장려하기 위해 내년부터는 호암과학상을 물리·수학 부문, 화학·생명과학 부문으로 확대 개편해 과학기술 분야 지원을 늘릴 예정이다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

8억6946만3853 곱하기 73은? 정답은 634억7086만1269이다. 듣자마자 머릿속이 새하얘지면서 자연스레 계산기로 손이 가는 문제다. 하지만 인도 청년 닐라칸타 바누 프라카쉬(20)에게는 식은 죽 먹기다. 암산으로, 그것도 단 26초 만에 답을 내놓았다. 비결이 뭘까. 그는 “8763 곱하기 8을 암산한다고 치자. 아마 8000에 8을 곱하고, 700에 8을 곱하고, 60에 8을 곱한 뒤 3에 8을 곱할 거다. 그리고 각각의 결과를 모두 더해 답을 도출할 것이다. 물론 머리로 그 모든 수를 기억하고 있어야 한다”고 설명했다. 이게 가능한 일일까. 프라카쉬는 “일반적인 암산법이지만 두뇌 최적화가 결정적”이라고 말했다. 그는 “나는 나만의 방법을 만들고 거기에 맞춰 머리를 최적화시켰다. 뇌를 단련하다 보니 분명 일정한 과정을 거치긴 거치는데, 모든 계산이 매우 자연스럽게 일어난다”고 밝혔다. 1일(현지시간) CNN에 따르면 프라카쉬는 초당 12회 연산이 가능한 것으로 인도판 기네스북 ‘림카 북 오브 레코드’에 올라 있다. 사람의 뇌는 100억 개의 신경세포(뉴런)와 10조 개가 넘는 연결구조(시냅스)로 이뤄져 있다. 신경세포는 평균적으로 초당 10회 연산이 가능하다. 그런데 프라카쉬의 뇌는 초당 12회의 연산을 한다.이 같은 뛰어난 두뇌 능력을 바탕으로 프라카쉬는 지난달 15일 영국 런던에서 열린 암산세계챔피언십(MSO)에서 13개국 29명을 제치고 금메달을 목에 걸었다. 23년 대회 역사상 최초의 비유럽권 우승자이자, 아시아 최초 우승자가 됐다. 인도 람 나트 코빈드 대통령도 그의 활약을 치하했다. 사실 프라카쉬는 어릴 적 머리를 심하게 다친 적이 있다. 5살이었던 2005년 당시 사촌이 모는 오토바이를 타고 가다 트럭에 치여 두개골이 골절됐다. 85바늘을 꿰맸고 여러 번의 수술을 거쳤다. 일주일 후 그가 깨어났을 때 의사들은 프라카쉬 부모에게 인지장애가 평생 후유증으로 남을 수 있다고 말했다. 그 후로 1년을 병상에 누워 보냈다. 프라카쉬는 “내 인생에서 가장 충격적 경험이었다. 1년 동안 학교도 못 갔다. 내가 의지할 건 숫자와 퍼즐뿐이었다. 결국 그때 그 사고가 내 인생을 바꾸어놓았다”고 말했다. 병상에 누워 있는 동안 체스를 배웠고 퍼즐을 즐겼다. 숫자에 대한 흥미는 자연스레 수학에 대한 관심으로 이어졌다.그리고 사고 2년만인 2007년 바누는 암산 관련 주대회에 나가 3위를 차지했다. 2011년에는 전국 대회로 진출했으며, 13살부터는 인도를 대표해 국제 대회를 휩쓸었다. 인도의 저명한 수학자이자 ‘인간컴퓨터’로 널리 알려진 사쿨탈라 데비가 세운 인도판 기네스북 50개를 모조리 깼다. 프라카쉬는 “세계 기록을 시도할 때 내 주변 세계가 모두 느려지는 것 같다. 복잡한 계산을 이런 속도로 하는 데서 극도의 자유를 느낀다”고 말했다. 세계에서 가장 빠른 인간계산기가 된 그의 다음 목표는 뭘까. 프라카쉬는 “또 세계대회에 나갈 수 있을지 모르겠다. 출전해도 우승할 일은 없을 것 같다”고 선을 그었다. 이제 자선사업을 하고 싶다는 그는 “국가 발전을 위해서는 글을 읽고 쓸 줄 아는 능력만큼이나 산술 능력도 중요하다. 인도 학생 절반이 기초수학을 이해하는 데 어려움을 겪고 있다”고 안타까워했다. 그러면서 자신이 ‘수학의 얼굴’이 아닌 ‘수학 공포증에 맞서 싸운 대표적 인물’로 남아 조국에 일조할 수 있는 방법을 찾겠다는 뜻을 피력했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

가천대학교는 한의과대학 송호섭교수팀이 과학기술정보통신부가 지원하는 ‘융합의학 기반구축 연구지원사업’에 선정됐다고 31일 밝혔다. 연구팀은 올해부터 2024년까지 총 43억 3000만원의 연구비를 지원받아 융합적 접근을 통한 뇌졸중 한의치료기술의 도출, 기전규명과 표준화, 뇌영상 기반 뇌졸중 한의치료기술의 의학적 검증, 뇌졸중의 한의치료기술에 대한 생체 신호 기반 예후 모니터링 기술 개발 연구 등을 추진한다. 이번 사업은 한의학의 과학화와 표준화를 위한 융합연구에 앞장서온 송교수와 본초학 전공자인 이동헌 교수 등 가천대 한의대 연구진이 침, 한약 등 한의치료기술 연구를 기획하였으며 의과대학 장근아 교수, 전자공학과 김영준 교수 등 타 학과 교수들과 함께 융합연구팀을 구성해 착수했다. 한의대 송호섭, 강기성, 김창업, 김송이, 황지혜, 신명숙, 이동헌 교수, 의대 장근아, 이영배, 백현만교수, 약대 최지웅 교수, IT융합대학 전자공학과 김영준, 조성보, 유호천교수 등이 참여한다. 뇌졸중은 오랫동안 한방의존도가 높은 질환으로 메타분석 논문 등에서 한의치료기술이 효과가 있다고 보고되고 있다. 연구팀은 EEG(뇌파도검사), EMG(근전도검사) 등의 생체신호와 MRI(자기공명영상촬영), SPECT(단일광자방사형컴퓨터단층촬영)등의 뉴런 이미지 모니터링을 통한 한의치료기술 선정, 진단 및 치료라는 융합적 접근방법을 이용하여 기존 한의치료의 한계를 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 송호섭 교수는 “본 연구는 융합의학 기반 플랫폼 구축, 뇌졸중 치료기술 개발과 웨어러블 모니터링을 통한 언택트 의료기술 향상에 크게 기여할 것”이라며 “연구 단계에서 그치지 않고 개발된 한의치료기술이 의료기관에서 환자를 치료하고, 한·양방 협력을 통한 환자 본위의 융합의학 기반을 구축할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

영국에서 알츠하이머 치매 환자들의 뇌 깊숙한 곳에 전류를 흘려 치료하는 임상시험을 신경학자들이 시작할 것이라고 영국 일간 데일리메일이 25일(현지시간) 보도했다. 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL)과 이 대학 산하 영국 치매 연구소(UK Dementia Research Institute) 소속 공동 연구진은 이런 치료 기술의 효과를 시험하기 위해 빌 게이츠 등의 미국 자선가들에게 지원받은 150만 달러(약 17억 원)의 연구비를 사용할 계획이다. 이들 연구자는 앞으로 시행할 임상시험에서 우선 알츠하이머 초기 환자 24명을 대상으로, 2주 동안에 걸쳐 하루 2시간씩 이들 환자의 뇌에 전류를 흘려보낼 것이다. 지금까지 영국을 비롯한 세계 여러 나라에서 진행한 치매 치료 임상시험 몇십 건이 모두 실패로 끝났기에 관련 전문가들은 이번 치료 기술에 큰 기대를 걸고 있는 것으로 전해졌다. 측두부간섭자극술(TIS·temporal interference stimulation)로 불리는 이 치료 기술은 환자의 두피에 전극을 부착하는 것으로 시작한다. 그러고나서 그 전극을 통해 두 개의 무해한 고주파 전자빔을 환자의 뇌로 흘려보낸다. 이들 전자빔은 각각 2000㎐와 2005㎐의 주파수를 지녀 약간의 차이가 있는 데 이들 고주파를 교차하면 제3의 전류인 5㎐의 저주파가 생성되는 데 이것으로 알츠하이머 치매를 치료한다는 것이다. 이 저주파는 뇌에서 새로운 기억을 형성하는 부위인 해마에서 시발점 역할을 한다. 이를 통해 알츠하이머로 손상된 모든 세포의 에너지원인 미토콘드리아가 해마에서 다시 살아날 수 있다. 특히 이 저주파는 뇌세포인 뉴런을 발화하는 주파수와 똑같다. 이 덕분에 병든 뉴런들이 다시 활동을 시작할 것이라고 이들 연구자는 말했다. 기존에 시행한 검사들에서도 뇌로 가는 혈류량을 높이는 것이 입증됐지만, 이는 건강한 사람들을 대상으로 한 것이었다. 하지만 내년 1월로 계획돼 있는 임상시험에서는 알츠하이머 환자들이 처음으로 이 치료를 받게 되는 것이다.이에 대해 니르 그로스먼 박사는 “미토콘드리아의 기능 장애가 알츠하이머 치매에 주된 역할을 한다는 증거가 점점 더 많이 나오고 있다”면서 “이는 획기적인 기술 개발에 관한 지난 몇 년 동안의 작업을 마무리 짓는 것으로 우리에게 중요한 이정표인 셈”이라고 설명했다. 영국의 치매 환자는 약 85만 명이고 그중 50만 명이 알츠하이머 치매 환자이다. 이번 임상은 빌 게이츠 등의 지원을 받는 미국 알츠하이머협회가 후원하는 6000만 달러(약 712억 원) 규모의 클라우드 프로그램에 의해 연구비를 받는 16개의 연구팀 중 한 팀에서 진행하는 것으로 전해졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

전북대 전자공학부 김기현 교수 연구팀이 ‘뉴로모픽(Neuromorphic) 칩’ 핵심 기술인 뉴로 트랜지스터 소자를 개발했다. 전북대는 김 교수 연구팀이 뇌 신경 구조를 모방해 인간의 사고 과정과 비슷한 방식으로 정보를 처리하도록 고안한 반도체를 개발했다고 3일 밝혔다. 이 반도체는 비교적 적은 전력으로 정보 기억과 복잡한 연산 및 학습 기능을 수행할 수 있어 자율 주행 자동차 및 드론, 얼굴인식, 사물인터넷 디바이스 등 4차 산업혁명 기술에 폭넓게 쓰일 것으로 기대된다. 김 교수 연구팀은 독일 드레스덴 공대·헬름홀츠 연구팀과 국제 공동 연구를 통해 뉴로모픽 칩에 ‘졸-겔 실리 케이트’ 물질을 적용한 기술을 개발했다. 이 물질은 다공성 세라믹 구조체로, 내부 이온들이 입력신호에 따라 구멍 사이를 자유롭게 이동하면서 마치 뇌 신경세포(뉴런)를 연결하는 시냅스와 같이 데이터 저장 효과를 유발한다. 또 이온 분극과 확산 현상을 이용해 전자소자의 하드웨어적 학습을 가능하게 하는 인공 신경망 구현도 할 수 있다. 이번 연구 결과는 세계적 전자소자 분야 학술지인 ‘네이처 일렉트로닉스’(Nature Electronics)에 실렸다. 김 교수는 “새롭게 개발한 뉴로 트랜지스터는 전통적 트랜지스터를 기반으로 제작한 인공 시냅스 소자”라며 “이온에 따라 시냅스 가소성을 제어함으로써 인간의 뇌를 가장 밀접하게 모방한 기술”이라고 말했다. 김 교수는 연구성과를 바탕으로 전북대 반도체설계 교육센터(IDEC)와 협력해 4차 혁명 시대를 이끌어 갈 반도체소자 고도화와 상용화를 추진할 계획이다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

200년 전 메리 셸리가 쓴 소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로테메우스’는 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사가 시체를 이용해 244㎝의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣으면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 셸리는 전기분해 기술, 자연발생실험 같은 당시 최첨단 과학기술을 소재로 활용했지만 사람과 똑같은 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그렇지만 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 프랑켄슈타인까지는 아니지만 실험실에서 신경세포나 생식세포를 만들고 기능을 상실한 폐를 되살리는 수준에 이르고 있다. 미국 컬럼비아대 의생명공학과, 컬럼비아대 의대, 밴더빌트대 의대, 스티븐슨 기술연구소, 서던캘리포니아대 의대, 스탠퍼드대 의대 공동연구팀은 이식할 수 없을 정도로 손상된 폐를 돼지의 순환계에 연결해 회복시킬 수 있다는 연구 결과를 의생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 7월 14일자에 발표했다. 폐 손상이 심각해 기능을 잃게 되면 폐 이식을 고려하게 되지만 이식용 장기를 구하기 쉽지 않다. 이식을 위해 기증된 폐는 쉽게 손상돼 70~80%는 폐기되는 것으로 알려졌다. 기계장치를 연결해 이식용 폐의 기능을 되살리는 방법이 있기는 하지만 소생 확률은 낮은 편이다. 이에 연구팀은 이식 불가 판정을 받은 사람의 폐 5개를 기증받아 마취한 돼지의 순환계와 24시간 연결한 뒤 관찰했다. 돼지의 피가 폐로 전달되도록 하고 인공호흡장치를 연결해 산소 공급을 하는 한편 면역거부반응을 막기 위한 면역억제제도 투여했다. 그 결과 적출 뒤 시간이 오래 지나 괴사가 시작돼 상당 부분이 하얗게 변한 폐가 건강한 핑크색을 띠고 정상적으로 산소를 전달하는 등 기능 회복이 관찰됐다. 연구팀은 면역거부반응에 대한 대책을 포함해 추가적인 연구가 필요하지만, 현재 수준만으로도 환자에게 이식하기 충분한 상태에 도달했다고 밝혔다. 또 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소(NINDS) 연구팀은 ‘정크 DNA’ 중 하나인 레트로바이러스가 신경 줄기세포의 분화를 좌우하고 신경세포 발달에도 영향을 미친다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. 레트로바이러스는 네안데르탈인 때 사람의 몸속으로 들어와 유전자처럼 자리 잡고 있는 것으로 알려져 있다. 전체 DNA의 약 8%를 차지하고 있지만 실제로는 바이러스 역할을 못 하는 비활성화된 상태여서 ‘정크 DNA’ 중 하나로 분류되고 있다. 연구팀은 실험실 연구를 통해 레트로바이러스 중 12번, 19번 염색체에 새겨진 HERV-K가 활성화될 경우 루게릭병으로 알려진 근위축측삭경화증이 유발될 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 건강한 성인남녀에게서 추출한 혈액세포로 인체의 다양한 세포로 분화될 수 있는 유도만능줄기세포를 만든 뒤 신경줄기세포로 분화시켰다. 연구팀은 신경줄기세포 표면에 HERV-K 유전자가 활성화되도록 한 뒤 관찰한 결과 신경세포(뉴런)로 분화되지 못하고 HERV-K 유전자를 억제시키면 줄기세포가 쉽게 뉴런으로 만들어지는 것을 확인했다. 한편 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 의대 산부인과·재생과학과·비뇨기과·유전체의학연구소, 피츠버그대 의대 여성연구소 공동연구팀은 사람의 정원줄기세포(SSC)를 시험관에서 배양하는 방법을 찾아내 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. SSC는 남성의 고환 내에 존재하는 줄기세포로 일생 증식하면서 일정 수를 유지하면서 일부가 생식세포로 분화돼 정자를 만든다. 분화 기능에 이상이 있으면 남성 불임이나 무정자증이 발생하기 때문에 불임치료를 위해 SSC를 추출해 시험관에서 배양시켜 정자로 분화시키는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 문제는 정자로 분화하기 전 단계인 SSC조차 체외 배양이 쉽지 않다는 것이다. 연구팀은 ‘단일세포 유전자 발현 분석’이라는 첨단 기술로 인간 SSC의 특성을 파악해 세포분열과 생존에 관여하는 AKT 경로를 억제할 경우 실험실에서 가장 잘 성장시킬 수 있다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 고환에서 추출한 30개 이상의 세포 샘플로 실험한 결과 2~4주 동안 안정적으로 SSC를 유지하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구를 바탕으로 질 좋은 정자로 분화시키는 기술을 개발해 불임 수술에 새로운 지평을 열겠다는 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아프리카 남부 보츠와나에서 최근 두 달 동안 356 마리의 코끼리가 원인을 모르는 주검으로 발견돼 정부당국을 당황하게 만들고 있다고 영국 BBC가 1일(이하 현지시간) 전했다. 영국에 본부를 둔 자선단체 ‘내셔널 파크 레스큐’의 니알 맥캔 박사는 지난 5월 초에 오카방고 삼각주에 비행기를 띄워 살펴본 결과 169마리의 코끼리 주검들이 발견됐고 한달 뒤 3시간 정도 비행해 187마리의 주검을 확인했다며 이들의 시신에서 검출된 샘플들의 조사 결과를 얻으려면 몇 주가 걸린다고 털어놓았다. 보츠와나는 아프리카에서도 급격히 줄어드는 코끼리 개체 수가 세 번째로 많은 나라다. 맥캔 박사는 “3시간의 비행으로 이 만큼의 숫자를 확인한 것은 전례가 없던 일이며 가물과 연관되지 않고 이렇게 많은 코끼리가 죽은 것도 전례가 없던 일”이라고 말했다. 온라인 매체 Phys.org에 따르면 지난 5월 처음 코끼리 주검이 처음 눈에 띄었을 때 상아가 제거되지 않은 점을 들어 보츠와나 정부는 밀렵이 죽음의 원인이 아닌 것으로 봤다. 맥캔 박사는 “밀렵꾼들이 독극물을 풀었다면 코끼리 뿐만아니라 다른 동물들도 죽임을 당해야 한다. 그런데 코끼리들만 당했다”면서 지난해 100마리의 코끼리가 당한 자연 상태의 탄저균 중독사도 잠정적으로 사인에서 배제했다. 원래 코끼리들은 얼굴을 바닥에 대고 죽으며 다른 개체들의 주검을 보면 원을 그리며 도는데 마치 뉴런이 파괴된 것처럼 보인다고 맥캔 박사는 말했다. 일부에서는 인간의 개발 여파로 물이나 토양이 오염됐을 가능성을 언급했다. 맥캔 박사는 심지어 원래 동물에게서 시작된 코로나19 감염병이 코끼리에게도 영향을 미친 것이 아닌가 짐작하기도 했다. 시릴 타올로 보츠와나 야생 및 국립공원부 장관 대행은 영국 일간 가디언과의 인터뷰를 통해 지금까지 적어도 280마리의 코끼리 죽음을 확인했다며 나머지 개체들도 확인 중이라고 밝혔다. 그 역시 사인이 밝혀진 것이 없다고 했다. 그는 “테스트를 위해 샘플들을 보냈고 결과를 얻으려면 몇 주가 걸릴지 모른다”고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

지난 2008년 3월 터키의 열아홉 살 여성은 간을 당장 이식해야 할 상황이었다. 적합한 장기를 기다리는 동안 독성 물질을 걸러주는 간 기능이 떨어져 혈류 공급이 안돼 뇌에까지 영향을 미칠 지경이 됐다. 병원들을 수소문했더니 아흔세 살 할머니의 간이 그나마 이식 가능한 것으로 여겨졌다. 분명 이식 기준에 부적합했지만 앞뒤 잴 겨를이 없었다. 말라탸 이노누 대학의 간이식 연구소는 수술을 단행했다. 이 여성은 목숨을 건졌고 6년 뒤 건강한 딸까지 낳았다. 딸의 첫 번째 생일에 여인은 스물여섯 살이 돼 자신의 간이 백 년이 됐음을 자축했다. 26일(현지시간) 영국 BBC의 ‘백년 인생’ 섹션은 할아버지나 할머니 몸 속에 있어야 할 장기로 건강하게 살아가는 사례가 꾸준히 늘고 있다고 전했다. 우리 장기 가운데 몇몇은 우리보다 더 오래 살아 제대로 기능하고, 몇몇은 더 빨리 수명을 다한다. 세포도 마찬가지여서 우리 몸은 물리적 생일을 세는 것보다 훨씬 복잡하다. 수명을 연구하는 이들은 나이가 생각했던 것보다 덜 중요한 역할을 하는 것처럼 보인다고 입을 모은다. 연구자들은 햇수로 따지는 나이와 생체 나이가 보이는 격차에 더 흥미를 갖는다. 나이가 들어간다는 것은 보통 인간의 몸이 전체적으로 차츰 노화된다는 것을 의미하지만 사람들은 각자 다른 속도로 노화가 진행된다. 유전적 요인, 라이프스타일, 환경 요소 등이 복합적으로 작용하며 우리의 모든 장기가 같은 속도와 규모로 나이들지는 않는다. 해서 서른여덟 살인데도 훨씬 어리게 보일 수도 있고 신장이 예순한 살처럼 움직이는 것처럼 보일 수도 있다. 팔십에 주름이 지고 머리가 빠지는 일이 대부분이지만 마흔 살처럼 심장이 마구 뛸 수도 있다. 스탠퍼드 대학 유전학과의 마이클 스나이더는 자동차에 빗댄다. “시간이 갈수록 차의 모든 기능은 떨어지는데 몇몇 부품은 다른 것보다 훨씬 빨리 닳는다. 엔진이 맛이 가 당신이 수리하면 그 다음 차체가 노쇠해지고, 그러면 당신은 또 수리하면 그만이다. 그런 식이다.” 따라서 더 오래 더 건강하게 살고 싶다면 우리 몸의 모든 부분이 똑같이 늙어가지 않는다는 사실에 더 많은 주의를 기울일 필요가 있다. 하지만 어느 장기의 생체 나이를 정확히 아는 일은 그리 간단하지 않다. 많은 온라인 정보들이 심장이나 폐 같은 장기들의 나이를 측정하는 데 도움이 되지만 장기 기능과 세포 구조와 구성, 유전적 건강도를 정확하고 상세하게 파악해야 한다. 장기 이식 데이터들은 나이 들수록 이식하면 안 좋아질 것이란 통념을 뒤집고 우리 몸의 어떤 부품들은 나이 들수록 더 좋아진다는 것을 보여준다. 예를 들어 심장과 췌장은 나이 마흔이 넘으면 안 좋아지고, 폐도 기증자가 65세를 넘길 때까지는 나이에 따른 차이점이 거의 없다. 각막은 모든 장기 가운데 저항력이 가장 강해 기증자 나이가 전혀 영향을 미치지 않는다.영국 리버풀 대학 연구진은 “각기 다른 장기들의 혈관 분포와 미세혈관 분포가 나이에 따라 어떻게 달라지느냐가 나이에 관련된 고장에 기여하는 중요한 요인이라고 생각하는 것이 논리적”이란 보고서를 내놓았다. 장기 이식 데이터들은 또 어떤 장기의 수명에 상한이란 게 존재하는지 의문을 품게 한다. 예를 들어 간은 재생 능력이 탁월한 것으로 널리 알려져 있다. 수술 등으로 간의 3분의 2를 제거해도 일년 안에 거의 원 모습이 된다. 몇몇 연구자들은 간 이식 기증자의 연령 제한을 없애는 것이 좋겠다고 제안하기도 한다. 또 다른 연구자들은 100세가 된 간을 이식받은 환자들을 선택적 그룹으로 분류해 추적 관찰하기도 한다. 어떤 장기는 또 라이프스타일에 민감하게 영향을 받는지도 모른다. 킹스칼리지 런던 노화연구소의 리처드 시오 소장은 “아주 좋은 예가 폐와 환경오염이다. 폐는 도시나 많이 오염된 환경에서 살수록 나이를 더 먹는다”고 말했다. 그는 “무얼 먹고 어떻게 먹고, 어떻게 자고 언제 자는지가 우리가 충분히 알지 못하는 다양한 방식으로 장기에 영향을 미친다”고 덧붙였다. 세포도 시간이 지나면 완전히 재생하는데 다만 정도는 각기 엄청난 차이를 드러낸다. 적혈구 세포는 정맥이나 동맥을 한바퀴 도는 데 평균 4개월이 걸리는 반면, 장(腸) 속 세포들은 며칠 만에 대체된다. 대부분의 뇌세포나 뉴런들은 나이가 들어도 대체되지 않는다. 그러나 지난해 살크 생체학연구소의 마틴 헤처가 이끄는 연구팀은 포유류에서만 뉴런이 긴 수명을 누리는 것으로 알려졌는데 생쥐의 간과 췌장에 있는 뉴런들도 더 젊은 세포들과 공존하는, 이른바 “나이 모자이크”를 한다는 사실을 파악하고 놀라워했다. 오래 된 세포들이 나이가 들면 취약해지는 것은 당연한데 뇌 밖에 존재하는 세포들이 다른 장기들에 영향을 미쳐 이를 보완한다는 가설이 가능하다는 것이다. 모든 장기는 시간이 갈수록 복원력이 떨어지지만 새로운 연구들은 어떤 장기가 먼저 망가질 것인지를 예측할 수 있다는 것을 보여준다. 지난 1월 스나이더와 저우옌유, 사라 아하디 등 스탠퍼드대학 연구진은 몸 속에 존재하는 적어도 87가지 분자와 미생물들이 나이듦의 “바이오마커” 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 자발적 참가자들의 마커를 분기별로 점검했더니 사람들이 각기 다른 생체 메카니즘을 통해 나이 들어 가는 것처럼 보인다고 결론내렸다. 나아가 개인들을 어떤 카테고리 “에이지오타이프(ageotype)”로 묶을 수 있다고 제안했다. 네 가지 노화 경로를 신장 기능, 간 기능, 대사질환, 면역질환으로 분류했는데 심장노화도 존재할 수 있다고 믿었다. 그들은 이렇게 사람의 에이지오타이프를 유전과 환경 요인을 더하면 나이가 먹기 훨씬 전에 파악해낼 수 있다고 스나이더는 주장했다. 이들이 옳다면 젊은이들이 나이가 들면 자신이 건강하게 지내려면 어떤 것들을 돌아봐야 하는지 미리 알 수 있게 된다는 것이다. 그는 “심장노화가 있다면 나쁜 콜레스테롤을 주시하고 심장 검진을 받아야 하며 운동해야 한다. 대사노화가 있다면 식단을 살피고 간노화가 있으면 술을 덜 마셔야 한다”고 말했다. 그러나 아직은 이런 연구는 초보 단계라 할 수 있다. 조금 더 개별 사례를 충실히 들여다봐야 한다는 것이다. 스나이더는 “모두에게 통하는(One-size-fits-all) 연구는 말이 안 된다”며 “운동과 좋은 식단이 총체적으로는 도움이 되지만 당신의 심장이나 신장이 망가진다면 조금 더 타깃이 집중된 전략이 필요할지 모른다”고 말했다.최근에는 DNA 메틸화(methylation) 연구가 유행하고 있다. 유전자 형질 발현을 조절하는 화학적 변형으로 유전자들이 라이프스타일과 환경에 어떤 영향을 받는지 파악해낼 수 있다는 것이다. DNA 메틸화의 양은 나이 들수록, 생체유전 양상이 바뀌는 데 따라 달라진다. 해서 학자들은 생체유전 시계를 개발해 유전적인 나이까지 예측할 수 있다고 믿는다. 여성들의 유방 세포를 분석했더니 노화가 우리 몸의 어떤 다른 부품보다 빠르게 진행돼 유방암을 예측할 수 있다는 연구가 진행되고 있다. 나아가 수명 연구는 생체시계를 늦추는 것뿐만 아니라 아예 되돌리는 쪽으로 나아가고 있다. 지난 3월 스탠퍼드 의과대학 연구진은 어르신들의 세포에 있는 야마나카 요소를 길러내 젊게 만드는 데 성공했다고 발표했다. 야마나카 요소는 세포를 배아 상태로 되돌리는 단백질이다. 가장 최근에는 어르신들의 건강 수명(healthspan)을 늘리는 연구에 집중하고 있다. 유니버시티 칼리지 런던의 린다 패트리지 연구팀은 라파미신(rapamycin), 메트포르민(metformin), 리튬(lithium) 약물 등이 질환이 발병할 여지와 노화에 동반하는 문제들을 늦출 만한 잠재력을 갖고 있다고 결론내렸다. 하지만 이런 개입으로 모든 노화의 수많은 증후를 되돌릴 수 있다고 보는 것은 아니다. 이 긴 기사의 결론은 이렇다. 시오 소장은 모든 것들이 긴밀히 연결돼 있다는 것이며 어떤 것의 노화는 다른 것에 영향을 미친다고 강조했다. 그는 “관절에 염증이 있으면 뇌에도, 심장에도 영향을 미친다. 모든 장기에는 제각기 다른 노화가 투영되지만 모두 내적으로 연결돼 있다”고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr 혹시 맨 앞 이노누 대학 연락처가 필요한 분이 있을지 몰라 첨부한다. 웹서핑을 했더니 외국인 환자들에게 인기가 높은 곳인 듯하다. Cuneyt Kayaalp, Department of Surgery, Turgut Ozal Medical Center, Inonu University, Malatya 44315, Turkey. Email: cuneytkayaalp@hotmail.com

집에서 만들어 먹는 음식이 아닌 이상 즉석식품이나 각종 가공식품들에는 어쩔 수 없이 음식이 상하지 않게 하거나 색감을 좋게 하거나 맛을 높이기 위해 식품첨가물이 들어가기 마련이다. 인체에 무해하다고는 하지만 식품첨가물이 간접적인 경로를 통해 건강에 영향을 미칠 수도 있다. 국내 연구진이 가공식품 속 들어가는 식품첨가제가 자칫 자폐증을 유발시킬 수도 있다는 연구결과를 내놨다. 한국뇌연구원 신경회로연구그룹 연구팀은 가공식품 속 유통기한을 늘리기 위해 사용되는 식품첨가물인 프로피온산이 장내 미생물의 불균형을 유발시켜 자폐증을 유발시킬 가능성을 높인다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 브레인’에 실렸다. 최근 들어 과학계에서는 장내 미생물에 대한 다양한 연구들을 하고 있다. 장은 ‘제2의 뇌’라고 불리며 장에서 흡수된 물질이 혈관을 따라 이동해 멀리 떨어진 뇌까지 영향을 줄 수 있다는 ‘장-뇌 연결축’이라는 개념이 제시되기도 했다. 연구팀은 자폐증을 앓고 있는 아이들이 과민성대장증후군 같은 장관련 질환을 앓는다는 점과 프로피온산을 투여한 쥐가 자폐 유사증상을 보인다는 기존 연구결과에 주목했다. 프로피온산(PPA)는 가공식품 속 유통기한을 늘리는데 사용되는 식품첨가물로 각종 통조림에 포함돼 있다. 연구팀은 생쥐의 신경세포(뉴런)를 배양한 뒤 PPA를 투여하고 해마 신경세포의 형태와 단백질 발현량을 관찰했다. 그 결과 세포내 불필요한 단백질과 세포소기관을 분해하는 자가포식 작용이 제대로 이뤄지지 않아 세포내 노폐물이 축적되고 결국 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 수상돌기 가시가 줄어들면서 뇌 발달이 더뎌진다는 것을 확인했다. 또 PPA가 투여된 세포에서는 세포외 신호조절 효소 경로가 과도하게 활성화된다는 것도 관찰했다.결국 식품첨가물로 사용되는 프로피온산이 체내에 과도하게 유입될 경우 장내 세균의 종류와 숫자에 영향을 미치고 이것이 신경세포에까지 영향을 미쳐 뇌발달이 한창인 아동에게 영향을 미쳐 자폐유사증상을 유발할 수 있다는 설명이다. 문지영 박사는 “이번 연구는 장내 미생물이 뇌에 미치는 여러 영향 중 하나를 밝혀낸 것으로 프로피온산이 뇌에 미치는 영향을 파악함으로써 관련 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본팀, 클로자핀 N옥사이드 주입·관찰48시간 Q뉴런 활성화, 동면상태와 유사美팀, 하루 음식 안 주고 신진대사 낮춰생쥐 신경회로서 Q뉴런의 활성화 확인“장기 동면상태에선 이식 장기 손상 막고발병 후 조직 손상 최소화 등 이익 크다” SF영화 역사상 최고의 걸작으로 꼽히는 ‘2001 스페이스 오디세이’(1968)에서 시작해 ‘멜 깁슨의 사랑이야기’(1992), 실베스터 스탤론 주연의 ‘데몰리션맨’(1993), ‘바닐라 스카이’(2001), 에일리언 시리즈, 그리고 2016년 말 개봉한 ‘패신저스’까지 공통점은 뭘까. ‘냉동인간’ 혹은 ‘인공동면’(冬眠)을 소재로 하고 있다는 점이다. SF에서는 수십~수백 광년이 떨어진 곳까지 우주여행을 하거나 불치병에 걸려 과학기술이 더 발전한 먼 미래에 깨어나 치료받기 위한 소재로 쓰인다. 그렇지만 SF에서는 전혀 다른 원리를 갖고 있는 냉동인간과 인공동면을 혼동해 사용하는 경우가 많다. 겨울잠이라고 불리는 동면은 에너지를 아끼기 위한 것이 주요 목적이고 냉동인간은 특정 목적 때문에 생체조직이 상하지 않도록 특수 처리한 상태에서 초저온으로 냉동시켜 장기 보존하는 것이다. 냉동인간 기술을 활용해 사업을 하는 기업들이 전 세계적으로 서너곳이 있지만 냉동만 가능할 뿐 조직 손상 없이 해동시키는 방법은 아직 알고 있지 못하다. 인공동면이나 냉동인간 기술이 성공한 사례는 없다는 말이다. 그렇지만 과학계에서는 냉동보존 기술의 첫 단계로 곰이나 개구리 등 겨울잠 자는 동물들의 동면 원리를 알아내기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 이런 가운데 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 11일자에는 설치류를 대상으로 동면과 비슷한 상태를 유발시킬 수 있는 신경세포 회로를 발견했다는 연구 결과 2편이 실려 주목받고 있다.사람은 추운 곳에 오래 노출될 경우 저체온증으로 서서히 의식을 잃고 사망하는 경우가 많다. 그렇지만 겨울잠을 자는 동물들은 날씨가 추워져 먹을 것을 구하기 어려워지면 에너지 소비를 낮춰 체온을 떨어뜨리고 심장도 거의 움직이지 않는 상태로 한철을 보내게 된다. 많은 과학자들이 동면은 뇌 시상하부의 ‘시각교차전(前)구역’이라는 부위에서 온도조절 작용 때문이라고 추측했을 뿐 정확한 메커니즘은 밝혀내지 못한 상태였다. 일본 쓰쿠바대 의대, 국제통합수면의학연구소, 이화학연구소(리켄) 망막재생연구소, 리켄 세포기능역학연구소, 니가타대 뇌연구소, 쓰쿠바 고등연구협회 공동연구팀은 생쥐에게 ‘클로자핀 N옥사이드’라는 화학물질을 주입한 결과 뇌 시상하부에 있는 Q뉴런이라는 지금까지 잘 알려지지 않은 부분이 활성화되면서 48시간 이상 동면 상태와 비슷하게 신진대사 활동이 느려지고 체온이 떨어지는 것을 확인했다. 또 광유전학 기술로 Q뉴런을 자극할 경우에도 동면 상태가 유도되는 것을 관찰했다. 유도동면에서 깨어난 뒤 생쥐들에게서 이상행동이나 조직이나 장기손상은 관찰되지 않았다고 연구팀은 밝혔다. 미국 하버드대 의대 신경생물학과, 신경과학부, 영상·데이터분석센터, 베스 이스라엘 디코니스 의료센터(BIDMC) 내분비·당뇨·대사질환과, 샌디에이고 소재 의료기업 뉴로포토메트릭스 공동연구팀은 일본 연구팀처럼 약물을 주입하는 대신 24시간 동안 음식과 물을 주지 않아 신진대사 활동을 낮춘 뒤 생쥐의 신경회로를 관찰한 결과 역시 Q뉴런이 활성화된다는 사실을 확인했다.이번 연구를 주도한 신경생물학 분야의 세계적 권위자 마이클 그린버그 하버드대 의대 교수는 “인간에게 장기적인 동면 상태를 유도하는 것은 이식을 위해 장기를 손상 없이 보존할 수 있게 해주거나 질병 발생 후 조직손상을 최소화시키는 등 잠재적으로 의학적 이점이 큰 기술”이라며 “이번 연구는 신경회로 자극을 통해 인공동면 유도 가능성을 보여 줬다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수면 부족은 졸음과 피로 그리고 집중력 저하 등을 일으키는데 이런 상태가 장기화하면 결국 죽음에 이를 수 있다고 알려져있다. 최근 미국 하버드의대 연구진은 수면 부족이 이처럼 지속하면 죽음으로 이어지는 메커니즘(기전)을 알아냈다고 밝혔다. 수면은 살아있는 동물에게 있어 매우 중요한 요소이지만, ‘동물은 왜 잠을 자야 하는가?’라는 질문은 아직 풀리지 않았다. 하지만 1989년 미국 시카고 기반 연구자들이 발표한 한 연구에서는 강제로 불면 상태를 유지하던 쥐들이 모두 죽음에 이르렀기에 동물은 잠들지 않는 상태가 계속되면 결국 죽는다는 것이 확인됐다. 하버드의대 연구진은 이처럼 수면과 죽음 사이의 관계를 풀어내기 위해 뇌 신경세포인 뉴런을 열에 민감하도록 유전자를 조작한 과일 초파리들을 따뜻한 방에서 사육함으로써 이들을 잠들지 못하게 하는 불면 실험을 진행했다. 이 실험에서 노랑초파리들의 불면 상태가 열흘 이상 지속하면 폐사율이 급격히 상승해 보통 40일의 수명을 지닌 이들 초파리는 20일 만에 100% 죽는 것으로 확인됐다. 즉 이들 초피리에게서도 잠이 들지 않는 상태가 계속되면 죽는 것이 확인된 것이다. 이들 연구자는 불면 상태가 지속된 초파리들의 체내를 샅샅이 살폈다. 그 결과, 장내에서 활성산소종(ROS)으로 불리는 산소분자에 대한 반응성이 높은 분자군이 축적되는 것으로 나타났다.연구진이 함께 공개한 사진은 왼쪽부터 순서대로 불면 1일차, 7일차, 10일차의 장내 모습을 보여주는 데 활성산소종이 축적돼 있는 부분은 색이 칠해져 있다. 불면 상태가 계속되면 활성산소종의 농도가 장내에서 높아진다는 것을 시각적으로 보여주는 것이다. 또한 이번 실험에서는 불면 상태에서 활성산소종이 축적되는 부위가 장에 한정된다는 것도 확인됐다.공개된 또 다른 사진은 초파리의 뇌와 근육, 지방체 그리고 정소에서 평소 상태(이미지 상단)와 불면 상태(이미지 하단)에 변화가 없고 불면 상태가 지속해도 활성산소종이 축적되지 않는다는 것을 보여준다. 이에 따라 연구자들은 이런 현상이 초파리 이외의 동물에서도 발생하는지를 알아내기 위해 쥐를 이용한 추가 실험을 진행했다. 그 결과, 5일 동안 불면 상태가 지속된 쥐들의 소장과 대장에서는 활성산소종이 축적된 것으로 나타났다. 이에 대해 이들 연구자는 다른 동물을 대상으로 실험을 진행해도 수면 부족으로 인해 활성산소종이 장에 축적되는 현상은 달라지지 않을 것이라고 말했다. 이들은 또 불면 상태에 따라 생성되는 장내 활성산소종이 죽음의 원인임을 입증하기 위해 초파리에게 항산화물질을 함유한 음식을 먹여 장내 활성산소종을 중화하는 실험을 진행했다. 여기서도 항산화물질이 투여된 초파리는 불면증이 이어져도 평소 상태와 같은 활동을 계속하고 통제군과 같은 수명을 보인 것으로 나타났다. 아울러 장내에서 항산화 효소를 과잉 생성하도록 유전자를 조작한 초파리는 불면증이 지속해도 일반적인 초파리와 같은 수명을 보였다. 이 때문에 이들 연구자는 장내 활성산소종이 수명에 핵심적인 역할을 하고 있다고 결론지었다. 자세한 연구 성과는 세계적 의학지 셀(Cell) 최신호(6월4일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr