오래 기억되는 정보, 습득 1~2초 전에 해마 ‘발화율’ 상승… 인코딩 준비상태 뇌 다른 부분에선 별다른 변화 없어 전문가 “결국 해당 정보에 흥미 갖고 반복·지속 노출이 기억 잘하는 방법”“따뜻한 차와 파삭거리는 빵가루가 입천장에 닿는 순간 갑자기 온몸에 소스라치는 전율이 일었고, 나는 그 자리에 얼어붙어 몸 안에서 일어나고 있는 이상한 현상을 찬찬히 살펴보았다.” 많은 독자들에게 좌절감에 빠지게 만든 마르셀 프루스트의 걸작 ‘잃어버린 시간을 찾아서’의 한 대목이다. 우연한 자극에 의해 의식 저편에 묻혀 있던 기억이 되살아날 수 있음을 보여 주는 대표적인 장면으로 꼽히며 심리학자들은 이런 현상을 ‘프루스트 효과’라고 이름 붙였다. 사실 오래된 기억은 되살리기도 쉽지 않지만 왜곡되는 경우도 많다. 영국 더럼대 심리학과 찰스 퍼니휴 교수는 ‘기억의 과학’이라는 책에서 “진짜 기억과 가짜 기억은 상당히 비슷한 신경적 특징을 나타내며 다양한 편향이 기억에 영향을 미친다”고 지적하기도 했다. 뇌과학이 빠르게 발전하고 있지만 기억은 많은 부분이 여전히 미지의 영역으로 남아 있다. 이 때문에 기억은 시간여행과 함께 SF에서 가장 많이 다뤄지는 단골 메뉴이다.이런 가운데 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 심리학과, 애리조나주립대 실험심리학과, 뉴멕시코주립대 심리과학과, 샌디에이고 보훈병원, 배로신경과학연구소, 뉴로텍스뇌연구소 공동연구팀은 특정 정보가 기억되거나 기억되려 하기 이전에 이미 해마에서 기억할지 여부를 결정한다고 3일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 6월 2일자에 실렸다. 연구팀은 뇌전증 환자 34명을 대상으로 새로운 단어를 학습하도록 하면서 해마, 편도체, 전측대상회, 전전두엽 등 기억에 관여하는 부위의 변화를 뇌파검사와 기능성자기공명영상(fMRI)으로 측정했다. 그 결과 실험대상자들이 쉽게 기억하거나 오랫동안 기억하게 되는 단어들은 보거나 듣기 1~2초 전에 해마의 신경세포(뉴런)의 발화율이 높다는 것이 확인됐다. 해마 이외의 부분에서는 별다른 변화가 나타나지 않은 것으로 나타났다. 대뇌변연계에 위치한 해마는 장기기억과 학습, 감정적 행동을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이처럼 정보 노출 전에 해마 뉴런의 발화율이 높아지는 것을 ‘인코딩 준비상태’라고 이름 붙였다. 연구팀에 따르면 인코딩 준비상태는 새로운 기억을 형성하는 데 중요한 뇌 부위인 해마가 선택적으로 활동을 증가시키는 것이다. 정보에 따라 인코딩 준비상태가 달라지는 정확한 메커니즘을 밝혀내기 위해 추가 연구를 진행 중이지만 기억력을 높이기 위해서는 해마를 인코딩 준비상태로 만들어 두는 것이 중요하다고 설명했다. 한편 오스트리아 과학기술연구원 세포신경과학부 연구팀은 단기기억이 형성되는 것은 소뇌와 대뇌 피질의 가장 작은 신경단위인 과립세포가 해마의 피라미드 신경세포로 얼마나 활발하게 신호를 전달할 수 있는가 여부에 달려 있다는 연구 결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 6월 2일자에 발표했다. 지금까지 기억은 신경세포들 사이의 신호전달 강화를 설명하는 시냅스 가소성이나 외부 자극으로 인해 생기는 생화학적 변화인 엔그램 개념으로 설명해 왔었다. 시냅스 가소성은 세포 수준 이하의 차원에서, 엔그램은 기억의 전체 메커니즘 차원에서 설명하는 것이었는데 연구팀은 시냅스 가소성과 엔그램 사이의 구조적 상관관계를 설명한 것이다. 존 윅스테드 UC샌디에이고 교수는 “이번 연구들은 신경세포와 신호전달체계가 기억에 어떻게 영향을 미치는지 보여 주는 것”이라며 “결국 흥미를 갖고 해당 정보에 반복적이고 지속적으로 노출되는 것이 기억을 잘하는 방법”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 뇌의 도파민 특정 유전자 스위치가 켜지면 약물 중독에 쉽게 빠지게 된다는 사실을 밝혀냈다. 포스텍 생명과학부, 한국뇌연구원, 대구경북과학기술원(DGIST), 미국 마운트시나이 아이칸의대 신경과학과, 존스홉킨스대 심리·뇌과학과, 존스홉킨스대 의대 신경과학연구소 공동연구팀은 코카인 같은 약물 중독에 신경세포의 특정 도파민 수용체가 중요한 역할을 한다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘생물 정신의학’에 실렸다. 약물 중독은 특정 약물을 강박적으로 찾고 사용하는 행동을 보이는 정신질환으로 치료가 어렵고 오랜 시간이 지난 뒤에도 재발 가능성이 높다. 특히 마약류 같은 중독성 약물은 뇌의 보상회로 속 도파민 농도를 증가시키고 도파민 수용체를 활성화시켜 쉽게 중독을 일으키는 것으로 알려져 있다. 문제는 중독에 유독 쉽게 빠지는 사람이 있는데 이런 현상에 대한 정확한 신경생물학적 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태이다. 연구팀은 생쥐들을 이용해 코카인을 스스로 투여할 수 있는 장치에 넣은 뒤 전기생리학적, 광유전학 기법으로 실험을 실시했다. 그 결과 중독에 취약한 생쥐들은 일반 생쥐들과 2909개의 유전자가 차이를 보인다는 사실을 확인했다. 중독 취약 생쥐들은 기분과 감정을 조절하는 영역인 대뇌 보상회로 중격의지핵에 있는 콜린성 뉴런이라는 신경세포에서 ‘DRD2’라는 유전자가 과도하게 발현되는 것으로 관찰됐다. 콜린성 뉴런에서 DRD2가 쉽게 켜지고 발현량도 급증하는 생쥐는 똑같은 코카인에 노출되더라도 쉽게 중독된다는 설명이다. 구자욱 한국뇌연구원 박사는 “이번 연구는 뇌 중격의지핵 신경세포 중 1~2% 정도에 불과한 콜린성 중간뉴런의 도파민 신호전달체계가 중독 행동에 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “추가 연구를 통해 약물 중독 환자에 대한 새로운 치료전략을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람의 뇌는 자는 동안에도 세포 손상을 수복하고 면역 및 감정을 제어하는 활동 등으로 분주하다. 그런데 새로운 연구에 따르면, 우리 뇌는 깨어있을 때 겪은 일들을 재현해내느라 바쁘다. 이는 일반적인 꿈과는 또 다른 것이다. 미국 매사추세츠 종합병원 등이 주도한 연구진은 사람의 뇌가 이런 활동을 일부러 하는 이유로 경험을 정리함으로써 예전 기억을 덧씌우지 않고 새로운 기억을 오랜 기간 보존하기 위한 것으로 추정한다. 이들 연구자는 깨어있을 때의 체험을 잘 때 뇌에서 재현하는 것을 ‘오프라인 리플레이’라고 말한다. 이는 오래전부터 동물들에서 관찰된 현상이지만, 사람에게서 관찰된 사례는 이번이 처음이다. 사실 이 연구의 참가자들은 사지마비 환자 두 명으로 이들은 뇌의 신호를 검출해 컴퓨터나 로봇 팔 등을 조작하도록 하는 실험에도 참여하고 있다. 따라서 이들 참가자의 대뇌피질 일부에는 전극이 이식돼 있다. 이번 연구가 가능했던 이유도 바로 이 때문이다. 이런 전극을 이용하면 이들 참가자가 깨어있는 동안과 잠든 사이에 발화(firing)한 신경세포를 검출할 수 있다. 이런 기회는 흔치 않으니만큼 전례없는 연구인 것이다. 연구진은 이 연구에서 자고 있는 동안의 오프라인 리플레이를 관찰하기 위해 이들 참가자에게 잠자기 전후 ‘사이먼’이라는 이름의 기억 놀이를 하도록 요청했다.사이먼 놀이의 규칙은 간단하다. 4가지 색의 패널이 있고 그것들이 순서대로 빛나므로 빛난 순서를 기억해 그대로 패널을 눌러 나간다. 단지 이번 참가자들은 사지마비 탓에 팔이 움직이지 않기에 뇌파로 커서를 조작해 놀이를 수행했다. 그 결과, 자고 있는 참가자들의 신경세포에서도 이 놀이를 하고 있을 때와 같은 패턴으로 발화하는 것으로 확인됐다. 이는 이들이 잠든 사이에도 머릿속으로 놀이를 하고 있었다는 점을 시사한다. 일어나 있을 때의 놀이 활동으로 생긴 발화 패턴이 신경세포 수준으로 재현되고 있던 것이다. 연구진의 견해에 따르면, 이런 오프라인 리플레이는 하루 동안의 경험을 이해하고 이를 새로운 기억으로 저장하는 데 도움을 주려는 것이다. 그리고 이 과정에는 해마와 신피질이라는 뇌 영역이 관계돼 있을 가능성이 높다. 해마는 대뇌피질 아래에 있는 작은 해마처럼 생긴 영역으로 기억과 밀접한 관계가 있다. 신피질은 뇌 표면의 주름 부분으로 감각 정보의 처리와 자발적 동작 제어 그리고 의사결정을 담당한다. 특히 해마는 가소성이 매우 높은 부위다. 이는 뉴런 사이 연결인 시냅스의 세기가 빨리 변한다는 것. 하지만 신피질의 가소성은 해마만큼은 아니다. 이는 새로운 기억을 빠르게 만드는 것이 서툴다는 것을 의미한다. 그 대신 한 번의 기억을 저장하면 그렇게 쉽게 잃지 않는다. 해마처럼 옛 기억이 새로운 기억으로 바뀌는 일도 없다. 따라서 해마는 체험이라는 스냅 사진을 찍는다고도 말할 수 있다. 무슨 일이 생기면 얼른 신경세포의 결합을 강화해 이를 기록한다. 기억은 이후 같은 신경세포가 다시 활성화됐을 때 느껴지는 체험이다. 오프라인 리플레이에서는 이런 기억이 서서히 신피질로 저장된다. 하지만 핵심은 신피질에는 이미 그동안 축적된 기억과 지식이 저장돼 있고 새로운 기억은 그 속으로 편입된다는 것이다. 이 경우 기존 정보가 새로운 정보로 덮어쓰기 돼 사라지는 일은 없다. 따라서 평소 양질의 수면이 중요하다는 것은 바로 이 점에 있다. 시험이나 중요한 면접이 있는 날의 전날 밤에는 제대로 잠을 자면 인지 능력을 끌어올리기가 쉽다. 즉 공부하고 난 뒤에 잠을 자면 배운 점을 기억하는 데 도움이 될 수 있다는 것이다. 자세한 연구 성과는 국제 학술지 셀 리포츠(Cell Reports) 최신호(5월 5일자)에 실렸다. 사진=Cell Reports 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간 뇌의 신경 줄기세포는 초기 뇌를 발달시킬 뿐만 아니라 평생 활성 상태를 유지한다. 이런 신경 줄기세포가 끊임없이 새로운 신경세포(뉴런)를 만들어내는 덕분에 뇌는 새로운 요구에 끊임없이 적용하고, 손상된 조직의 복구에 필요한 신경세포를 수시로 확충할 수 있다. 문제는 불시에 나타나는 돌연변이가 뇌 신경 줄기세포의 분열을 방해한다는 것이다. 이렇게 신경 줄기세포가 제대로 기능하지 못하면 뇌의 학습과 기억 능력이 감퇴한다. 이런 뇌 신경 손상이 어떤 생리적 경로를 거쳐 발생하는지는 지금까지 거의 밝혀진 게 없다. 이와 관련해 스위스 취리히대(UZH) 뇌 연구소의 제바스티안 예스베르거 교수가 이끄는 국제연구팀이 뇌의 신경 발달을 제어하는 지질 대사 효소를 처음으로 발견했다고 미국고등과학협회(AAAS)가 운영하는 비영리 뉴스 매체인 유레카얼럿이 7일(현지시간) 보도했다. 연구결과는 뇌의 신경 줄기세포 분열을 치료적 목적으로 조절하는 실마리를 찾아낸 것이다. 특정 지질 대사 효소가 뇌의 줄기세포 활동을 평생 제어한다는 사실이 밝혀진 건 처음이다. 연구팀은 이런 요지의 논문을 8일 저널 ‘셀 스템 셀(Cell Stem Cell)‘에 발표했다. 지방산 합성효소(FASN)는 말 그대로 지방산의 생성에 관여하는 효소다. 하지만 이 효소를 생성하는 특정 유전자 코드에 돌연변이가 생기면 뇌 인지 기능의 결함을 유발한다. 연구팀은 생쥐 모델과 인체 기관을 모방해 배양한 3차원 줄기세포인 인간 뇌 오르가노이드에 실험하면서 FASN의 유전적 변이를 관찰했다. 인지 기능이 손상됐을 때와 똑같은 변이가 FASN에 나타나도록 유전 정보를 조작하자, 생쥐와 오르가노이드 양쪽 모두에서 뇌 신경 줄기세포의 분열이 줄었다. 변이를 일으킨 FASN 효소는 과도한 활성 상태로 변하면서 줄기세포 내의 지방 축적을 늘렸다. 그러자 스트레스를 받은 줄기세포는 분열 능력이 떨어졌다. 아울러 FASN에 돌연변이가 생긴 생쥐도 학습과 기억 기능이 약해졌다는 게 확인됐다. 예스베르거 교수는 “FASN 지질 대사와 줄기세포 분열과 인지 능력이 기능적으로 서로 연관돼 있다는 것을 보여준다고”고 말했다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

인간 뇌를 모방하는 핵심 전자칩의 개발이 생체 전자공학의 급격한 발전 덕분에 순조롭게 진행되고 있다. 이른바 ‘뉴로모픽 컴퓨팅 칩’으로 불리는 이 핵심 연산장치는 인간 뇌의 뉴런(신경세포)들과 이들을 연결하는 부위인 시냅스(연접부)들의 구조를 모방해 기계학습을 수행하면 기존 컴퓨터에서는 할 수 없던 복잡한 의사결정을 인간 수준으로 해낼 수 있다. 하지만 지금까지 기술로는 이 칩을 가동하는데 최소 1V 안팎의 전압이 필요했다. 이는 인간 뇌가 필요로 하는 전압인 80㎷와 비교하면 압도적으로 높은 전압이다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 최종 목표는 인간의 뇌를 완전히 대체할 수 있을만큼 발전하는 것이므로, 이렇게 높은 전압은 바람직하지 못하다. 그런데 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스 연구진은 자신들이 개발하고 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 칩을 가동하는 데 필요한 전압을 실제 뇌 수준인 40~100㎷까지 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 이런 성과 덕분에 이 전자칩은 실제 뇌를 재현하기 위한 마지막 관문을 돌파했다고 할 수도 있다. 또 적정 전압의 획득으로 손상됐거나 오래된 뇌세포를 대체하는 이른바 ‘뇌 바꾸기’도 실현 가능할 것이다. 그렇다면 도대체 무엇이 이번 저전압화를 가능하게 했던 것일까. 그 열쇠를 쥐고 있던 것은 뜻밖에도 세균에 있었다. 의사 시냅스의 구조 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 개발에 있어 가장 어려운 문제는 시냅스를 재현하는 것이다. 시냅스의 역할은 보통 전자회로의 스위치에 있는 온·오프 기능과 비슷하지만 다른 한편으로 흐르는 전류가 많거나 적음에 따라 스위치로 기능하는 유연성을 갖는다. 기존 전화회로로는 이런 성질을 재현하기가 어려웠지만, 최근 10여년간의 급격한 기술 발전 덕분에 뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 실제 시냅스와 같이 유연한 전류 조절을 재현하는 의사 시냅스를 탑재하는 데 성공한 것이다. 저전압화 실현에 핵심이 된 부분은 금속 환원 미생물(혐기성 세균)인 지오박터 설퍼레두신스가 만들어내는 단백질로 된 나노와이어다. 이는 단면의 지름이 1나노미터 정도의 극미세선을 말한다. 생물 호흡의 본질은 체내에서 생긴 잉여 전자를 버리는 데 있다. 산소를 이용하는 호기성 호흡의 경우 체내 전자를 산소에 부여해 이산화탄소로 대체 방출한다. 반면 금속을 이용하는 혐기성 호흡은 체내에서 생긴 잉여 전자를 금속에 버리는 방식으로 호흡한다는 것이다. 연구진이 주목한 단백질 나노와이어는 혐기성 세균이 전자를 버리기 위해 금속(자연계에서는 광석)과 자신의 신체 일부를 연결하는 데 쓰인다. 이들 연구자는 의사 시냅스 사이를 이 혐기성 세균에서 채취한 나노와이어들로 채웠다. 그리고 의사 시냅스 전후 회선에 전압이 가해지면 나노와이어에 전자가 흐르고 주위에 부유시킨 은 이온을 은으로 바꿔 의사 시냅스 사이에서 은 덩어리가 생기게 했다. 분자 상태의 은이 모이면서 의사 시냅스는 접속돼 간다. 전기를 통하게 함으로써 수중의 은 이온(Ag+)이 단백질 나노와이어로부터 전자를 받아 은 덩어리를 형성하고 그 덩어리가 성장하면서 회로가 연결된다. 그리고 전기가 끊기면 집적된 은 덩어리는 다시 은 이온이 돼 수중에 녹아 연결이 끊어지는 것이다. 즉 혐기성 세균이 가지는 자연계 최소의 전선은 은과 은 이온으로부터 전자를 주고 받는 역할을 통해 생체 촉매와 같은 기능을 했다는 것이다. 생물이 지니는 촉매 작용은 매우 효율적이고 의사 시냅스의 작동에 필요한 전압을 극적으로 줄이는 과정으로 이어졌다. 따라서 이 연구를 통해 만들어진 신경 연결은 기존 기술의 비세포적 성질과 단백질 나노와이어로 이어진 세포적 성질 양측 모두를 지닌 이른바 하이브리드 뇌라고 할 수도 있다. 비세포성 뇌 만들어내나 이 연구로 생체 전압 수준의 제어가 실현돼 손상된 신경을 비세포성 전자회로로 대체할 수 있게 됐다. 배양한 세포와 달리 비세포성 회로는 거부 반응이 일어나기 어렵기 때문이다. 또 적정 전압은 대체할 신경을 중추신경으로 확대할 수도 있다. 뇌는 매우 생물학적인 조직이지만 신경 연결의 구조를 모방할 수 있으면 세포를 사용하지 않아도 모방할 수 있다. 손상됐거나 오래된 뇌세포를 이런 전자칩으로 대체할 수도 있다. 또 최신 연구에서는 쥐의 손상된 뇌를 인간의 피부세포에서 배양한 뇌세포를 사용해 대체하는 실험에도 성공했다. 이런 잠정적인 대체 기술을 통해 뇌를 모든 전자회로로 대체하는 미래도 가능해질 것이다. 어쩌면 그 때가 오기 전에 세포가 만들어내는 감정과 전자회에서 발생하는 감정의 차이가 무엇인지를 생각하기 시작해야 할지도 모른다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국 과학자들이 피부세포로 시각세포를 만들어 앞을 보지 못하는 생쥐들에게 이식해 사물을 인지할 수 있게 하는데 성공했다. 미국 노스텍사스대 의대 시각연구소, 국립보건원(NIH) 산하 국립안(眼)연구소, 노스캐롤라이나 채플힐대 의대 안과, 바이오기업인 나노스코프 테크놀로지, 아이CRO, CIRC테라퓨틱스 공동연구팀은 피부줄기세포로 알려진 섬유아세포를 화학적으로 재구성해 시력과 관련된 광(光)수용체 세포를 만들 수 있다는 것을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다. 노인성 황반변성, 당뇨망막병증 같은 다양한 망막질환은 빛을 감지하는 광수용체 세포가 사라지면서 회복시킬 수 없기 때문에 심할 경우는 시력을 잃을 수 있다. 이 때문에 광수용체를 재생시키는 방법을 찾는 것은 과학계의 중요한 과제 중 하나였다. 그동안 광수용체 재생을 위해 사용한 방법은 피부나 혈액세포를 이용해 줄기세포를 만든 다음 줄기세포를 광수용체로 분화되도록 유도해 이식하는 것이었다. 그런데 연구팀은 줄기세포를 만들어 분화를 유도하는 과정을 건너 뛰고 섬유아세포를 직접 광수용체 중 막대세포로 재프로그래밍한 것이다. 생물학에서 재프로그래밍 또는 리프로그래밍(reprogramming)은 특정 세포를 완전히 새로운 종류의 세포로 바꾸는 것으로 체세포 핵을 치환하거나 유도만능줄기세포(iPS), 세포융합 방법으로 만든다. 유도만능줄기세포는 성인의 세포를 이용해 모든 종류의 세포나 조직으로 분화시킬 수 있지만 이식 준비가 되기까지는 6개월이나 걸린다. 그렇지만 이번에 개발한 재프로그래밍 기술을 활용하면 피부세포를 10일 만에 이식 가능한 광수용체로 만들 수 있다. 광수용체는 막대세포와 원뿔세포 두 종류로 나뉘는데 더 많은 것이 막대세포이다. 막대세포는 빛에 민감해 어두운 곳에서 빛을 인식하는 구실을 하고 망막 주변부에 더 많이 분포한다. 막대세포가 손상되면 빛이 적은 어두운 곳에서는 아예 앞이 보이지 않는 야맹증이 나타나게 된다. 연구팀은 생쥐의 섬유아세포를 유도 광수용체 막대세포(CiPCs)로 전환시킬 수 있는 5종류의 화합물을 만들었다. 연구팀은 이들 화합물을 이용해 만든 CiPCs를 분석한 결과 실제 광수용체 막대세포와 유사하다는 것을 확인했다.연구팀은 망막변성이 일어나 시력을 거의 잃은 14마리의 생쥐의 눈에 CiPCs를 이식한 뒤 빛에 대한 동공반사와 시력을 조사했다. 그 결과 3~4주 뒤 6마리의 생쥐에게서 빛이 약한 환경에서도 동공반응이 개선됐음을 확인했다. 또 시각기능 회복 여부를 알아보기 위해 회피시험을 실시했다. 그 결과 장애물도 쉽게 피하는 것을 확인했다. 또 이식 3개월 뒤에는 광수용체들이 망막 안쪽 뉴런과 시냅스 연결이 된 것도 관찰됐다. 화학적 리프로그래밍으로 만들어 낸 세포가 실제 시각 회복에 도움이 됐다는 것을 보여준 것이다. 사이 샤발라 노스캐롤라이나대 의대 교수는 “이번 연구는 직접적이고 화학적인 재프로그래밍을 통해 망막과 같은 세포를 만들어 낼 수 있음을 보여주는 첫 번째 성과”라며 “이번 기술을 활용하면 중간 단계를 거치지 않기 때문에 세포치료제를 개발하는데 걸리는 시간을 상당히 단축시킬 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중·일 연구팀 “환자 항바이러스 치료 가능한 한 빨리” 코로나19 증상으로 두통, 구역질, 구토 등 신경학적 증상이 나타나고 자발적 호흡이 어려워지는 것은 바이러스가 호흡기를 거쳐 중추신경계를 침범했을 수 있기 때문이라는 분석이 제기됐다. 이러한 연구 결과를 내놓은 연구팀은 코로나바이러스류의 이러한 중추신경계 침범이 주로 코를 통해 이뤄지는 것으로 보인다면서 마스크를 쓸 때 꼭 코를 잘 가리는 게 좋겠다는 의견을 제시했다. 4일 국제학술지 ‘바이러스학저널(Journal of Medical Virology) 최신호 논문을 보면, 중국 지린대 의과대학과 일본 이화학연구소(RIKEN) 뇌과학연구소 공동 연구팀은 코로나19 바이러스도 과거 사스(SARS.급성중증호흡기증후군)나 메르스(MERS.중동호흡기증후군)에서 확인된 것처럼 호흡기를 통해 뇌 중추신경계를 침범할 수 있다는 분석을 내놨다. 지금까지 코로나19 바이러스는 호흡기 세포나 폐 세포를 공격하는 것으로 알려졌다. 연구팀은 이 논문에서 코로나19 환자의 가장 특징적인 증상으로 호흡 곤란을 꼽았다. 중국 우한시의 경우 호흡 곤란 환자 중 절반 이상이 집중 치료가 필요했고, 중환자실 치료 환자의 46∼65%가 단기간에 악화해 자발적 호흡이 어려워지는 호흡부전으로 사망했다는 통계를 인용했다. 그러면서 코로나19 바이러스의 중추신경계 침투가 코로나19 환자의 급성 호흡부전에 일정 역할을 할 가능성이 높다고 분석했다. 연구팀이 분석한 환자들은 첫 증상부터 호흡 곤란까지 평균 5일이 걸렸으며 병원 입원까지는 평균 7일, 집중 치료까지는 평균 8일이 각각 소요됐다. 이 정도 시간이면 바이러스가 뇌 속 뉴런(신경세포)에 들어가 신경계를 파괴하기에 충분하다는 게 연구팀의 추론이다. 특히 연구팀은 코로나19 환자에게서 나타나는 두통, 구역·구토 등 신경학적인 징후가 바이러스의 신경계 침투에서 비롯된 것으로 봤다. 코로나19 바이러스의 신경계 침입 가능성을 고려할 때 항바이러스 요법이 가능한 한 빨리 이뤄져야 한다고 연구팀은 권고했다. 또 코로나19 바이러스가 코를 통해 침투했을 때의 호흡부전 발생이 구강 또는 결막 경로보다 더 높을 가능성이 보인다면서 마스크를 쓸 때에는 꼭 코를 잘 가려줄 것을 권고했다. 한양대 의대 응급의학과 강보승 교수는 “코로나19 환자에게 나타나는 호흡부전의 원인이 폐 자체보다는 폐를 움직이는 뇌 속 신경계 병변 때문일지도 모른다는 개연성을 보여주는 연구 결과”라면서 “아직 증명된 사실은 아니지만, 마스크 착용에 대한 우려는 일상 생활에서 충분히 참고할 만하다”고 평가했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

5~6년 전까지만 해도 혼자 밥을 먹거나 커피나 술을 마시는 것은 주위 시선 때문에 쉽지 않은 일이었다. 그렇지만 최근 1인 가구 숫자가 급속히 늘어나면서 혼자 식사를 하는 ‘혼밥’이나 혼자 술을 마시는 ‘혼술’이 어색하지 않은 분위기이다. 이 같은 혼밥 인구 증가는 한국 뿐만 아니라 전 세계적인 추세여서 인문사회학자들 뿐만 아니라 과학자들도 혼밥 문화가 개인과 사회에 미치는 영향 분석에 나서고 있다. 혼밥, 혼술과 같은 자발적 고립이 아니라 히키코모리나 왕따 같은 타의에 의한 사회적 고립 현상도 적지 않다. 2018년 미국 캘리포니아공과대(칼텍), 하워드휴즈 의학연구소 공동연구팀은 사회적 고립이 뇌에서 감정과 행동에 관여하는 유전자와 단백질을 과다하게 만들어 공격성을 증가시키고 감정적 반응속도까지 늦춰 공감능력을 떨어뜨릴 수 있다는 연구결과를 생물학분야 국제학술지 ‘셀’에 발표하기도 했다. 여기에 미국 마운트 시나이 아이칸의대 연구진은 아동, 청소년기에 사회적 고립은 장기적으로 뇌신경세포(뉴런)의 기능적, 구조적 변화를 일으킨다는 사실을 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 21일자에 발표했다. 연구팀은 사람의 청소년기에 해당하는 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 다른 생쥐들과 접촉을 할 수 없도록 개별 우리에 넣어두고 나머지 그룹은 다른 생쥐들과 같이 지내도록 하면서 성인기가 될 때까지 행동과 뇌신경세포 변화를 추적 관찰했다. 그 결과 사회적 고립을 경험한 생쥐들은 일반적인 생쥐들보다 외부 자극에 수동적으로 반응한다는 것이 관찰됐으며 자극에 반응하는 전두엽 부위의 뇌신경세포 숫자나 활성이 현저하게 감소한 것이 관찰됐다. 연구팀은 해당 부위 뉴런을 증가시키면 고립됐던 생쥐의 행동이 일반 생쥐들처럼 바뀐다는 사실도 확인했다. 모리시타 히로후미 마운트 시나이 아이칸의대 교수(정신과·신경과학)는 “이번 연구는 청소년기에 사회적 고립을 겪게 되면 뉴런의 변화로 인해 장기적으로 성인이 된 뒤에도 사회적 교류에 어려움을 겪을 뿐만 아니라 조현병을 포함한 각종 정신장애를 겪을 가능성이 높다는 것을 보여준다”라고 말했다. 히로후미 교수는 “사회적 관계에서 결핍이나 청소년기 트라우마가 어떻게 신경발달 또는 정신적 장애를 일으키는지 이해하게 해줌으로써 이를 극복할 수 있는 치료법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

외부 또는 내부 자극으로 인해 감각을 느낄 수 있도록 해주는 또는 인간의 의식과 연관된 뇌의 가장 정확한 부위를 찾는 것은 신경과학자들의 오랜 숙제 중 하나였다. 최근 미국 위스콘신-매디슨대학 연구진은 오래된 궁금증의 해답이 될 만한 연구결과를 공개했다. 연구진은 짧은꼬리원숭이를 대상으로 실험을 실시했다. 마취약을 이용해 원숭이를 깊은 마취 상태에 빠지게 한 뒤 뇌의 특정 부위를 전기자극 한 결과, 마취약이 여전히 투여되고 있음에도 불구하고 의식을 되찾은 것을 확인했다. 연구진이 초점을 맞춘 부위는 전뇌에 위치한 중심외측시상(central lateral thalamus)이다. 연구진은 해당 부위에 주기적으로 50헤르츠 크기의 전기자극을 준 결과, 모든 신경 활동이 깊은 마취상태에 빠지기 전으로 돌아갔다. 하지만 연구진이 전기자극을 멈추자 단 몇 초 사이에 다시 깊은 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다. 연구진은 피질의 더 깊은 층과 중앙외측시상 사이에 특수한 연결고리가 있고, 이것이 신경과 자극의 엔진 역할을 하는 것으로 보고 있다. 다만 연구진이 사용한 전기 자극제는 작고 민감한 뇌에 가장 효과적으로 자극을 줄 수 있는 ‘맞춤 형태’라고 강조했다. 연구를 이끈 위스콘신-매디슨대학의 부교수 유리 살만은 “우리는 다양한 뇌 부위를 동시에 자극해 뇌의 전체적인 시스템의 움직임을 관찰하고자 했다”면서 “중심외측시상이 자극되자마자 원숭이의 의식이 돌아왔고 주변을 경계하기 시작했다. 하지만 자극을 멈추자 원숭이는 곧바로 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다”고 설명했다. 연구진은 “가장 중요한 것은 의식장애에 빠진 환자들이 더 나은 삶을 살 수 있도록 돕는 것”이라면서 “임상적으로 가장 정확하게 자극할 수 있는 뇌 부위를 찾는다면 혼수상태에 빠진 사람들의 의식을 되찾게 하는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 신경과학분야 국제학술지 ‘뉴런 저널‘(Journal Neuron) 최신호(12일자)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

예쁜꼬마선충 노화 경로 유전적 조작 기존 수명보다 5배 늘리는 효과 얻어 “병들지 않고 100세 시대 열 수 있을 것”과학과 의학이 발달하면서 많은 사람이 100세 시대가 열릴 것으로 기대한다. 중국과 미국 생물학자들이 이를 훨씬 뛰어넘는 400~500세 시대를 열 수도 있다는 가능성을 제시한 연구 결과를 발표해 주목받고 있다. 중국 난징대 뇌과학연구소, 미국 MDI생물학연구소, 캘리포니아 벅 노화연구소 공동연구팀은 ‘예쁜꼬마선충’이라는 벌레를 이용해 수명을 5배 늘릴 수 있는 세포 경로를 발견하고 실제 수명을 늘리는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’에 실렸다. 몸길이가 1㎜ 정도에 불과한 예쁜꼬마선충이라는 벌레는 세포 수가 950여개, 신경세포(뉴런)는 300여개를 갖고 있으며 약 2만개의 유전자로 구성돼 있다. 유전자의 40% 정도가 인간에게도 있기 때문에 세포생물학, 신경생물학, 노화 등의 연구에서 다양하게 사용되는 실험동물이다. 예쁜꼬마선충의 수명은 평균 3~4주에 불과하지만 연구팀은 ‘세포의 공장’이라고 불리는 미토콘드리아와 세포에서 노화를 관장하는 경로를 찾아 변형시켜 15~20주까지 수명을 늘리는 데 성공했다. 연구팀은 수명 증가에 영향을 미치는 것으로 알려진 인슐린신호전달체계(IIS)와 TOR이라는 영양신호전달경로를 모두 유전적으로 변형시킨 뒤 수명 증가 추이를 살펴봤다. 보통 IIS를 변화시키면 수명이 2배 정도 증가하고 TOR 경로를 변화시키면 30% 정도 수명 증가 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이 때문에 연구팀은 두 경로를 모두 변화시킬 경우 130% 정도 수명이 증가할 것으로 예상했지만 수명 증가가 5배 이상인 것으로 나타난 것이다. 연구팀은 이 같은 결과를 인간 수명에 적용한다면 약 400~500세에 해당된다고 밝혔다. 디 첸 난징대 박사는 “연구 결과는 생물학 분야에서 수명에 관한 한 ‘1+1=2’가 아니라 ‘1+1=5’가 될 수 있다는 가능성을 보여 준 것”이라며 “수명 연장 경로를 파악함으로써 늙고 병들지 않고 100세 시대를 열 수 있게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학과 의학이 발달하면서 많은 사람들이 100세 시대가 열릴 것으로 기대하고 있다. 중국과 미국 생물학자들이 이를 훨씬 뛰어넘는 400~500세 시대를 열 수도 있다는 가능성을 제시한 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 중국 난징대 뇌과학연구소, 미국 MDI생물학연구소, 캘리포니아 벅 노화연구소 공동연구팀은 ‘예쁜꼬마선충’이라는 벌레를 이용해 수명을 5배 늘릴 수 있는 세포 경로를 발견하고 실제 수명을 늘리는데 성공했다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’에 실렸다. 몸길이가 1㎜ 정도에 불과한 예쁜꼬마선충이라는 벌레는 세포수가 950여개, 신경세포(뉴런)는 300여개를 갖고 있으며 약 2만개의 유전자로 구성돼 있다. 유전자의 40% 정도가 인간에게도 있기 때문에 세포생물학, 신경생물학, 노화 등의 연구에서 다양하게 사용되는 실험동물이다. 예쁜꼬마선충의 수명은 평균 3~4주에 불과하지만 연구팀은 ‘세포의 공장’이라고 불리는 미토콘드리아와 세포에서 노화를 관장하는 경로를 찾아 변형시킴으로써 15~20주까지 수명을 늘리는데 성공했다. 연구팀은 수명 증가에 영향을 미치는 것으로 알려진 인슐린신호전달체계(IIS)와 TOR영양신호전달경로를 모두 유전적으로 변형시킨 뒤 수명 증가추이를 살펴봤다. 보통 IIS를 변화시키면 수명이 2배 정도 증가하고 TOR경로를 변화시키면 30% 정도 수명 증가 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 연구팀은 두 경로를 모두 변화시킬 경우 130% 정도 수명이 증가할 것으로 예상했지만 수명 증가가 5배 이상인 것으로 나타난 것이다. 연구팀은 이 같은 결과를 인간 수명에 적용한다면 약 400~500세에 해당된다고 밝혔다. 디 첸 난징대 박사는 “이번 연구결과는 생물학 분야에서 수명에 관한 한 ‘1+1=2’가 아니라 ‘1+1=5’가 될 수 있다는 가능성을 보여준 것”이라며 “똑같은 효과를 사람이나 다른 동물들에 적용할 수는 없겠지만 수명 연장 경로를 파악함으로써 늙고 병들지 않고 100세 시대를 열 수 있게 될 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매를 일으키는 가장 흔한 신경퇴행성 뇌질환 알츠하이머병 환자의 뇌에 특정 빛을 직접 비추면 기억력이 개선되는 효과가 있다는 주장이 나왔다. 영국 일간 텔레그래프 등 외신에 따르면, 캐나다 토론토대 연구진은 현지 생명공학회사 비라이트의 LED 헤드셋이 실제로 많은 알츠하이머병 환자의 증상을 호전하는데 도움이 되는지 기능을 확인하는 임상시험에 들어갔다.‘뉴로 RX 감마’(Neuro RX Gamma)라는 이름의 이 헤드셋은 별도의 코 클립과 한 세트로, 이를 머리와 콧구멍에 착용하고 작동하면 감마선 펄스가 뇌의 기억 중추 해마를 자극한다. 이런 장치의 안전성을 검증하는 초기 임상시험에서는 경증 내지 중증 알츠하이머 환자 5명을 대상으로, 3개월간 진행됐는데 이 질환의 모든 증상이 호전한 것으로 확인됐었다. 특히 기억력에 관해서는 지금까지 나온 약물이 증상을 완화하는 데 그친 것과 달리 호전되게 했다. 이밖에도 수면 상태가 좋아지고 화를 내거나 불안에 떨고 배회하는 행동이 줄어들었다. 또 뇌를 조영한 결과에서도 뇌 신경세포인 뉴런의 연결부위인 시냅스와 뇌 혈류가 개선한 것으로 나타났다. 하지만 이후 시험을 중단하자 이들 환자는 다시 증상이 나빠지기 시작한 것으로 확인됐다.반면 본격적인 임상시험은 캐나다와 미국의 의료기관 8곳에 등록된 알츠하이머병 환자 228명을 대상으로 진행되고 있다. 이들 환자는 두 집단으로 분류돼 절반은 매주 6일 하루 20분씩 총 12주간 LED 헤드셋을 사용한 치료를 받는다. 나머지 절반에게는 가짜 LED 헤드셋을 착용하게 해서 치료 효과를 비교할 예정이다. 이번 임상시험은 수많은 알츠하이머병 환자와 그 가족에게 희망을 준다. 왜냐하면 현재의 치료는 고작해야 증상을 늦추는 데 그치기 때문이다. LED를 사용한 치료는 이미 계절적인 흐름을 타는 우울증으로 주로 겨울철에 나타나는 계절정서장애(SAD)를 치료하는 데에서 효과가 있는 것으로 알려졌다. 이는 행복 호르몬인 세로토닌의 분비를 촉진해 잠을 더 잘 자게 하고 손상돼 정지된 뇌 영역을 자극하는 것으로 여겨진다. 사진=비라이트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

㈜파스텔세상이 전개하는 헤지스키즈가 2020 신학기용 책가방을 전국 매장 및 온라인몰을 통해 출시했다고 밝혔다. 이를 기념하여 헤지스키즈는 11월 18일부터 12월 2일까지 15일간 다양한 2020년도 신학기용 책가방 세트를 제안하는 헤지스키즈의 ‘얼리버드 헤지스쿨백’ 기획전을 진행한다. 초등 입학 가방과 초등 고학년 자녀의 새 학기 책가방을 준비하는 학부모라면 특히 주목해야 할 프로모션으로, 공식 쇼핑몰인 파스텔몰(PASTEL MALL)에서 책가방 단품 구매 시 신주머니와 최고급 성형 필통을 사은품으로 증정한다. 기획전을 통해서는 헤지스키즈의 시그니처인 클래식 라인의 책가방을 만나볼 수 있다. 클래식 라인은 클래식한 블루, 네이비 컬러에 헤지스체크가 매칭된 고급스러운 책가방으로, 신학기 맞이 모던 캐주얼 착장에 적합한 스타일이다. 또한 세미 캐주얼의 어반 라인에 속하는 ‘얼바니티(URBANITY) 책가방’은 트렌디한 카키, 레드 2가지 컬러로 헤지스의 상징인 잉글리쉬포인터 금속로고가 헤리티지하고 캐주얼한 헤지스 브랜드 고유의 멋을 보여준다. 트렌디한 ‘카모플라쥬 라인’은 카모플라쥬와 유니버설 모티브가 전판 프린트된 스트릿 책가방으로 모든 캐주얼 착장에 잘 어울리는 책가방이다. 여아들을 위한 ‘SWEET 라인’은 더욱 다양한 핑크 컬러로 소녀감성을 저격할 아이템들로 세분화되어 출시됐다. ‘샬롯 라인’은 살몬핑크와 바이올렛 컬러로 소녀스러움을 강조했으며, 샬롯 푸들이 인형 참으로 구성되어 있다. ‘소피아 란도셀 책가방’은 은은한 실버 컬러의 테두리와 소피아 강아지 자수가 포인트인 사랑스러운 책가방으로, 소피아 강아지 인형 참이 사은품으로 구성됐다. 스위트 라인 중 ‘윙클윙클 책가방’은 작년 완판을 기록한 헤지스 1등 책가방으로, 헤지스 특유의 퀼팅이 적용되어 고급스러움과 하트 모티브의 스윗함이 더해진 헤지스의 스테디셀러다.이외에 이번 시즌 새롭게 선보이는 뉴란도셀 라인의 ‘NEW 란도셀 책가방’은 기존 란도셀 책가방의 무게와 큰 사이즈를 개선해 가볍고도 새롭게 헤지스키즈로 해석, 출시된 프리미엄 책가방이며 헤지스 고유의 브리티시 감성을 그대로 불어넣은 런던버스 그래픽과 시크한 블랙 컬러 ‘HAZZYS CLASSIC’ 레터링이 포인트인 고급스러운 ‘NEW 런던(뉴런던) 책가방’도 선보인다. 한편 파스텔세상과 트라이본즈의 통합 자사몰인 ‘파스텔몰(PASTELMALL)’에서는 리뉴얼 재오픈을 기념해 12월 31일까지 신규 가입자를 대상으로 최대 6만 원의 쿠폰을 첫 구매 혜택으로 제공하고 있어 더욱 합리적인 쇼핑이 가능하다. 파스텔세상 헤지스키즈 관계자는 “현재 공식 쇼핑몰인 파스텔몰의 리뉴얼 오픈을 기념하여 홈페이지를 통해 다양한 기획전과 이벤트를 진행 중이다”라며, “이번 얼리버드 기획전은 초등학생 신상 책가방을 다양한 혜택과 함께 구매할 수 있는 기회이니, 놓치지 마시길 바란다”고 전했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

스마트폰이나 태블릿PC 또는 TV 등 디지털 기기의 화면을 오랜 시간 본 아이들은 뇌의 구조적인 형태가 바뀔 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 신시내티 아동병원 의료센터(CCHMC) 연구진이 만 3~5세 아동 47명(남아 20명·여아 27명)을 대상으로, 이들의 뇌를 자기공명영상장치(MRI)로 스캔한 결과를 디지털 기기의 사용 시간과 비교 분석했다. 연구진은 참가 아이들의 각 부모에게 아이가 디지털 기기의 화면을 얼마 동안 보고 있는지 보고해 달라고 요청했다. 이는 쉬운 접속과 사용 빈도, 콘텐츠 보기를 고려한 15개 항목의 설문지인 스크린큐(ScreenQ) 검사를 사용한 것이다. 스크린큐 점수가 낮으면 미국소아과학회(AAP)의 권고 사항을 잘 따랐다는 것인데 AAP는 3~5세 아동에게 하루에 1시간 이상 디지털 기기 화면을 보여주지 말라고 권고한다. 또 이들 아동은 MRI 스캔 검사를 받은 뒤 어휘와 읽기, 정보 검색 기술의 속도 등 언어 능력을 측정하는 세 가지 표준 검사를 받았다. 그 결과 1~19점의 스크린큐 점수 중 실험에 참가한 아동들의 평균 스크린큐 점수는 9점이었으며, 9점에 해당하는 아동들의 하루 평균 디지털 기기 이용 시간은 1시간 30분이었다. 스크린큐 점수가 높은 아이들, 즉 디지털 기기 화면을 보는 데 더 많은 시간을 보낸 아이들은 뇌 백질의 질이 떨어져 미엘린의 형성에 영향을 주는 것으로 나타났다.대뇌의 속 부분인 백질은 신경세포(뉴런)들을 서로 연결하는 축삭돌기라는 수십억 개의 가느다란 신경섬유로 구성돼 있으며, 이런 섬유는 축삭돌기를 보호하고 전기 신호의 흐름을 촉진하는 흰색의 지방성 피막인 미엘린으로 덮여 있다. 만일 미엘린이 어떤 이유로 얇아진다면 뇌의 신호 처리 능력이 떨어질 가능성이 높다. 또 미엘린은 자기 통제와 관련한 실행 기능과도 연관성이 있다고 연구진은 덧붙였다. 다만 하루에 디지털 기기의 화면을 몇 시간 동안 봐야 뇌에서 이런 변화가 일어나는 것과 연관성이 있는지 구체적으로 밝히지는 않았다. 연구진은 또 디지털 기기의 화면을 오래 본 아이들은 인지력 검사에서도 낮은 점수를 받은 사실을 확인했다. 이들 아동은 한 사람이 자기 생각과 감정을 표현하는 방법으로 정의되는 ‘표현적 언어’에서 상당히 낮은 점수를 받았고, 이른바 ‘처리 속도’로 알려진 사물에 빠르게 이름을 붙이는 능력 역시 떨어졌으며, 글을 읽고 쓸 줄 아는 능력인 ‘문해력’ 검사에서도 상대적으로 점수가 낮은 것으로 나타났다. 이에 대해 연구 주저자로 참여한 존 허튼 박사는 “연구에 참여한 모든 아동 중 60%는 스마트폰이나 태블릿PC를 갖고 있고, 나머지 40%는 자기 방에 TV나 휴대용 디지털 기기가 있다”면서 “이번 결과는 아동기 뇌 발달에 화면 기반 디지털 기기 사용 시간의 증가가 미치는 영향을 자세히 알아봐야 할 필요성을 강조한다”고 말했다. 다만 영상의학 전문가인 데릭 힐 유니버시티칼리지런던 교수는 “이 연구는 흥미롭지만, 감정적인 주제를 고려할 때 결과를 해석하는 데 많은 주의를 기울여야 한다”면서 “이 결과는 예비적인 것으로, 전체 아동을 대표하는 것이 아니라 50명 미만의 아이를 대상으로 한 소규모 연구”라고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국의학협회 소아과학회지(JAMA Pediatrics) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2009년 미국 애플사에서 ‘아이폰 3GS’를 처음 내놓으면서 휴대전화 시장은 스마트폰 중심으로 재편됐다. 현재 전세계 성인 대부분이 스마트폰 1대씩은 갖고 있는 것으로 알려져 있을 정도로 등장 10년 만에 스마트폰 없는 세상은 상상할 수 없게 됐다. 스마트폰 이전의 휴대전화는 전화와 문자메시지 사용이 주요 기능이었지만 스마트폰 시대에서는 전화는 부수적인 기능으로 밀려나고 다양한 컨텐츠를 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 단말기 개념이 강해졌다. 이 때문에 스마트폰으로 인한 각종 정신적, 신체적 건강 문제도 제기되고 있는 상황이다. 대표적인 것이 스마트폰 중독 증상일 것이다. 그런데 보건과학자들이 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트가 노화도 촉진시킬 수 있다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 오레곤주립대 통합생물학과, 오레곤보건과학대 산업보건과학연구소, 폴란드 바르사바대 동물생리학과 공동연구팀은 스마트폰, 컴퓨터, TV 화면에서 발생하는 블루라이트에 장시간 노출될 경우 시신경은 물론 뇌와 피부 세포에 심각한 손상을 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 보건학 분야 국제학술지 ‘노화와 질병 메커니즘’ 18일자에 실렸다. 블루라이트는 우리 눈에 파란색으로 보이는 빛으로 380~500㎚(나노미터) 파장을 갖는 가시광선 영역으로 빨간색이나 노란색 같은 다른 가시광선들에 비해 파장은 짧고 에너지는 크다는 특징이 있다. 물체를 선명하게 볼 수 있게 해주는 대신 블루라이트에 오래 노출되면 불면증을 유발할 수 있고 시력손상 등의 건강상 문제가 발생할 수 있다는 주장은 꾸준히 나오고 있다. 연구팀은 질병이나 노화연구에 많이 사용하는 초파리를 이용해 스마트폰과 컴퓨터에서 나오는 블루라이트 파장대의 빛에 매일 노출될 경우 세포와 생체 변화를 관찰했다. 연구팀은 초파리를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 매일 12시간씩 블루라이트 파장대 빛에 노출시키고 나머지 초파리들은 블루라이트 파장이 걸러진 빛에 노출되도록 했다.그 결과 매일 12시간씩 블루라이트에 노출된 파리들은 그렇지 않은 파리들에 비해 같은 시기에 태어났음에도 불구하고 수명이 절반에 가까운 42%나 짧은 것으로 나타났다. 또 블루라이트에 지속적으로 노출된 초파리들은 망막 세포와 뇌 신경세포인 뉴런에 손상을 입어 벽을 쉽게 기어오르지 못하는 등 이동능력이 눈에 띄게 저하되는 것도 관찰됐다. 실험에 사용한 일부 초파리들은 태어날 때부터 눈이 발달되지 않은 상태였는데 이들도 블루라이트에 지속적으로 노출되면 뇌 손상과 운동장애 증상을 보이는 한편 수명이 짧아진 것을 연구팀은 관찰했다. 예드비가 기볼도비치 오레곤주립대 교수(통합유전학)는 “빛은 뇌파 활동, 호르몬 생성, 수면 패턴은 물론 세포 재생 같은 인체 순환리듬에 중요한 역할을 하는데 블루라이트 같은 인공광에 대한 노출이 증가하면 이런 생리적 메커니즘 전체가 무너지게 된다”라며 “이번 연구를 통해 인공광이 노화를 가속화시킨다는 사실을 밝혀낸 것은 매우 놀라운 일이며 생체에 영향을 덜 미치는 인공광 개발을 촉진시킬 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

염도가 매우 높은 알칼리성 호수 또는 고농도의 중금속에 노출돼도 생존하는 신종 ‘극한성 미생물’(extremophile)이 발견됐다. 극한성 미생물은 온도·압력·수소이온농도·염 농도 등이 생존에 적합하지 않은 물리화학적 극한 환경에서 생존하는 생물을 일컫는 말이다. 이 생명체가 발견된 미국 캘리포니아의 모노호(湖)는 약 280만t 분량의 소금이 용해돼 있어 일반 바다에 비해 염도가 3배에 달한다. 미국 캘리포니아공과대학 연구진이 해당 호수에서 발견한 생명체는 선충(nematodes)의 일종으로, 총 8종에 달한다. 미세한 크기를 가진 선충은 단 300개의 뉴런만 가지고 있음에도 불구하고 수면이나 학습, 후각과 이동 능력을 갖췄다. 신종 선충은 극한의 염도뿐만 아니라 중금속의 일종인 비소에 대한 저항력도 매우 강한 것으로 확인됐다. 비소는 과다섭취 시 피부병변은 물론, 만성 폐 질환과 간 질환, 혈관 질환 등을 일으킬 수 있으며, 세포를 손상해 암 발생 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 그러나 신종 선충은 인간이 버틸 수 있는 복용량의 500배에 달하는 비소에 노출되도 살아남을 수 있다는 사실이 확인됐다. 연구진은 신종 선충과 친척 뻘인 다른 선충과 유전자를 비교한 결과, 해당 선충들 모두 비소가 없는 환경에 살더라도 선천적으로 비소에 대한 저항력을 가지고 태어나는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 또 신종 선충이 극한 환경이 아닌 실험실의 보통 환경에서도 생존이 가능하며, 총 3개의 성별을 가지고 있고 새끼를 낳으면 캥거루처럼 몸에 품는다는 사실도 확인됐다. 이러한 결과를 통해 신종 선충은 극단적인 혹은 일반적인 환경에 알맞게 몸의 성질을 변화할 수 있는 유전적 특징을 가졌으며, 이러한 극한성 미생물을 연구하는 것이 생물 다양성에 대한 정보를 확장하는데 도움이 될 것이라고 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 온라인판 26일자에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

10대. 어린이도 아니고 그렇다고 성인도 아니다. 한국 사회에서는 입시라는 거대한 압박감에 눌려 신음하는 시기이기도 하다. 말 잘 듣고 해맑던 아이가 어느 날 문득 내가 알고 있던 아이가 맞나 싶을 정도로 낯선 아이가 돼 있다가 어느 순간 내가 알고 있던 아이로 돌아와 있는, ‘청소년=외계인’(‘1318 청소년심리’)일 때도 있다. 10대는 다른 연령대보다 친구가 중요하다. 종종 “내 아이는 안 그래요”라며 믿고 싶겠으나, 집단폭행 가해자가 돼 있기도 한다. 최근 여중생 7명이 여자 초등생 1명을 집단폭행한 동영상이 인터넷에서 확산돼 공분을 샀다. 가해자 7명 모두 비행 청소년 수용 기관인 소년심사분류원으로 보내졌다. 39초 분량의 동영상은 가해자 중 한 명이 찍어 소셜미디어에 올렸단다. 폭행도 소셜미디어 메신저를 통해 남자친구 문제로 말싸움하다 벌어졌다고 한다. 가해자들은 만 10세 이상 14세 미만인 형사미성년자라 형벌 대신 보호 처분을 받는다. 그래서 청와대 국민청원 게시판에 지난 23일 이들을 처벌해 달라는 청원이 올라왔고 하루 만인 어제 20만명 이상이 동의했다. 소년법을 개정해 미성년자의 형사처벌을 강화해야 한다는 주장이 다시 불거지고 있다. 디지털 기술의 발달은 양날의 칼이다. 정보를 교환하고 서로 친해지기도 하지만, 때론 사이버 괴롭힘의 수단이 된다. 단체 대화방에서 집단적으로 따돌리거나(사이버불링), 굴욕 사진이나 저격 글을 올려놓고 단체로 대화방을 나가는(방폭) 폭력이 벌어지곤 한다. 교육부가 초등학교 4학년부터 고등학교 3학년까지 조사해 지난달 발표한 학교폭력 실태조사에서 피해를 입은 적이 있다는 응답자가 6만명으로 2년 연속 늘어난 데는 사이버 괴롭힘 증가의 영향도 컸다. 신경과학자 프랜시스 젠슨은 ‘10대의 뇌’라는 책에서 10대의 뇌는 모든 것을 더욱 빠른 속도로 학습하지만 회백질(기억력에 관여하는 물질)을 제거하면서 뉴런(신경세포)들을 없애는 등 상반되는 작용을 한다고 썼다. 배우는 뇌 앞에서 어른들은 어떻게 자극했을까. 자꾸 잊어버리는 10대에게 폭력의 부당함과 도움의 손길이 존재한다는 사실을 얼마나 반복했을까. 어른의 무지와 무관심이 10대들이 극단적인 선택을 하는 데 일조했을지도 모른다. 지난해 10대 자살률(10만명당 자살 사망자 수)은 5.8명으로 전년(4.7명)보다 22.1% 늘었다. 연령대별로 보면 가장 높은 증가율이고, 10대 사망자 10명 가운데 3명(35.7%) 수준이다. 한국의 자살률이 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 가장 높으니 10대 자살률 또한 가장 높다. 이 구조를 깨야만 진정한 선진국이다.

역사드라마에 등장한 후고구려 왕 ‘궁예’처럼 다른 사람의 눈을 보고 마음을 읽는다는 관심법을 갖고 있지 않더라도 눈을 보면 어떤 사람인지 무슨 생각을 하는지 대략 파악할 수 있게 된다. 이 때문에 ‘눈은 마음의 창’이라고 한다. 실제로 정신분석학자나 심리학자, 심지어는 범죄 프로파일러들도 대담자의 눈에 주목하는 이유이다. 눈의 색깔이나 상태 등을 살펴보고 건강도 파악할 수 있다. 최근 의과학자들이 동공 상태를 보고 알츠하이머의 진행 상태나 발병 가능성 등을 파악할 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 정신과학과, 노화 행동유전학센터, 방사선과, 신경과학과, 샌디에고 보건부 산하 스트레스·정신건강센터, 버지니아 커먼웰스대 정신학 및 행동유전학연구소, 국립 외상후스트레스장애(PTSD)센터, 보스턴대 의대 정신과, 의생명유전학과, 보스턴대 보건대 의학통계학과, 보스턴대 뇌과학과, 캘리포니아 리버사이드대(UC리버사이드), 노르웨이 오슬로대 병원 임상의학연구소 정신건강및중독부 공동연구팀은 치매 인지검사를 하는 동안 동공의 팽창 정도를 측정해 알츠하이머 치매가 얼마나 진행됐는지를 파악할 수 있는 방법을 찾아냈다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌과학 및 신경과학 분야 국제학술지 ‘노회 신경생물학’에 실렸다. 알츠하이머는 치매 원인의 약 70%를 차지하는 퇴행성 뇌질환이다. 알츠하이머는 베타아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 뇌에 침착되면서 나타나는 것으로 알려져 있는데 일반적 증상이 나타나기 수년~수십년 전부터 뇌는 손상을 입는 것으로도 알려져 있다. 이 때문에 치매를 예방하거나 진행을 늦추기 위해서는 알츠하이머를 조기에 판단하는 것이 중요하다. 문제는 알츠하이머 진행여부를 판단하기 위해서 뇌에 주사바늘을 꽂아 뇌 조직을 떼어낸다든지(생검), 영상측정 장치로 뇌를 찍거나 인지검사를 실시해야 한다. 생검을 하거나 영상측정 장치로 뇌를 찍는 방법은 환자에게 불편을 주거나 비용이 많이 들고 인지검사는 정확도가 떨어진다. 연구팀은 중뇌에서 인지와 각성을 조절하는 뉴런들이 모여있는 청반(LC)에 주목했다. 청반은 동공의 움직임에도 관여하는데 인지기능을 활용할 때 동공의 크기가 커진다는 설명이다. 문제가 어렵다고 느낄수록 동공의 크기는 커지게 되는데 연구팀은 알츠하이머 증상을 갖고 있는 사람들은 똑같은 문제에 대해 정상인보다 동공이 커지는 반응을 보인다고 설명하고 있다. 연구팀은 56~66세의 남성 1119명을 대상으로 기존의 생검 및 영상측정 장치로 뇌에 치매 유발 단백질이 쌓이고 있는지 여부를 조사하는 동시에 인지능력 검사와 함께 동공반응과 크기 변화를 측정했다. 그 결과 치매가 진행되고 있는 환자들의 경우는 인지능력 검사 중 동공의 크기가 더 커지는 것을 관찰했다. 동시에 인지능력검사 결과가 일반인들과 비슷한 경도인지장애 환자들도 동공의 크기에서는 차이를 보이는 것으로 조사됐다. 윌리엄 크레이멘 UC샌디에고(정신과학) 교수는 “이번 연구결과는 개념적 단계이지만 추가 연구를 통해 측정방법을 정교하게 다듬는다면 비용이 들지 않고 간단하게 치매를 측정할 수 있는 방법”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

간밤에 꾼 꿈이 희뿌연 안개가 낀 것처럼 가물가물한 과학적 원인이 밝혀졌다. 미국 스탠포드 국제연구소와 일본 나고야대학, 훗카이도대학의 공동 연구진이 따르면 기본적으로 수면이 뇌가 새로운 기억을 저장하는데 도움을 주긴 하나, 일부 단계에서는 뇌가 선택적으로 뉴런과 뉴런 사이의 시냅스 연결을 방해해 낮동안 있었던 일이나 간밤에 꾼 꿈 등을 기억하지 못하게 한다. ‘시냅스 재정규화’로 불리는 이 과정은 잠을 자면서 불필요한 경험을 기억에서 삭제함으로써 뇌의 과부화를 막아주는 역할을 하는데, 지금까지 전문가들은 뇌의 이러한 활동의 원인을 정확히 밝혀내지 못했었다. 공동 연구진은 실험용 생쥐 및 광유전학 기술을 통해 두뇌 외측 시상하부에서만 생성되는 ‘멜라닌 응집 호르몬’(MCH) 뉴런의 역할을 집중 분석했다. 그 결과 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 억제시키자 기억력이 향상되는 반면, 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런을 활성화시키자 기억력이 저하되는 것을 확인했다. 또 수면 중 뇌의 전기신호를 추적한 결과, 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되면 섬유질의 축색돌기를 통해 기억을 담당하는 해마로 억제 신호를 보내는 것을 확인했다. 즉 꿈을 꾸는 렘 수면 과정에서 멜라닌 응집 호르몬의 뉴런이 활성화되면, 깨어 있을 때 경험했던 많은 일뿐만 아니라 이것들이 나타난 꿈 마저도 선택적으로 지워질 수 있다는 것. 연구진은 “이번 연구는 렘 수면 단계의 특정 뉴런의 신호가 기억을 지우거나 강화하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 입증했다”면서 “새롭지 않거나 중요하지 않은 정보를 적극적으로 잊어 버리는데 역할을 미친다는 사실을 알게됐다”고 설명했다. 이어 “꿈은 주로 렘 수면단계에서 멜라닌 응집 호르몬 뉴런이 활성화되는 동안 나타나며, 이 과정은 꿈의 내용이 해마에 저장되는 것을 막을 수 있다. 결과적으로 꿈이 빨리 잊혀지게 되는 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘사이언스’ 20일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

크리스토퍼 놀런이 감독하고 리어나도 디캐프리오, 조지프 고든 레빗 등이 출연한 영화 ‘인셉션’(2010)은 꿈을 공유해 타인의 생각을 빼내거나 꿈 자체를 설계해 기억을 지우기도 하고 심을 수도 있다는 기발한 상상력을 담고 있다. 실제로 우리가 깨어 있을 때 경험한 많은 일들은 뇌에 차곡차곡 쌓여 있다가 잠이 든 뒤 버려야 할 것과 간직해야 할 것으로 구분되어지며 일부는 꿈으로 나타나기도 한다. 뇌과학이 눈부시게 발전하고 있지만 여전히 잠과 꿈, 기억의 상관관계는 명확히 밝혀지지 않고 있다. 이런 가운데 일본 나고야대 환경의학연구소, 홋카이도대 의대 신경약리학과, 의생명과학과, 도카이대 생명과학부, 미국 SRI인터내셔널 신경과학센터 공동연구팀은 잠자는 동안 뇌가 정보를 선택해 각인시키거나 지워버리는 기억 조절 신경 메커니즘을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 20일자에 발표했다. 연구팀은 잠자는 동안 눈이 빠르게 움직이며 꿈을 꾸는 렘(REM) 수면 단계에 주목했다. 렘 수면 단계에서는 몸은 잠들어 있지만 뇌는 빠르게 활동하면서 하루의 경험을 기억할 것인지 아닌지를 선별해 처리하는 것으로 알려져 있다. ‘시냅스 재정규화’라고 불리는 이 과정은 잠자는 동안만 나타나는 현상으로 불필요한 경험을 기억에서 지워버림으로써 뇌의 과부하를 막아준다. 연구팀은 광유전학 기술을 활용해 뇌의 시상하부에서만 발견되는 ‘멜라닌 응집호르몬’(MCH) 뉴런이 렘 수면 활성화와 함께 시냅스 재정규화 과정에서도 핵심적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 MCH 뉴런을 억제시키면 기억력이 증가하는 반면 MCH 뉴런을 활성화시키면 기억력이 눈에 띄게 떨어지는 것을 확인했다. 아키히로 야마나카 나고야대 교수는 “이번 연구는 렘 수면 활성 신경통로가 기억을 지우고 강화시키는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다는 데 의미를 갖는다”며 “MCH 뉴런의 활성 정도와 경로를 변경시키면 기억을 선택적으로 조작할 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr