손현 한양대 의대 교수팀이 우울증 증상을 일으키는 새로운 유전자를 발견했다. 손 교수는 “뇌의 해마 신경세포에 있는 ‘뉴리틴’이라는 유전자가 우울증에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 규명했다.”고 25일 밝혔다. 연구 결과는 국제저널 ‘미국립과학원회보’(PNAS) 6월 호에 실렸다. 교수팀은 단백질 유전자인 뉴리틴이 신경세포에서 자극을 수용·전달하는 신경돌기의 성장을 촉진시킨다는 사실에 착안, 뉴리틴이 우울증과 연관이 있다는 가설을 세웠다. 이어 흰쥐에 35일간 만성 스트레스를 가해 우울증을 유발시킨 뒤 4년간 행동유형 분석과 해부학적 연구를 병행했다. 그 결과 우울증이 나타나면 대뇌의 해마 영역에서 발현되는 뉴리틴이 감소하고, 우울증 치료제 성분인 ‘플록세틴’을 투여하면 뉴리틴이 다시 정상으로 돌아오는 사실을 확인했다. 또 유전자 발현 기술을 이용해 흰쥐의 해마에서 뉴리틴이 많이 발현되도록 하자 신경돌기가 발달하고 시냅스 돌기 밀도가 증가하면서 우울증이 완화됐다. 손 교수는 “실험은 뉴리틴이 적당히 발현되도록 하면 우울증을 예방 또는 치료할 수 있다는 점을 밝혀냈다는 데 중요한 의의가 있다.”고 설명했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

국내 연구진이 사회성 결핍·반복행동·정신지체 등 수많은 증상을 동반하는 자폐증의 원인이 되는 유전자를 찾아냈다. 지금까지 자폐증의 정확한 발병 이유는 알려지지 않은 터다. 연구진은 동물실험에서 약물로 자폐증 증상을 완화하는 단계까지 성공함에 따라 향후 치료제 개발에 중요한 전기를 마련했다는 평가를 받고 있다. 강봉균(왼쪽·서울대 생명과학부)·이민구(가운데·연세대 의대)·김은준(오른쪽·KAIST 생명과학과) 교수팀은 ‘생크2’(Shank2) 유전자 결핍이 자폐증을 유발한다는 사실을 확인했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 세계적인 과학저널 네이처 6월 14일 자에 실렸다. 자폐증은 세계적으로 유병률이 1~2%에 이르는 뇌발달 장애다. 자폐증 환자는 사회적 상호작용과 언어 및 의사소통에 문제를 보이거나 특정 행동을 반복하며, 기분과 정서의 불안정, 인지발달 저하 등의 증상도 보인다. 자폐증은 유전적 요인이 전체 환자의 80~90%를 차지하지만 바이러스 감염이나 신진대사 이상 등의 환경적 요인으로 일어날 수도 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 시냅스 단백질을 생성하는 생크2 유전자가 결핍된 생쥐에서 자폐 현상이 나타나는 사실을 발견했다. 이민구 교수는 “생크2 유전자는 지금까지 소화기와 호흡기에 영향을 미친다고 알려져 왔다.”면서 “쥐를 이용한 실험에서 생크2 유전자가 결핍된 쥐들은 새끼를 돌보지 않거나 반복적으로 행동하며 다른 쥐와 어울리지 못했다.”고 설명했다. 생크2 유전자 결손이 뇌 속 해마의 ‘시냅스 가소성’ 손상으로 이어진 탓이라는 것이다. 시냅스는 신경세포에 정보를 전달하는 신경회로망의 기본 단위로, 시냅스가 형성되거나 없어지는 현상을 시냅스 가소성이라고 한다. 시냅스 가소성은 인간의 학습과 기억 등 모든 뇌활동의 기본이다. 연구팀은 생크2 유전자가 결손된 쥐는 시냅스 가소성이 손상돼 각종 신호전달이 정상 쥐에 비해 크게 떨어지는 점을 입증하기 위해 시냅스 가소성을 높이는 NMDA(N-메칠 D-아스파르트산염) 수용체의 기능을 활성화하는 약물을 주입했다. 그 결과 쥐들의 사회성이 높아지고 반복 행동도 줄었다. 특히 직접적으로 NMDA 수용체의 기능을 자극하는 것보다 간접적으로 수용체에 영향을 주는 방법이 사회성 회복에 훨씬 효과적이라는 점도 알아냈다. 김은준 교수는 “현재 NMDA 수용체의 기능을 회복시키는 것으로 알려진 신약 후보물질들이 여럿 있다.”면서 “이번 연구가 자폐증 치료약물의 개발 방향을 잡는 데 중요한 계기가 될 것”이라고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

당분을 과다섭취하면 머리가 나빠진다는 연구결과가 나왔다. 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 데이빗게펜의과대 연구진은 당분을 과다섭취하면 머리가 나빠질 수 있지만 두뇌를 활성화해주는 성분을 함께 복용하면 피해를 최소화할 수 있다고 15일 ‘생리학저널’에 발표했다. 논문에서 연구진은 실험용 쥐를 두 그룹으로 나눠 5일간 복잡한 미로를 빠져나오는 훈련을 진행했다. 이후 두 그룹은 가공식품 등에 많이 사용되는 액상과당을 식수 대신 섭취했으며, 이중 한 그룹에만 뇌를 활성화하는 오메가3 지방산을 함유한 아마씨유와 도코사헥사엔산(DHA)을 동시에 제공했다. 6주 후 두 그룹을 미로에 넣고 관찰한 결과, DHA 등을 주지 않은 쥐들의 움직임은 둔해졌고, 뇌의 시냅스 활동도 감소했다. 또한 쥐의 두뇌를 자세히 조사한 결과, DHA 등을 섭취하지 못한 쥐는 혈당을 조절하고 뇌 기능을 통제하는 호르몬인 인슐린에 대한 내성을 발달시키고 있던 것으로 밝혀졌다. 연구를 이끈 UCLA 의대의 페르난도 고메즈 피닐라 신경외과 교수는 “인슐린은 혈액뇌장벽을 통과할 수 있기 때문에 신경을 자극해 학습 저해와 건망증의 원인이 되는 반응을 일으키고 있을지도 모른다.”고 설명했다. 이는 뇌세포가 생각과 감정을 처리하는데 당분을 사용하거나 축적해야 하며 인슐린이 이를 조절하지만, 과당을 너무 많이 섭취하면 이 작용에 영향을 미칠 수 있다는 것이다. 이에 대해 고메즈 피닐라 교수는 “인슐린은 체내의 혈당을 제어하기 위해 중요하지만, 두뇌에서는 기억과 학습을 저해하는 다른 기능을 할지도 모른다. 우리의 연구에서는 고과당 음식이 신체뿐만 아니라 두뇌에도 해롭다는 것을 보여줬다. 이것은 새로운 발견”이라고 전했다. 끝으로 고메즈 피닐라 교수는 “이번 연구는 식사습관이 두뇌에 어떤 영향을 미치는지 보여주고 있다. 고과당 음식을 장기간 계속 섭취하게 되면 두뇌의 학습 및 정보저장 능력을 바꿔버릴 수도 있지만, 오메가3 지방산과 DHA를 함께 섭취하면 피해를 최소화하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 포유동물의 복잡한 뇌 신경망의 움직임을 입체 영상(3D)으로 그려내는 획기적인 기술을 개발했다. 기억과 사고, 행동 등 인간의 활동을 관장하는 뇌가 어떤 방식으로 움직이는지를 알아낼 수 있는 길이 열린 셈이다. 연구진은 파킨슨병이나 자폐증 등 각종 질환의 원인을 밝혀내는 연구를 하고 있다. 김진현 한국과학기술연구원(KIST) 박사는 “쥐의 뇌 신경세포들이 신호를 주고 받는 연결 부위인 시냅스(synapse)의 정확한 위치와 분포를 밝혀내고 영상으로 그려내는 데 성공했다.”고 밝혔다. 연구성과는 과학저널 ‘네이처 메소드’ 최신호에 실렸다. 과학자들은 지금껏 뇌 신경세포를 살피기 위해 전자현미경을 사용했다. 그러나 전자현미경은 아주 좁은 공간만을 집중적으로 살필 수 있어 전체적인 모양이나 분포, 흐름을 알기엔 한계가 있다. 실제로 2002년 노벨 생리의학상 수상자인 시드니 브래너는 신경세포 수가 300여개에 불과한 선충(지렁이)의 신경망을 전자현미경으로 관찰하고 지도로 만드는 데 무려 20년이나 투자했다. 김 박사는 미국 자넬리아 팜 캠퍼스 연구진과 함께 쥐의 뇌에서 신호를 주는 신경세포에는 파란색, 신호를 받는 신경세포에는 빨간색이 나타나도록 단백질을 조작했다. 또 해파리에서 추출한 녹색형광단백질(GFP)을 반으로 나눠 두 종류의 신경세포가 각기 한쪽씩만 갖고 있도록 했다. 두 종류의 신경세포가 만나는 지점에서는 각기 갖고 있는 GFP가 합쳐지면서 녹색형광색이 나타나는 원리다. 연구팀은 이 방법을 이용해 쥐의 신경세포들의 모양과 흐름, 시냅스 위치를 정확하게 찾아내 3D로 표현했다. 김 박사는 “쥐와 인간 등 포유류의 뇌는 구조와 역할이 흡사하기 때문에 인간의 뇌에 적용하면 파킨슨병, 자폐증 등 신경질환이 어떤 부분의 문제 때문에 생기는지를 정확하게 알아낼 수 있을 것”이라고 말했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

‘교통사고 위험을 감지하고 경고를 하는 신호등, 냄새를 맡아 상한 음식을 가려내는 로봇, 바다 수위를 지켜보다 쓰나미 경보를 내리는 컴퓨터….’ 공상과학 영화에서나 볼 수 있었던 ‘생각하는 컴퓨터’가 조만간 세상에 등장할 전망이다. 컴퓨터업체인 IBM이 18일(현지시간) 인간의 뇌가 정보를 처리하는 것과 비슷하게 데이터를 다루는 마이크로 프로세서를 개발했다고 CNN 등이 전했다. 이 시스템은 크기가 1㎤인 2개의 칩으로 구성됐으며 각각은 256개의 ‘디지털 뉴런’을 가지고 있다. 뉴런은 인간 두뇌의 신경세포와 돌기, 신경섬유 등으로 구성된 정보 전달의 기본단위이다. 두 칩 중 하나는 26만 2144개의 ‘프로그램이 가능한 시냅스(신경세포)’를, 다른 칩은 6만 5536개의 ‘학습 시냅스’를 가지고 있다. BBC는 IBM이 시냅스 프로세서의 작용방식을 정확히 밝히지 않았지만 인간 두뇌 작용을 모방했을 가능성이 크다고 설명했다. IBM은 올 초 슈퍼컴퓨터 ‘왓슨’을 앞세워 인간과의 퀴즈 대결에서 압승하며 인공지능의 가능성을 확인했다. 하지만, 이번에 개발된 프로세스는 왓슨과 전혀 다른 구조로 데이터를 처리한다고 외신들은 전했다. 전문가들은 “인간을 빼닮은 ‘인지 컴퓨터’를 개발하려는 인류의 도전이 새 장을 열었다.”고 평가했다. 컴퓨터가 입력된 정보만을 토대로 계산, 분석하는 수준을 뛰어넘어 기계가 환경을 스스로 인식하고 판단할 수 있게 될 것이라는 얘기다. 또 컴퓨터가 인간처럼 때론 실수도 하지만 틀린 것을 바탕으로 학습해 자신만의 ‘이론’을 만드는 수준에 도달했다는 평가도 나온다. 인공지능 개발을 이끄는 IBM의 과학자 드하르멘드라 모드하는 “신호등이 상황을 보고 소리를 들어 안전하지 못한 교차로 상황을 미리 표시해 주는 것을 상상해 보라.”며 기대감을 부풀렸다. 유대근기자 dynamic@seoul.co.kr

“힘든 것을 잊기 위해 술을 마신다.”는 사람들의 통념과 달리 정작 술을 마시면 기억이 더욱 또렷해진다는 연구결과가 공개됐다. 미국 텍사스 대학의 알코올중독조사센터인 웨건 센터 연구팀은 술을 마시면 기억하고 배우는 것을 담당하는 뇌의 주요기관이 활성화 되어 기억을 더욱 선명하게 한다고 주장했다. 일반적으로 술을 마실수록 잘못된 것을 배우거나 기억한다고 알려져 있지만, 이것은 알코올이 뇌에 주는 영향의 일부분일 뿐이라는 것이 연구팀의 설명이다. 신경생리학자인 히노시 모리가와는 사이언스데일리와 한 인터뷰에서 “알코올이 체내에 흡수되면 명확한 단어나 동료의 이름, 아침에 차를 어디에 주차했는지 등 단편적인 기억을 떠올리는데 어려움을 줄 수는 있지만, 도리어 잠재되어 있는 기억은 활성화 시킨다.”고 설명했다. 이어 “알코올이나 마약 등을 섭취하면 잠재의식 속에 있는 음식이나 음악, 심지어 사람과 사회에서의 관계 등에 대한 반응과 기억이 되살아날 수 있다.”고 덧붙였다. 이 같은 반응은 음주나 흡연 등에서 쾌감을 느낄 때 분비되는 물질인 도파민(Dopamine)과 연관이 있는데, 도파민은 ‘기쁨과 즐거움’을 전달할 뿐 아니라 기억과 학습의 신호를 담당하는 신경세포간 접점인 시냅스의 활동을 활발하게 하면서 기억력을 향상시킨다. 결과적으로 술을 마실수록 더 많은 도파민이 생성되고, 이는 시냅스의 활발한 활동을 유발해 잠재적인 기억을 더욱 선명하게 한다는 것. 모리가와 박사는 알코올이 잠재의식 속 기억력과 연관이 있다는 점을 주목하고, 얄코올 중독을 막는 약물을 개발하고 신경세포의 기억력 감퇴 기능을 막는 방법을 찾을 예정이다. 이번 연구결과는 지난 달 신경과학저널(The Journal of Neuroscience) 및 사이언스데일리 등에 소개됐다. 송혜민기자 huimin0217@seoul.co.kr

●과학카페(KBS1 오후 11시 40분) 세 살 버릇 여든까지 간다는 말이 있다. 일생 동안 뇌발달이 가장 폭발적으로 일어나는 시기가 바로 유아기. 인간의 두뇌는 유아기 때 이미 80퍼센트가 완성된다. 두뇌 발달에 중요한 뇌세포 연결망인 ‘시냅스’가 왕성하게 형성되는 시기가 바로 3세부터 6세까지다. 이 결정적인 시기에 어떻게 아이들의 두뇌개발을 해야 하는지 알아본다. ●위기탈출 넘버원(KBS2 오후 8시 50분) 우리 아이의 유치가 지금까지 몇 개나 빠졌는지 세어 보았는가. 지금 우리 아이의 잇몸에 유치가 남아 있다면 무슨 일이 벌어질까. 유치는 당연히 빠지는 것이라 생각하고 많은 부모들이 방치하는 경우가 많다. 어릴 때 유치를 제때 뽑지 않았을 때의 위험성과 유치가 빠지는 시기, 예방법 등을 알아본다. ●장애인 희망프로젝트 함께 사는 세상(MBC 낮 12시 25분) 열여섯살 수진이는 무대를 누비며 자신의 연기를 펼치는 배우가 꿈이다. 태어나자마자 염색체 이상으로 다운증후군 1급 판정을 받은 수진이. 엄마 전정옥씨는 딸의 가슴 속에 강한 희망을 품게 도와주었다. 지금은 예쁜 소녀로 자라 매일 꿈을 위해 두 시간씩 연기학원에서 수업을 받고 있는 수진이를 만나 본다. ●감성여행 내 안의 쉼표(SBS 오후 6시 30분) 발표와 동시에 문학계에서 파란을 일으키며 1990년대 문학을 대표했던 소설 ‘경마장 가는 길’의 하일지 작가가 등단 21주년을 맞아 작품 탄생 비화를 공개한다. 하일지 작가가 유년 시절을 보낸 곳이자 ‘경마장 가는 길’과 관계 있는 단양 여행에 하일지 작가와 중앙대학교 선후배 사이인 팝 칼럼니스트 김태훈이 함께 동행한다. ●하버드 특강 정의(EBS 오후 11시 10분) 네 번째 시간에는 자유지상주의와 미국 독립선언에 큰 영향을 준 철학자이며, 많은 사상가에게 큰 영향을 끼친 존 로크에 대해 강의한다. 그가 토지에 대한 사유재산을 옹호한 건 어쩌면 북아메리카 식민지 중 하나의 행정관이었기 때문인지도 모른다. 자유지상주의와 비슷한 듯하면서도 다른 로크의 사상을 함께 공부해 본다. ●경찰25시(OBS 오후 11시 5분) 얼마 전 전자 발찌를 끊고 초등학교 3학년 남자 아이를 성폭행하고 도주했지만, 다시 붙잡힌 ‘여만철 사건’이 이슈가 된 바 있다. 조사 과정 중 그는 “남자 아이가 좋다.”는 이야기를 하게 되면서 온 나라를 떠들썩하게 만들었고, 경찰들은 정신감정을 의뢰했다. 피해 아동의 진술 내용에 담긴 남자의 행각은 가히 엽기적이기까지 한데….

에이즈(AIDS)를 일으키는 인체 면역 결핍 바이러스(HIV)가 인체 내에서 어떻게 확산되는 지를 보여주는 모습이 세계 최초로 촬영에 성공해 학계의 주목을 받고 있다. 토마스 허서 박사가 이끄는 연구진은 최근 HIV에 감염된 세포가 건강한 세포에 전이되는 모습을 담은 영상을 촬영하는 데 성공했다. 이는 지금까지 알려졌던 것과 달리 세포간 전달 부위인 시냅스를 통해 HIV가 효율적으로 전이된다는 사실을 알아냈다고 세계적 권위의 과학저널 사이언스 (Science)를 통해 주장했다. 캘리포니아대학 데이비스 캠퍼스와 마운트 사이나이 의과대학 공동 연구진 촬영한 이 영상에는 형광초록색으로 발하는 HIV가 어떻게 건강한 세포로 전이되는 지를 보여준다. 허서 박사는 “HIV에 감염된 T세포가 감염되지 않은 세포들과 상호작용하는 모습이 포착됐다.”면서 “이 때 바이러스 시냅스(Virological Synapse)라는 연결고리를 통해 전이된다.”고 설명했다. 이어 “연구진이 성공한 전이모드 촬영 및 분석을 통해서 지금까지는 단 한차례도 개발에 성공하지 못한 에이즈 백신을 만드는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.”고 밝혔다. 지금까지 수십년 동안 HIV는 인체에서 자유순환하는 물질을 통해서 스스로 복제돼 전이된다고 알려져 왔다. 따라서 지금까지 에이즈 용 백신 개발은 대부분 자유순환 바이러스를 공격하는 데 초점이 맞춰져 있었다. 한편 HIV는 인간의 몸 안에 살면서 인간의 생체 면역세포들을 지속적으로 파괴하여 인간의 면역능력을 떨어뜨려 결국에는 사망에 이르게 한다. 서울신문 나우뉴스 강경윤기자 newsluv@seoul.co.kr@import'http://intranet.sharptravel.co.kr/INTRANET_COM/worldcup.css';

두개골에 둘러싸여 있는 인간의 뇌는 마치 커다란 호두처럼 생겼다. 무게는 1.36㎏ 정도에, 각 영역마다 특정 기능을 담당한다. 좌뇌는 주로 언어와 정보처리 능력 등을, 우뇌는 주로 시각 정보와 추상적인 사고과정 등을 맡는다. 뇌라는 기관에 대한 관심은 오랜 역사를 가지고 있지만, 그 신비는 충분히 밝혀지지 않았다. 특히 인간의 정신과 뇌의 관계는 여전히 호기심을 거둘 수 없는 미지의 세계이다. 이런 인간 정신 과정을 다양한 방법으로 파헤친 책들이 최근 나란히 출간됐다. ●세계적인 석학과 함께하는 뇌와 기억의 과학 미국 컬럼비아대 교수이자 카블리 뇌과학연구소장인 에릭 캔델(80)은 자서전 ‘기억을 찾아서’(전대호 옮김, 랜덤하우스 펴냄)에서 인간의 정신과정을 생물학적으로 분석했다. 정신의학을 정신 분석에 의존하지 않고 세포에서부터 하나씩 풀어나간 캔델은 가장 단순한 뇌를 가진 바다달팽이를 이용해 기억이 세포 안에 저장되는 과정을 연구한 논문으로 2000년 노벨생리의학상을 받았다. 오스트리아 빈에서 태어난 그는 1938년 나치로부터 이주 명령을 받고 소유물 박탈, 아버지의 실종과 등장 등 강렬한 유년기의 경험 때문에 기억에 대해 호기심을 갖기 시작했다. 인간이 겪은 과거가 뇌의 신경세포들에 어떻게 영구적인 흔적을 남기고, 체계적으로 보관이 되는지에 대한 의문이다. 이런 호기심은 신경세포(뉴런)를 이해하고 이들을 연결하는 시냅스를 통해 어떻게 다른 종류의 기억들이 신경회로상에서 저장되는지, 단기기억과 장기기억의 생물학적 차이에 대한 의문으로까지 확대됐다. 그는 인간의 핵심적인 정신 과정 중 하나인 기억은 뇌세포가 물리적으로 변하는 ‘시냅스 가소성’으로 이루어진다는 것을 증명하고 “인간의 의식은 상호작용하는 신경세포 집단들이 사용하는 분자적 신호전달 경로들로 설명해야 할 생물학적 과정”이라고 말한다. “뇌 속을 채우는 200만~300만개에 이르는 감각신경섬유는 우리의 유일한 정보 통로이자, 자아에 대한 의식을 제공한다.”면서 “이런 기억의 결합력이 없다면 우리가 살아가는 동안 겪는 경험은 무수한 순간만큼 많은 조각으로 산산이 부서질 것”이라고 설명한다. 결국 이런 구조 속에 우리가 경험하는 것이 기억되고, 우리를 우리로 인식할 수 있다는 것이다. 캔델은 “내가 살아오는 동안 생물학계는 인간 게놈 전체의 유전암호를 읽어내고 인간을 괴롭히는 많은 병의 유전적 토대를 해명해왔다. 언젠가는 의식의 생물학적 기초도 이해하게 될 것”이라고 말했다. “과학에 대한 배경지식이 없는 일반 독자를 위한 새로운 정신과학 입문서로 저술했다.”는 설명처럼, 세계적인 석학의 과학 이야기는 난해한 소재를 다뤘지만 따라가는 것이 어렵지만은 않다. 2만 5000원. ●화성남·금성녀의 차이를 만드는 뇌 왜 우리는 남성과 여성이 서로 다른 행성에서 왔다고 생각하는 걸까. 왜 남녀는 서로의 행동방식을 이해할 수 없다며 끊임없이 고민하고 있을까. ‘브레인 섹스’(앤 무어·데이비드 제슬 지음, 곽윤정 옮김, 북스넛 펴냄)는 남녀의 정신 과정을 뇌와 호르몬의 관계로 분석한다. ‘남성호르몬이 많이 나오면 남성’이라는 단순한 해석이 아니다. 어머니의 몸 속에서 다르게 형성되는 뇌의 성별은 얼마나 남성호르몬에 노출됐느냐에 따라 남녀의 차이가 확연해진다는 것. 임신 6~7주가 되면 태아의 뇌는 성별이 구분된다. 남자 태아는 이즈음에 유아기와 아동기에 걸쳐 나오는 양의 4배에 달하는 남성호르몬에 노출되는데, 만약 여자 태아가 남성호르몬의 신호전달을 강하게 받으면 출생 후 아기는 남자 성향이 강한 여자로 성장한다. 반대로 남자 태아가 남성호르몬에 노출되지 않으면 아기는 여자 같은 모습의 남자로 성장하게 된다. 이런 자궁 속 환경은 성 정체성, 출생 후 능력의 차이까지도 영향을 주게 된다는 주장이다. 남성의 뇌는 공간 지각 능력이 더 우수해 추상적인 개념의 수학이나 체스, 지도 읽기 등에 강점을 보인다. 반면 여성의 뇌는 모든 감각의 자극에 예민하게 반응하고 광범위한 감각 정보를 받아들여 언어, 음악, 기억력, 미각 등에 우월하다. 성장할수록 운동능력, 공격성, 성취욕 등을 유도하는 남성호르몬의 강한 영향을 받은 남성은 대부분 기계나 이론과 관계 있는 직업을 택하고 권력에 몰두하게 된다. 그러나 인간관계에 더 관심을 갖는 여성은 요식업이나 사회사업가, 교사처럼 사람을 상대하는 직업을 찾는다. 이런 주장은 남녀의 차이는 부모와 사회의 역할 기대가 다르게 제공돼 다른 행동방식을 학습할 수 밖에 없었다는 ‘사회적 조건화’에 정면 배치되고, ‘차별을 정당화하는 음모’로 공격받기도 했다. 저자들은 “태생적으로 분명한 남녀의 차이를 외면하게 되면 남성들의 직업은 우월하고, 가정주부라는 직업은 하위에 속한다는 식의 잘못된 생각들을 바꿀 수가 없다.”면서 “남녀의 차이를 확인하고, 충분히 이해해야 문화와 가치의 성숙을 이룰 수 있다.”고 강조한다. 1만 6000원. 최여경기자 kid@seoul.co.kr

국내 연구진이 세계 최초로 기억이 재구성되는 메커니즘을 규명했다. 서울대 생명공학부 기억제어연구단 강봉균(47) 교수팀은 신경세포와 신경세포가 만나는 기억 저장소인 ‘시냅스´의 결속이 허물어지면서 기억이 재구성된다는 사실을 밝혀냈다고 10일 발표했다. 이 연구결과는 8일자 ‘사이언스´ 인터넷판에 실렸다. 강 교수에 따르면 어떤 정보를 기억할 때는 신경세포를 연결하는 시냅스가 평소보다 더 단단하게 결속되는 모습을 보인다. 그러나 저장된 기억을 다시 끄집어낼 때에는 시냅스를 단단하게 만드는 ‘유비퀴틴 단백질’이 분해되면서 결속이 풀리고 자연스럽게 기억도 되살아나게 된다. 이 때 단백질의 분해를 강제로 억제하면 과거의 기억이 변형되거나 사라지는 것도 막을 수 있다고 강 교수는 설명했다. 즉, 과거의 좋은 기억만 되살릴 수 있는 길이 열리게 된 것이다. 강 교수는 “이번 연구 결과는 기억을 재구성하는 메커니즘을 밝혀냈다는 과학적인 의미를 지닐 뿐만 아니라 기억을 유지하거나 변형시키는 과정에 응용해 의학적으로도 사용할 수 있는 가능성을 제시했다.”고 말했다. 정현용기자 junghy77@seoul.co.kr ■ 용어 클릭 ●시냅스(synapse) 신경계를 구성하고 있는 각 신경세포간의 연결부위. 자극과 흥분을 전달하는 뉴런(neuron)의 말단에 위치해 화학물질을 내보내는 방식으로 다른 뉴런에 정보를 제공한다.

최근 들어 ‘디지털 치매’라는 의학용어가 새로 등장했다. 원칙없이 첨단과학에 기대려는 인간의 의존성이 뇌의 기억기능을 퇴화시킬 것이라는 우려를 반영한 말이다. 전문의들은 이런 우려가 빠르게 현실화하고 있다고 우려한다. 디지털 치매, 그 정체는 무엇일까. 무척 복잡할 것 같은 인간의 뇌는 뇌세포라는 기본단위가 조립된 레고 형태를 띤다. 이 뇌 속에는 약 1000억개의 뇌세포가 있는데, 이 세포들은 서로 긴밀하게 연결돼 기억, 언어, 감정 또는 성격 같은 복잡한 인지기능을 수행한다. 컴퓨터가 수 많은 칩들로 구성돼, 이 칩들이 전선으로 연결된 것과 비슷하다. 뇌의 기억 원리는 1949년 캐나다 심리학자인 헵에 의해 처음으로 설명됐다. 헵은 기억이란 뇌세포를 잇는 ‘시냅스’가 강화돼 여러 개의 뇌세포가 활성화되는 것이라고 주장했다. 이후 연속적으로 전기자극을 가하면 시냅스의 연결이 강화된다는 사실이 동물실험에서 확인됐다. 이 같은 현상은 뇌 중에서도 특히 기억과 관계가 있다고 여겨지는 해마 부위에서 일어난다. 인간이 감각기관을 통해 어떤 자극을 반복해서 받아들이면 이 자극이 해마의 뇌세포간 연결고리를 강화시킴으로써 기억이 형성된다는 것. 즉, 어떤 정보를 기억하기 위해 뇌세포가 새로 만들어지는 것은 아니며, 뇌세포 간의 연결이 강화되면서 새로운 회로가 형성된다는 것이 정설이다. ●단기기억과 장기기억 전화번호를 한번만 사용할 경우 번호를 누르는 수초간 전화번호가 기억되는데, 이를 ‘단기기억’이라고 한다. 이와 비슷한 기억으로 ‘작업기억’이라는 게 있다. 한 사람에게 7자리의 전화번호를 불러주고 거꾸로 말하도록 했을 때, 이를 수행하려면 7개의 숫자를 머릿속에 넣고 계속 조작해야만 가능하다. 이처럼 어떤 정보를 잠시 동안 조작하는 기억을 작업기억이라고 한다. 단기기억과는 다르지만 개념은 비슷하다. 단기기억을 반복하면 나중에는 오랫동안 기억할 수 있게 된다. 이를 ‘장기기억’이라고 한다. 이런 단기기억이나 작업기억은 이마 뒤쪽의 전두엽에서 다뤄지며, 장기기억은 해마에 저장된다. 하지만 뇌의 ‘해마’ 영역에서 주로 다뤄지는 기억력은 사용하지 않으면 해마가 위축되면서 기억 용량이 점차 준다. 특히 사회가 다원화해 기억해야 할 내용이 늘면서 ‘기억 용량’의 문제가 대두되자 인간은 이에 대한 대책으로 ‘컴퓨터’를 만들어 기억 용량을 무한대로 확장시키고 있다. 뇌에 저장하는 대신 필요할 때마다 컴퓨터에서 정보를 꺼내 쓰는 방식이다. 그러나 이런 방법은 ‘기억’보다 ‘기기’에 지나치게 의존하는 역기능을 낳을 수밖에 없다. 전문가들은 기억의 필요성이 줄고, 검색의 편의성이 더해짐에 따라 기억할 수 있는 내용조차도 디지털기기에 저장하는 습관을 들이고, 이런 의존성이 뇌의 기억 기능을 위축시킨다고 지적한다. ●디지털 치매 최근에 의학계에서 거론되는 ‘디지털 치매’는 이런 기억회피 현상에서 비롯된다. 정보를 관리할 때 ‘기억’보다 ‘기기’를 더 중요하게 활용하면 검색에 필요한 뇌기능은 발달하지만 기억 용량은 점차 감소하기 때문이다. 이는 디지털기기를 사용할 수 없을 때도 문제가 되지만, 기본적인 기억력 자체가 퇴화한다는 사실 때문에 더욱 심각하다. 물론 지금 단계에서 ‘디지털 치매’를 질병으로 분류하지는 않고 있다. 전문가들은 “그러나 디지털 기기에 지나치게 의존할 경우 언젠가는 이런 병적인 상황에 이를 것”이라고 말한다. 심재억기자 jeshim@seoul.co.kr ■ 도움말:삼성서울병원 정신과 윤세창 신경과 나덕렬 교수 ●디지털 치매 예방법 1. 기억력은 쓰지 않으면 쇠퇴한다는 사실을 진지하게 받아들여라. 2. 전화번호, 사람의 이름, 물건의 명칭, 시구(詩句), 성경 구절 등 일상생활이나 직업, 종교, 취미 등과 관련된 내용을 가능한 한 많이 암기하라. 3. 독서, 영화감상 등에 시간을 투자하고, 그것에 대해 다른 사람들과 많은 대화를 나누라. 그냥 지나치기보다 특정 내용을 두고 다른 사람과 대화하는 것이 기억에 큰 도움이 된다. 4. 가능한 한 직접 손으로 쓰고, 계산하는 등 디지털기기의 사용을 줄여라.

●네 인생을 껴안고 춤을 춰라(쉬이밍 지음, 장연 옮김, 고려원북스 펴냄) 자신의 진실한 내면을 ‘각찰’(깨달아 살핌)해야 참다운 자신을 발견하고 타고난 잠재능력을 발휘할 수 있다는 전언이 담겼다.‘생명의 잠재능력 개발’ 분야의 선구자인 저자는 “자신의 결함에 감사하라.”는 역설적인 메시지를 던진다.‘해야 한다.’는 강박을 독자에게 주입하지 않는 것이 이 책의 특징.“억지로 봄을 잡지 말고 여름의 화려함을 만끽하라.”는 자연, 인생의 순리를 강조할 뿐이다.9500원.●지방정부간 갈등과 협력(강성철 등 지음, 한국행정DB센터 펴냄) 1995년 지방자치제 실시 이후 드러난 지방정부간 갈등과 협력의 양상을 분석. 제도·행태·환경의 세 측면에서 분석모형을 제시한다. 이론과 실제편, 연구사례집편 등 두 권으로 구성됐다. 각권 1만 8000원,2만 6000원.●마음을 다스리는 산행(이석암 지음, 에세이 펴냄) 전국의 명산을 답사한 뒤 쓴 산행후기. 닭머리 형상의 용이 누워 있는 계룡산,‘영남의 소금강’이라 불리는 청량산,‘경기 5악’ 중 으뜸인 운악산, 야생화 천국인 방태산,‘남한의 금강산’이라는 용봉산, 부처님 오신 날만 개방되는 희양산 등에 관한 이야기가 실렸다. 등산코스의 지형을 상세히 밝힌 것이 특징.1만원.●뇌를 잠깨우는 음식(이쿠타 사토시 지음, 정명숙 등 옮김, 그루 펴냄) 만일 뇌 속에 포도당이 충분하지 않으면 신경세포가 생존할 수도, 성장해 시냅스를 형성할 수도 없다. 그렇게 되면 기억력이 떨어지고 기분도 침울해진다. 지방분과 당분, 칼로리는 높지만 비타민과 미네랄은 극히 적은 정크 푸드를 계속 먹으면 어떻게 될까. 효소가 충분히 작용하지 못해 뇌 속의 전달물질이 부족하게 돼 머리가 잘 돌지 않고 무기력해지며 칼로리가 피하지방에 쌓여 살이 찌게 된다. 뇌에 필요한 영양소의 비밀을 밝혔다.9300원.●2% 부족한 나를 채워주는 인맥의 힘(순따웨이 지음, 이선아 옮김, 미래의 창 펴냄) 중국 속담에 “복숭아를 주고 살구를 받는다.”는 말이 있다. 당신이 상대방을 도와주면 상대방 또한 당신에게 기꺼이 도움을 준다는 뜻으로, 남에게 도움을 청할 때 지켜야 할 도리나 덕목을 가리키는 말이다.‘윈-윈’하기 위해서는 자신이 먼저 남을 도울 줄 알아야 한다. 책은 지금 당신이 만나는 사람이 ‘저평가된 우량주’일지도 모른다는 사실을 일깨워준다.9500원.

국내외 한국인 과학자들이 세계적인 과학저널에 잇달아 획기적인 연구 성과를 발표했다. 미국 록펠러대학 폴 그린가드 박사팀의 김용(36) 박사는 17일 뇌 속에서 기억과 인지 등의 정보처리 과정을 수행하는 부위인 ‘시냅스’의 형성과 기능 등에 영향을 미치는 ‘수상돌기 가시(dendrite spine)’의 조절 메커니즘을 규명했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처지 인터넷판에 이날 실렸다. 김 박사는 1999년 포항공대에서 박사학위를 받은 뒤 그린가드 박사팀에서 연구원으로 일하고 있다. 김용 박사가 제1저자로 참여한 연구팀은 스파인 및 스파인 구조의 역동적 변화를 일으키는 중요 요소인 ‘액틴 필라멘트(Actin Filament)’의 형성과 억제가 ‘웨이브1(WAVE1)’이라는 단백질의 인산화(燐酸化)에 의해 조절된다는 것을 최초로 밝혔다. 과학자들은 질병 치료의 기틀을 마련하는 차원에서 시냅스 형성과 변화를 연구해왔는데, 특히 수상돌기의 세부구조인 ‘스파인(spine:가시 모양의 돌기)’ 구조의 형성과 모양조절 메커니즘을 밝히면 시냅스에 대해 보다 자세히 알게 될 것으로 기대해왔다. 김용 박사는 “시냅스의 변화는 치매, 마약 중독, 정신분열증 등의 질환에서 공통으로 발견되기 때문에 이들 질병을 규명하려면 하부 조절 메커니즘에 대한 연구가 필요하다.”면서 “이번 연구성과가 기초적이긴 하지만 질병 연구에 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 포항공대 김경태 교수와 박사과정 강태홍씨 연구팀은 효소 단백질의 일종인 ‘VRK3’가 신경세포 분화와 세포 증식 등에 결정적 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다고 밝혔다.연구결과는 네이처의 자매지인 ‘네이처 셀 바이올로지’ 온라인판에 게재됐다. 연구팀은 VRK3 단백질이 세포의 성장·분화·사멸 등 생리현상에 핵심 역할을 하는 대표적인 신호전달 단백질인 ‘MAPK’의 탈인산화 효소 MKP를 활성화시켜 MAPK를 조절하는 사실을 확인했다고 설명했다.연구팀은 “‘MAPK’가 과다 활성화되면 세포가 비정상적으로 증식해 암이 발생할 수 있다.”면서 “현재 암세포 증식과 비정상적 세포 분열을 방해하는 새로운 개념의 항암제 개발을 추진 중”이라고 말했다.이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

국내 의학자가 유전자 조작 쥐를 이용,노인성 치매 난치병인 알츠하이머병의 원인 규명과 치료법 개발에 토대가될 연구결과를 발표했다. 울산의대 서울아산병원 신경과 고재영(高在英) 교수팀은30일 미국 과학원회보(PNAS)게재 논문을 통해 유전자 조작 쥐로 실험한 결과,신경조직 시냅스에서 분비되는 아연이알츠하이머병의 원인 물질 형성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 고 교수팀은 알츠하이머병 원인물질로 추정되는 Aβ(베타 아밀로이드)가 많이 생성되도록 유전자를 조작한 쥐와 신경조직에서 아연을 수송하는 아연 전달체의 유전자가 없는 쥐를 교배시켜 태어난 쥐를 통해 아연이 Aβ 및 그 덩어리(플라크) 형성에 미치는 영향을 조사했다. 이 논문은 아연의 양 또는 작용을 조절해 알츠하이머병을예방·치료할 수 있는 가능성을 제시한 것인데,고 교수팀은 지난 99년 비슷한 내용의 학설을 처음 발표한 뒤 연구를 계속해 왔다. 김성호기자 kimus@

김대중(金大中) 대통령의 노벨평화상 수상 발표로 대미를 장식하며13일 막을 내린 올해 노벨상 발표는 예년과 마찬가지로 미국의 독식현상이 두드러진 가운데 한국과 중국도 최초의 수상자를 냈다. 올해 발표된 노벨상 수상자 13명 중 7명이 미국인. 1901년 노벨상수상이 시작된 이래 세계 각국 수상자 670여명 중에서 242명이라는압도적인 다수를 차지하고 있었던 미국은 또 7명을 추가했다. 올해 미국의 노벨상 독주는 과학분야에서 두드러져 수상자 7명중 5명이 과학분야에서 수상했다.연구기금이 풍부한 연구소와 대학에 세계 최고의 석학들을 유치해 왔던 결과다. 올해 폴 그린가드(74)와 에릭 캔들(70)이 뇌의 신경 전달물질과 시냅스에 관한 연구를 통해 파킨스병과 뇌질환 치료에 획기적인 결과를 가져오게 했다는 공로로 의학상 수상자로 선정되면서 시작된 미국의 독주는 미국인 잭 S 킬비가 정보,통신 기술에 대한 기초연구 업적을 인정받아 물리학상을 수상하는 것으로 이어졌다. 과학분야 외에서는 제임스 헤크먼(56)시카고대 교수와 대니얼 맥패든(63) 캘리포니아 주립 버클리대 교수가 미시경제학 분야의 업적으로 경제학상의 수상자로 선정됐다. 한편 이러한 미국의 독주속에서 한국과 중국은 가장 주목을 끄는 평화상과 문학상 2개 분야에서 노벨상의 아시아 홀대를 극복하고 최초의 수상자를 냈다.중국당국의 박해를 피해 프랑스로 망명한 중국의극작가 겸 화가 가오싱젠(高行健·60)을 문학상 수상자로 선정한 것은 중국의 반체제 인사의 고뇌와 공적이 국제적 인정을 받았다는 점에서 주목을 끌었다. 이동미기자 eyes@

올해 노벨의학상 공동 수상자로 선정된 스웨덴의 아비드 칼슨(77)과 미국의 폴 그린가드(74)·에릭 캔들(70)은 모두 중추신경계의 신경전달체계를 분자생물학·세포생물학·약리학적 방법으로 규명해낸 권위자들이다. 이들의 연구는 뇌의 정상적 기능을 이해하고,신호변환 체계의 이상이 어떻게 신경·정신질환을 유발하는지를 밝혀내는데 중요한 단서가됐으며 파킨슨씨병 치료제와 프로작을 비롯한 항우울증 치료제 등 신약개발에도 지대한 역할을 했다.즉 세포내에서 신경전달물질들을 결 합시키는 수용체가 생리적 기능을 갖기 위해 어떠한 신호전달 과정을거치는지를 밝혀낸 선구자들이다.이 가운데 스웨덴 예테보리 대학 교수인 칼슨은 도파민이 인체운동을 통제하는 중요한 뇌 신경전달물질이라는 사실을 발견했으며 이 발견은 또 파킨슨씨병이 뇌 특정부위의도파민 부족으로 유발된다는 것을 처음 규명했다. 그의 연구는 지난 50년대부터 파킨슨씨병 치료에 획기적인 약물을 발견토록 했으며 이약은 지금까지도 파킨슨씨병 치료에 가장 유력한 치료법으로 남아있다. 미국 록펠러대 교수인 그린가드는 도파민과 여러 뇌세포간 신호 전달물질이 어떻게 신경체계에서 작용하는가를 규명한 인물.특히 도파민과 신호전달물질 수용체에 연관된 연구로,단백질 조절에서 인산화와 탈인산화가 연관된 기전을 분자생물학적인 측면에서 밝혀냈다. 또 오스트리아 태생의 미국 컬럼비아대 교수인 캔들은 해삼의 신경계를 실험모델로 사용해 시냅스의 기능변화가 학습과 기억에 중요한역할을 한다는 사실을 증명했다.뇌의 단기 기억은 단백질의 인산화가주요한 역할을 하며 장기 기억에는 단백질 합성 과정이 필요함을 밝혀낸 장본인이다. 연세대의대 임상의학연구센터 백자현교수는 “이 세사람은 신경 전달물질이 세포내에서 어떤 신호전달 과정을 거쳐 생리적 기능을 갖게되는지를 나름대로 밝혀낸 업적을 갖고 있다”며 “특히 파킨슨씨병이나 정신분열증·약물중독증·우울증에 중요한 역할을 하는 도파민과 신경전달물질의 발견은 가장 위대한 업적으로 평가된다”고 말했다. 김성호기자 kimus@. *노벨의학상 수상자 3인의 약력. [아비드 칼슨] ▲23년 1월 스웨덴 웁살라 출생 ▲51년 스웨덴 룬드대학 박사학위 ▲56년 룬드대학 부교수 ▲59년 예테보리대학 약리학 교수 ▲70년 올해의 파킨슨씨병 강의상 ▲85년 제2회 브리스톨-마이어스 신경학 우수연구상 ▲89년 이후 예테보리대학 명예교수 ▲90년 미국심리학회 폴 호흐상 ▲91년 윌리엄 K.워런 정신분열증연구상 ▲95년 로버트 J 앤드 클레어 파사로재단 신경심리학연구상 ▲98년 캐나다 생물심리학회 금메달 [폴 그린가드] ▲25년 12월 미국 뉴욕시 출생 ▲53년 존스 홉킨스대학 박사학위 ▲59∼67년 게이지연구소 생화학과장 ▲67∼70년 알버트 아인슈타인의대 약리학 교수 ▲68∼83년 예일대의대 약리학 및 정신의학 교수 ▲83년 이후 록펠러대학 분자·세포신경학연구소장 및 교수 ▲86년 파이자생의학연구상 ▲89년 브리스톨-마이어스 신경학 우수연구상 ▲93년 뉴욕학술원상 ▲98년 메트로폴리탄 생명재단 의학연구상 ▲99년 엘리슨의학재단 원로학자상 [에릭 캔들] ▲29년 11월 오스트리아 빈 출생 ▲56년 뉴욕대 의대 박사학위 ▲65∼74년 뉴욕대 병리학 및 정신의학 부교수 ▲74년 이후컬럼비아대 병리학 및 정신의학 교수 ▲77년 루시 G 모세스 기초신경학연구상 ▲81년 칼 스펜스 래슐리 신경생물학상 ▲82년 뉴욕학술원생물학 및 의학상 ▲88년 전국과학메달 ▲92년 이후 컬럼비아대 생화학 및 분자생물물리학 교수 ▲96년 뉴욕의학회상

스웨덴의 아비드 칼슨(77)과 미국의 폴 그린가드(74)·에릭 캔들(70) 등 3명이 뇌의 신경 전달물질과 시냅스(뇌 신경세포를 연결해주는물질)에 관한 연구로 올해 노벨의학상 공동수상자로 선정됐다고 스웨덴 카롤린스카연구소가 9일 발표했다. 카롤린스카연구소 노벨상 선정위원회는 이들 3인이 “완만형 시냅스전달이라고 불리는 신경세포들간의 신호변환(트랜스덕션) 형태에 있어서 선구적 발견으로 수상자로 선정됐다”고 설명했다. 이들의 발견은 뇌의 정상적 기능에 관해 이해하는 데 중요한 단서가됐으며 신약 개발에도 기여했다고 위원회는 밝혔다. 칼슨은 이날 공동수상 소식을 전해듣고 “내가 진심으로 존경하는동료들로부터 큰 인정을 받은 것 같아 매우 기쁘다”고 수상소감을밝혔다. 그는 상금으로 무엇을 할 것이냐는 질문에 “아직까지 상금 용도를정하지 못했으며 부인과 먼저 의논할 것”이라고 답했다. 카롤린스카 연구소는 이들 3인에게 상금으로 9백만 크로나(91만5,000달러)를 수여한다. 스톡홀름 AP DPA 연합

[서울 연합] 재미 물리학자인 매사추세츠공대(MIT) 승현준(34·미국명 H.Sebastian Seung)교수가 ‘생각하는 컴퓨터’의 기초가 되는 뇌활동을모방한 전자회로를 처음으로 개발했다. 승교수 등 MIT 연구진과 루슨트테크놀로지사(社) 벨연구소,스위스 신경정보연구소 공동연구팀은 인간의 뇌 신경계와 비슷하게 작동하는 전자회로를 개발,연구결과를 영국의 과학저널 ‘네이처’ 22일자에 발표했다.네이처는 이논문을 표지기사로 싣고 해설기사와 함께 비중있게 소개했다. 인간 지능의 핵심인 뇌 대뇌피질은 피드백 기능을 가진 신경단위(neuron)가복잡하게 네트워크를 형성하고 있는데 연구팀은 이같은 뇌신경 네트워크를반도체 전자회로에서 구현하는데 성공했다.뇌모방 전자회로는 각각의 뉴런연결 부분인 시냅스를 통해 서로 정보를 전달할 수 있도록 만들어진 인공뉴런으로 구성되며 이를 통해 시각인식과 같은 인지기능을 수행하는 컴퓨터나사람처럼 논리적으로 생각하는 컴퓨터 개발도 가능할 것으로 전망되고 있다. 승 교수는 “뇌의 신경회로는 반도체 전자회로와는 달리 많은 피드백 구조를 가지고 있다”면서 “이번 연구에서 신경회로의 작동방식을 반도체에 재현하는데 성공했다”고 말했다. 승 교수는 지난해에도 인간의 지적활동을 모방한 컴퓨터 프로그램을 개발해‘네이처’에 발표하는 등 물리학계를 이끌어갈 차세대 천재 과학자로 꼽히고 있으며 지난달에는 세계 최고수준의 의학연구기관으로 꼽히는 하워드휴즈의학연구소(HHMI)의 연구자로 선정되기도 했다.

21세기 초반의 아침 7시. 감미로운 음악이 경쾌하게 바뀌고 점점 조명이 밝아지면서 K씨는 깊은 잠에서 깨어 즐거운 하루를 시작한다.음악은 깊은 잠을자도록 도와주기도 하지만,자연스럽게 잠에서 깨주기도 한다.조금 더 자고싶기도 하지만,음악이 점점 시끄러워지고 조명이 밝아질 것이다.침대가 요동칠 것이고,그래도 안되면 병원에 자동으로 연락할 것이다.K씨는 그런 일이벌어지기 전에 일어나기로 한다. 샤워를 하고 거실의 소파에 앉으니 벽에 걸린 대형 화면에 L이 나타나서 조간 신문 중 K씨의 관심사들을 읽어 준다.L은 K씨의 친구이자 비서이며 가정부 겸 운전사인 인조인간,즉 ‘인간기능시스템’이다. 보고,듣고,생각하고,행동하는 기능을 보유한 L은 여러 개의 몸체를 갖고 있으나 하나의 통합된 인공두뇌로부터 지시를 받는다. 부엌에서 아침 식사를 준비하고 있는 것도 인공가정부 기능을 수행 중인 또다른 L이다. 집을 나서서 대기하던 자가용차에 타자,인공 운전사(역시 L)가 교통상황을파악해 오늘의 첫 목적지로 최단시간에 도착한다.L은 운전 중에도 오늘의 할일을 보고하고,업무에 대한 제안을 한다. 사무실에도 일하는 사람은 많지 않다.모두 L과 같은 종류의 인간기능시스템을 비서로 가지고 있기 때문이다.사실 사무실로 출근하지 않고 집에서만 일할 수도 있지만,동료와 가끔 얼굴을 마주하는 것이 좋아서 대부분 하루에 2시간 정도 사무실에서 일한다. K씨는 동료 M과 보다 향상된 성능의 인간기능시스템 개발에 대해 토의한다. M은 뇌과학기술이 인류사회의 발전을 가져온다는 ‘신념’을 가지고 있다.원래 청각시스템에 이상이 있어 듣지 못했으나 청각칩을 이식받아 일상 생활은물론 업무에 어려움이 없다.또 다른 동료 N은 시각 장애인이었으나 망막칩을이식받았다. 망막칩의 성능이 떨어져서 작은 글씨는 읽지 못하지만,일상 생활에 큰 어려움이 없다.신문은 물론 모든 문서가 전자화되어 인공비서가 읽어준다. 가끔 종이에 쓰여진 아주 오래된 책을 보아야할 때가 있으나, 이것역시 필요하면 번역까지 해서 인공비서가 읽어준다.인공 망막칩,청각칩 및인공수족의 발전으로 장애인이 없는 사회가 됐다. 번잡한 도시를 피해 고향에 내려가 계신 부모님에게 전화를 했다.부모님은연세가 많아 행동이 부자유스럽지만,인공 가정부,간호사 겸 말벗과 함께 행복하게 사신다.미국에 있는 아내,아들,딸과도 전화한다.옛날에는 말만 통화할 수 있었다고 하지만 요즘은 서로 볼 수 있을 뿐아니라,특수 장갑과 장화,전용 옷을 입으면 가상공간에서 가족들을 만날 수도 있다.L는 가끔 아내와춤을 추거나 아들과 농구를 하기도 한다.딸은 아직 어려서,엄마가 출근한 사이에 인공 가정교사 겸 보모가 돌봐준다.인공가정교사로부터 아이의 하루 일과 중 특이사항을 보고 받고,내일의 교육 방향에 대해 토의도 한다. 이러한 21세기 사회를 가능하게 하는 인간기능시스템의 구현을 위해서는 인간의 뇌 정보처리 메커니즘에 대한 연구가 필수적이다.인간의 두뇌는 약 180억개의 신경세포와 이들을 상호 연결하는 약 100조개의 시냅스(synapse·신경세포의 자극전달부)로 구성된다.이들의 복합적인 작용이 인간의 두뇌기능을 이루게 되나,뇌의 세부적인 구조와 기능에 대해서는아직 아는 것이 많지않다. 그러나,조금 아는 것을 이용하더라도 기존의 기법에 비해 훨씬 우수한인간기능을 구현할 수 있다. 20세기 중반에 비해 후반기 50년간 인간 두뇌의구조와 기능에 대한 이해가 급격히 높아졌으며 앞으로 더욱 가속될 것이다. 뇌정보처리 메커니즘을 모방하는 인간기능시스템의 급격한 발전이 예측된다. 인간은 5종류의 감각(시각·청각·후각·미각·감각)으로부터 정보를 받아들인다.이중 시각과 청각을 통해 대부분의 정보를 얻기 때문에 인간 뇌의 4대 기능을 시각,청각,추론 및 행동으로 분류한다.공자는 “예의가 아니면 보지 말고,듣지 말고,말하지 말고,행동하지 말라”고 했는 데 여기서 ‘말’은단순한 음파가 아닌 사람의 생각까지를 포괄하므로,결국 앞의 4대 기능과 일치한다.인간기능시스템도 위의 4가지 기능을 가져야 하는데 이는 바로 인간이 제일 잘하지만 현재의 컴퓨터가 잘 하지 못하는 기능으로,인간의 뇌에 대한 이해를 통해서만 발전할 수 있다. 뇌는 ‘인간을 인간이게 하는 것’이라고 한다.인간의 두뇌는 주위 환경과반응하며 지속적인 학습을 통해 지능을 구현한다.컴퓨터의 경우 사용자가 미리 프로그램한 내용만을 처리할 수 있는 반면 인간의 두뇌는 새로운 문제에부딪치더라도 과거의 경험을 확장하는 유추 과정을 거쳐 적절한 대응을 하게된다. 어린아이는 걷지도 못하지만,스스로 여러 번의 시행착오를 거쳐 걷는방법을 배우게 된다.한 쪽 발이 갑자기 아파도,몸무게가 늘거나 줄어도 걷기위해 특별히 프로그램을 갱신하지 않는다. 이는 인간의 두뇌가 법칙이 아닌학습과 유추에 기반하기 때문이다. 인간 두뇌의 또 다른 특징은 한 개의 중앙처리장치(CPU)에 의해 제어되지않고,많은 수의 신경세포가 복합적으로 작용하는 분산시스템이란 것이다.따라서,인간 뇌의 신경세포는 계속 죽어가지만,인간의 기능이 크게 후퇴하지않게 된다.기존 컴퓨터처럼 중앙처리장치와 기억을 전담하는 메모리가 따로있는 것이 아니고,계산과 기억이 복합적으로 구성된다.이러한 뇌 기능의 특수성에 바탕해 새로운 형태의 계산구조인 신경회로망 모델이 개발됐다. 생명에 대한 이해와 정보전자 기술의 양대 축으로 21세기 과학기술은 발전하게 되고,이것이 산업혁명과 컴퓨터 혁명에 이은 ‘제 3의 혁명’,즉 뇌정보처리 혁명을 이룩하게 된다.그러나,21세기를 주도할 뇌정보처리에 기반한인간기능시스템을 로봇과 동일하게 봐서는 안된다.‘로봇’은 ‘명령에 따라일하는 자’일 뿐이다. 21세기 뇌정보처리 혁명은 멈출 수 없는 필연이다.인간기능시스템의 지원을받으며 인간답게 사는 사회.이것이 바람직한 21세기의 인류사회이다. ‘기계에게 지능을,인간에게 자유를!’. 이수영 한국과학기술원 전자전산학과 교수. ■필자 약력. ▲47세 ▲서울대 전자공학과 학사·한국과학기술원(KAIST) 석사 ▲미국 뉴욕공과대학 박사 ▲뇌과학연구센터 소장 겸 중점국가연구개발사업 뇌과학연구개발사업단장 ▲아·태 신경회로망협의회 차기회장 ▲한국과학기술원 전자전산학과 교수(sylee@ee.kaist.ac.kr). *각국 뇌연구 동향. 뇌는 생존에 필수적인 심장박동에서부터 창조적 사고까지 인간의 모든 활동을 제어한다.이같은 뇌의 기능을 이해하고 과학적으로 응용하기 위한 연구가활발하다. 뇌에 관한 연구는 치매 등 각종 뇌질환을 극복하는 데 필수적이며 사람의두뇌와 유사한 지능형 시스템의 개발 등 미래산업분야에 무한한 이용가능성을 가지고 있지만 많은 시간과 비용을 요구하는 분야다.때문에 대부분 선진국들은 이 미지의 영역을 정복하기 위해 국가적인 노력을 기울이고 있다. 미국은 부시대통령 재임 당시 의회에서 1990년대를 ‘뇌의 10년’으로 선포했고 국립보건원(NIH)에서 지속적으로 ‘인간두뇌과제’를 지원하고 있다.일본은 21세기를 ‘뇌의 세기’로 구현하기 위해 과학기술청과 통상산업성이연구비를 집중 투자하고 있다.OECD(경제협력개발기구) 거대과학 포럼은 신경정보학 연구의 촉진과 범국가적 공동연구의 필요성을 제안,지난해 1월 신경정보학 소위원회가 개최되기도 했다. 우리나라는 98년 ‘뇌연구촉진법’이 제정돼 뇌연구를 위한 기반이 조성됐다.10년 계획으로 과학기술부를 주축으로 복지부,산자부,정통부 및 교육부의5개 부처가 협력해 뇌연구개발사업을 하고 있다. 지난해에는 ‘뇌연구촉진기본계획’을 수립,오는 2007년까지 뇌이해 및 뇌정보처리 응용기술과 대표적뇌질환인 치매의 치료제를 개발한다는 목표를 세웠다. 뇌연구는 먼저 신경생물학과 인지과학적 연구를 통해 뇌의 구조와 기능을이해하는 데서 출발한다.이를 바탕으로 시청각 추론 행동 등 인간의 지적기능을 인공적으로 구현한 지능시스템을 개발한다.지난해 미국서 개발된 인간의 뇌신경망을 모방한 컴퓨터 알고리즘,청각신경과 직접 연결되는 인공 귀의언어인식능력, 큰 글씨와 물체를 식별할 수 있는 인공 눈 등이 뇌 정보처리연구의 산물이다.뇌세포의 생성과 사멸에 대한 연구를 통해 치매 등 뇌·신경질환의 예방기술과 치료제,전자회로와 신경세포를 연결하는 신경칩 기술개발도 가능하다. 우리나라의 뇌연구는 뇌정보처리 분야와 뇌의약학 분야로 나눠 추진된다.뇌정보처리는 한국과학기술원(KAIST) ‘뇌과학연구센터’(braintech.kaist.ac. kr)가,뇌의약학은 국립보건원 ‘뇌의약학연구센터’가 체계적이고 집중적인연구를 하고 있다. 함혜리기자 lotus@

◎신경전달 물질 아연 방출과정 추적/과제성공땐 치매 간질 치료 큰발전 뇌신경세포가 죽어가는 과정에서 신경전달물질인 아연(Zn)이어떤 역할을 할까.국내 의학자가 처음 시도하는 이 연구가 성공하면 뇌신경세포 사망을 예방하고,노인성 치매와 중풍,간질을 치료할 수 있는 중요한 실마리를 붙들 것으로 보여 국내외의 비상한 관심을 모으고 있다. 연구를 맡은 이는 서울 중앙병원 신경과 고재영 교수.고교수는 의사로서는 유일하게 과학기술처가 최근 발표한 ‘97 창의적 연구 진흥사업’ 지원대상자로 최종 선정돼 2000년까지 3년동안 15억원의 연구비를 받는다. 고교수의 연구테마는 시냅스 아연(Zn)이라는 신경전달물질이 뇌신경세포의 죽음에 관여하는 과정을 밝혀내는 것. 시냅스(Synapse)란 신경과 신경 사이에 있는,신경전달물질을 저장하는 장소를 말한다.여기에 있는 여러 가지 신경전달물질 가운데 아연도 고농도로축적되어 있는데 이 아연이 정상상태에서는 생리적으로 신경전달에 필수적인 역할을 하지만 시냅스에서 지나치게 방출되어 다른 신경세포로 많이 들어가면 뇌신경세포의 죽음에 관계되는 것으로 밝혀져 있다. 고교수는 85년부터 95년까지 10년동안 미국 스탠포드의대,캘리포니아대학,워싱턴대학 등에서 공부하면서 이 사실을 밝혀냈으며 이것은 전 세계 신경과 석학들이 인정하는 학설이 되었다. 고교수는 앞으로 신경전달물질인 아연이 어떠한 생리적 진행과정으로 뇌신경세포를 죽이는가를 밝히는 연구한다. 즉 시냅스안에 고농도로 저장돼 있는 아연의 방출이 뇌신경세포의 사망에 어떻게 관여하는지를 정확하게 밝혀 아연이 지나치게 방출되는 것을 막고 궁극적으로 뇌신경세포 사망을 예방하는 것이다. 고교수의 연구과제가 성공하면 뇌신경세포 사망원인 외에도 뇌의 발달과 기억력 형성의 분자적 기전 등도 정확히 알 수 있다. 이렇게 되면 뇌신경세포가 죽어 일어나는 노인성 치매나 간질,허혈성 뇌졸중 등 난치병의 예방과 치료에 획기적인 전기가 될 것으로 보인다.