DGIST 뇌·인지과학전공 김은경 교수(뇌대사체학 연구센터장) 연구팀이 뇌의 시상하부 내 실방핵에서 생성된 인슐린이 성장호르몬 생성에 기여한다는 생물학적 현상을 규명했다. 이번 연구 결과는 아동기와 청소년기의 스트레스성 성장 지연 원인을 밝히기 위한 새로운 연구 지표가 될 것으로 기대된다. 김은경 교수 연구팀은 다양한 면역조직화학 분석 방법들을 통해 시상하부에서 생성된 인슐린이 실방핵에 있는 소세포성 신경분비세포 에서 주로 합성된다는 사실을 최초로 발견했다. 또 소세포성 신경분비세포에서 분비되는 호르몬이 다양한 뇌하수체 전엽 호르몬의 생산을 조절한다는 점에 착안해, 합성된 인슐린이 뇌하수체 전엽 호르몬의 유전자 발현과 분비를 조절한다는 가설을 세웠다. 연구팀은 이를 증명하기 위해 뇌에서 생성된 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 제작했고, 이를 성체 생쥐의 시상하부 실방핵에 주입했다. 그 결과 여러 뇌하수체 전엽 호르몬들 중 오직 성장호르몬의 유전자 발현과 분비만 억제되는 것을 관찰했다. 또한 어린 생쥐의 시상하부 실방핵에 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬의 생성이 억제돼 생쥐의 성장이 지연됨을 확인했다. 추가로 성체 쥐와 어린 쥐에 구속 스트레스를 주었을 때, 시상하부 실방핵 내 인슐린 발현이 억제되었고, 이 때 실방핵 내에 인슐린을 과발현하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬 생성이 증가해 만성 억제 스트레스에 의해 유발되는 성장 지연을 막는 것을 확인했다. 이를 통해 실방핵 내 인슐린이 뇌하수체 전엽에서 만들어지는 성장호르몬의 조절에 기여함을 증명해냈다. 김은경 교수는 “췌장에서 생성되는 인슐린에 비해 훨씬 적은 양의 뇌에서 만들어진 인슐린의 생리적 기능이 현재까지 논쟁이 되고 있다”며 “이번 연구 결과로 뇌에서 유래된 인슐린의 생리적 기능들 중 호르몬 생성을 통한 성장 외의 아직 알려지지 않은 다른 신체 기능을 조절하는 역할을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며, DGIST 뇌·인지과학전공 이재면 박사와 김경찬 석박사통합과정 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 아울러 임상의학 분야 국제적 학술지인 ‘더 저널 오브 크리니컬 인베스티게이션 인싸이트’에 지난 20일 온라인 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

코로나19로 그간 병원에 제대로 다니지 못했는데 엎친 데 덮친 격으로 유례없는 장마까지 겹치니 허리나 무릎통증이 심해졌다며 병원에 방문하는 환자가 요즘 부쩍 늘었다. 비만 오면 더 아프다는 얘기는 과학적 근거가 있는 것일까. 날씨가 통증에 미치는 영향을 확인할 수 있는 논문이 최근 한 학술지에 실렸다. 기압과 만성통증의 상관성에 대한 기존 임상연구 41개를 분석한 이 논문에 따르면 21개는 기압의 변화가 통증에 영향을 미친다고 한 반면 나머지 20개는 관련이 없다고 결론 지었다. 즉 기압이 낮다고 반드시 평소 느끼는 통증이나 병원 방문 횟수가 늘어나지는 않았다는 것이다. 그렇다면 비오는 날 삭신이 쑤신다는 말은 단순히 속설에 불과한 것일까? 아마도 병의 경과나 사람에 따라서 날씨가 통증에 다르게 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 우선 날이 흐려져 외부 기압이 낮아지면 상대적으로 관절강 내부 압력이 높아지고, 관절이 부풀어 오르면서 관절강을 싸고 있는 활액막 주변의 신경이 자극된다. 이때 이미 염증과 부종으로 관절이 민감해져 있다면 기압 변화에 더욱 통증을 크게 느끼고 관절이 뻣뻣해질 것이다. 또한 귀에 위치한 센서는 낮은 기압을 감지해 뇌의 시상하부에서 교감신경을 활성화해 노르아드레날린을 분비함으로써 관절 주위 신경을 자극한다. 이때 통증이 오래되면 신경이 전달되는 경로에 교감신경에 반응하는 수용체들이 새롭게 만들어져 기압의 변화에 더 예민할 수 있다. 마지막으로 통증이 수개월간 지속되면 우울감이 동반되는데, 우울감이 커지면 통증을 더 크게 느낀다. 비가 오거나 날씨가 흐리면 상대적으로 외부 활동에 제한을 받고 운동량이 줄어들며 컨디션이 저하되면서 기분이 우울해진다. 따라서 평소에 우울감이 큰 환자들이 비오는 날 통증을 더 심하게 느끼게 된다. 한의학에서는 사람에 따라서 날씨가 통증에 다르게 영향을 미친다고 여겨 왔다. 같은 통증 환자더라도 평소에 손발이 차고 추위를 많이 타며 혈액순환이 떨어지는 한증(寒證)으로 진단된 환자들은 상대적으로 날씨 중에서 기온과 관련이 많아 춥거나 겨울철에 통증이 더 심하게 느껴 따뜻한 성질의 약이나 보온이 관절 통증을 줄여 준다. 반면 평소에 몸이나 관절이 잘 붓고 식후 배가 더부룩하고 피곤이 더 심해지는 습증(濕證)으로 진단된 환자들은 기압이나 습도의 영향을 더 많이 받기 때문에 장마철처럼 습기가 많은 날에는 몸 상태가 좋지 않고 관절의 통증이나 뻣뻣함을 더 크게 느꼈다. 같은 만성 통증 환자 중에서도 습증으로 분류되는 환자들이 낮은 기압이나 높은 습도에 좀더 큰 영향을 받는다는 말이다. 따라서 이런 환자들은 장마철에 더욱 습도 조절에 유의하고 관절에 부담이 적은 걷기나 맨손 운동 등을 꾸준히 해 통증이 악화되는 것을 예방하는 것이 필요하다.

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

연말연시가 되면 평소보다 외식이 많아진다. 외식을 하게 되면 자신도 모르게 과식을 하는 경우가 많다. 이 때문에 많은 사람들이 새해가 되면 ‘꼭 다이어트에 성공하고 말테다’라고 굳은 결심을 한다. 결심과는 달리 한밤 중 TV 앞에서 치킨이나 피자를 맛있게 먹거나 영화관에서 커다란 통에 짭짜름하면서도 고소한 팝콘을 집어먹으며 콜라를 마시는 자신을 보며 깜짝 놀랄 때가 있다. 사실 음식에 대한 충동은 인류의 시작과 함께 나타났다고 보는 이들이 많다. 수렵 채집 시절이나 음식이 부족하던 옛날 음식이 있으면 무조건 많이 먹어야 한다는 생각이 뇌에 새겨져 진화돼 왔다는 것이다. 그렇지만 이런 음식에 대한 충동성과 관련한 정확한 인체 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않고 있었다. 이 같은 상황에서 미국 남가주대 생명과학과, 정신·행동과학과, 신경과학과, 조지아대 식품영양학과, 펜실베니아대 의대 정신과, 시카고 일리노이대 심리학과, 시애틀 워싱턴대 병리학과 공동연구팀은 음식에 대한 충동성에 관여하는 뇌의 특정 회로를 발견하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 과식으로 인한 비만을 해결하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있는 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 행동의 결과에 대해 생각하지 않고 순간적으로 반응하도록 하는 충동은 뇌의 보상시스템이 과도하게 반응함으로써 나타나는 것으로 약물이나 도박 중독이나 쇼핑중독처럼 일종의 충동조절장애로 나타난다는 것이다. 그렇지만 과식이나 폭식 같은 음식에 대한 충동은 조금 다를 것이라고 과학자들은 봐왔다. 연구팀은 뇌의 시상하부에서 분비되는 멜라닌응집호르몬(MCH)가 식탐에 관여하는 것으로 보고 생쥐실험을 실시했다. 우선 연구팀은 우리 안에 있는 쥐가 발판을 누르면 달고, 기름지며 맛있는 음식을 먹을 수 있도록 했다. 대신 한 번 먹은 뒤 20초가 지나야 다시 발판을 누를 수 있는데 너무 빨리 누르면 20초를 더 기다리도록 했다. 연구팀은 우리 안에 두 개의 다른 색깔 발판을 마련해 놓고 하나의 발판은 누르는 즉시 맛있는 음식이 주어지는 대신 한 번 밖에 못 누르도록 했고 다른 하나의 발판은 누른 뒤 30초 뒤 음식을 먹을 수 있지만 여러 번 누를 수 있도록 했다. 연구팀은 두 가지 실험을 하면서 학습과 기억에 관여하는 것으로 알려진 시상하부부터 해마까지 뇌의 활동을 측정했다. 그 결과 첫 번째 실험에서는 일단 음식을 맛본 생쥐는 20초를 기다리지 못하고 계속 발판을 눌렀으며 두 번째 실험에서는 여러 번 음식을 먹을 수 있는 발판 대신 즉시 음식을 주는 발판을 눌러대는 것이 관찰됐다. 연구팀은 음식에 대한 충동성이 일어날 때 시상하부에서 MCH가 해마쪽으로 이동하는 것을 확인하고 MCH를 인위적으로 늘리고 줄이는 실험을 병행했지만 MCH의 양은 음식에 대한 충동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 조사됐다. 음식에 대한 충동, 식탐은 MCH의 양이 아닌 MCH를 생산해 내는 시상하부의 뇌세포와 회로를 활성화시키면 음식에 대한 충동이 증가하는 것으로 확인됐다. 스콧 카노스키 남가주대 교수(인간진화생물학)는 “음식에 대한 충동은 배고픔이나 보상심리 작동과는 전혀 다른 시스템”이라며 “이번 연구결과를 활용하면 억지로 식욕을 줄이거나 맛있는 음식을 덜 먹지 않고도 과식을 막아 다이어트에 성공할 수 있도록 도와주는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

㈜올스본코리아가 2019 미래창조경영우수기업대상을 수상했다. 미래창조경영우수기업대상은 고용노동부, 과학기술정보통신부 후원으로 우리나라 차세대 각 분야 미래 창조경영우수기업들을 발굴하고 지원하기 위해 마련됐다. 미래창조경제에 발맞춰 일자리 창출 강화 기업, 고객 만족 우수 기업 등 각 분야 선도 기업을 발굴, 선정해 공로를 치하하고 격려하는 자리다. 올스본코리아는 2018년도 수상에 이어 2019년도에도 미래창조경영우수기업으로 선정되는 쾌거를 달성했다. 관계자는 “이번 수상을 통해 그간의 노력과 기술력을 인정받은 것 같아 기쁘다. 창조경영우수기업으로 선정된 만큼 앞으로도 소비자들을 위한 수준 높은 제품과 서비스를 제공하기 위해 노력하겠다”라고 전했다. 올스본코리아는 전국 100여 개의 직영점을 운영 중인 의료기기 연구 제조 전문기업이다. 대표 상품인 전위치료기는 혈액의 산성화를 막는 혈액순환개선의 의료기기로 식약처로부터 인허가를 획득한 공식적인 치료기기다. 전위발생기에서 발생한 신체주위의 전계가 피부감각기를 자극해 신경과 뇌 시상하부 등에 작용, 인체 본연의 기능을 회복시켜주는 자연치유의 기능이 특장점이다. 최근 올스본코리아는 전위치료기에 이어 알칼리이온수기에 기술력을 집중하고 있다. 우리가 마시는 물을 전기 분해해서 가장 좋은 물로 바꿔주는 알칼리이온수기는 대기 중에 있는 수소입자를 산소와 만나게 해서 수소환원수로 바꿔주는 기능을 한다. 활성산소 문제를 해결해 위장 내 이상발효, 만성변비 및 설사에 관련한 허가를 받았다. 알칼리이온수기를 거친 물은 일차적으로 물을 완벽히 정수한 후 물과 물속에 녹아있는 미네랄을 전기분해해 물입자가 매우 작아 체내 흡수가 빠르며 이온화된 알칼리미네랄의 함량이 기존의 물보다 30% 이상 많다. 한편 ㈜올스본코리아의 전위치료기 및 알칼리이온수기에 대한 보다 자세한 내용은 공식 홈페이지를 통해 확인할 수 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

경구피임약을 먹는 여성은 뇌의 시상하부가 더 작다는 연구 결과가 나왔다. 시상하부는 뇌 중심부에 있으며 여러 호르몬의 분비를 조절할 뿐만 아니라 기분과 식욕, 성욕 그리고 수면욕에도 영향을 주는 중요 부위로 알려졌다.미국 뉴욕 몬테피오레 의료센터 연구진은 경구피임약을 매일 먹는 여성 21명을 포함한 건강한 여성 50명을 대상으로, 뇌 스캔 검사를 시행한 뒤 이런 결론에 이르렀다고 지난 4일(현지시간) 미국 시카고에서 북미방사선학회(PSNA)가 개최한 ‘2019 RSNA 과학분과 연례회의’(1~6일)에서 발표했다.연구진에 따르면, 연구에 참여한 모든 여성은 뇌 손상을 입거나 정신 질환을 앓은 적이 없다. 그런데도 매일 경구피임약을 복용하고 있는 여성의 시상하부 용적은 약 6% 더 작은 것으로 확인됐다. 이는 관련 연구 분야에서는 극적인 차이인 것으로 전해졌다. 연구진은 시상하부 용적의 감소가 분노 감정과 더 크게 관계가 있다는 것을 발견했다. 이뿐만 아니라 시상하부 용적에 따라 우울증 증상과도 강한 상관관계가 있는 것으로 추정된다고 연구진은 덧붙였다. 하지만 연구진은 시상하부 용적과 인지 기능 사이에서는 밀접한 관계를 발견하지 못했다고 지적했다. 시상하부 용적이 작아도 인지 기능에 영향을 받지 않았다는 것.주저자인 마이클 립턴 박사는 “그동안 경구피임약이 뇌의 시상하부에 미치는 영향에 관한 연구는 그다지 수행되지 않았다”면서 “우리는 이번 연구로 피임약 복용이 시상하부 용적 감소와 관계가 있다는 점을 처음으로 확인할 수 있었다”고 말했다. 이어 "여성 수백만 명이 일상적으로 경구피임약을 복용하고 있지만, 이를 통한 이점보다 심각한 위험이 뒤따른다”면서 “현재 이번 결과와 관련한 잠재적인 위험은 알려지지 않았지만 만일 있다면 그 영향에 관한 임상적 결과를 재현하고 이해하려면 추가 연구가 필요할 것”이라고 주장했다. 한편 연구에 참여하지 않은 학자들은 이 결과는 소규모를 대상으로 한 것이므로, 어떤 여성도 경구피임약 복용을 우려해서는 안 된다고 지적했다. 영국 런던 위생·열대의학대학원(LSHTM)의 스티븐 에번스 약물역학과 교수는 “이처럼 극적인 차이를 발견하는 소규모 연구는 매우 조심스럽게 다뤄야 한다”면서 “결과의 우연성을 과소 평가했을 가능성이 있다”고 말했다. 임페리얼칼리지런던(ICL)의 생식내분비학과 수석 임상강사인 앨리 애버라 박사도 “이번 결과는 놀랄 일이 아니며 피임약 복용을 중단하면 시상하부 용적이 원래대로 돌아갈 가능성이 있다”고 언급했다. 같은 대학의 데릭 힐 의료영상학과 교수는 “시상하부 용적 차이가 사실이라고 해도 피임약이 뇌를 손상했다는 얘기는 아니다”면서 “만일 어떤 약이 뇌의 일부를 작게 만든다면 그것은 뇌 세포 자체에 어떤 손상이라기보다도 그 부위에서 유체의 변화로 인한 것일 수 있다”고 설명했다. 사진=마이클 립턴/PSNA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

공포영화나 스릴러영화를 보면 예상치 못한 상황에 맞닥뜨렸을 때 등장인물들이 순간적으로 ‘얼어붙는’ 장면들이 나오곤 한다. 일상생활에서도 갑자기 놀라운 상황에 접하면 자신도 모르게 몸이 움츠러들고 움직일 수 없게 된다. 미국 컬럼비아대 분자생물물리학과, 생화학과, 신경과학과, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 뇌연구소, 생체공학연구소 공동연구팀은 위험 상황에 놓였을 때 순간적으로 몸을 얼어붙게 만드는 신체 반사작용이 다름 아닌 행복 호르몬 ‘세로토닌’ 때문이라는 사실을 밝혀내고 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11월 28일자에 발표했다. ‘놀라 얼어붙는 반응’은 사람을 포함한 포유류는 물론 파리, 물고기까지 거의 모든 동물에게서 관찰되지만 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않아 생물학계의 수수께끼 중 하나로 남아 있었다. 연구팀은 초파리들을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 세로토닌이 분비되지 않도록 만들었다. 세로토닌은 뇌의 시상하부 중추에 있는 신경전달물질로 ‘행복 호르몬’으로 잘 알려져 있다. 연구팀은 초파리들이 날지 않고 걷도록 한 다음 걸음걸이를 분석할 수 있는 실험 장치인 ‘플라이워커’에 넣어 실내를 갑자기 어둡게 만들거나 소형 모터로 심한 흔들림을 느끼도록 한 다음 반응을 관찰했다. 그 결과 세로토닌이 분비되지 않는 초파리들에게서는 갑작스러운 상황이 발생해도 멈추지 않고 계속 움직이는 것이 관찰됐다. 그러나 일반 초파리들에게서는 깜짝 놀라서 잠깐 멈춘 다음 정전 상황일 때는 조심해서 천천히 걷고 지진 상황에서는 이전보다 더 빨리 움직이는 것이 확인됐다. 연구팀은 세로토닌이 일종의 비상 브레이크처럼 작동해 갑작스러운 변화에 대한 정보를 수집하고 어떻게 대응해야 할지 결정할 수 있게 해주는 역할을 한다고 설명했다. 리처드 만 컬럼비아대 교수(시스템 생물학)는 “이번 연구는 기억과 정서, 기분 조절에 주로 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 세로토닌이 감각 정보를 처리해 운동반응을 유도하는 데도 중요한 역할을 한다는 것을 처음 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“스트레스 완화·호르몬 분비 개선에 작용” 한약·침 치료법에 임신 13명… 7명은 출산 표준진료지침 만들면 정부 지원도 검토 한의약 난임 치료가 인공수정과 비슷한 수준, 체외수정 절반 수준의 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 동국대·경희대·원광대가 참여하고 정부가 연구개발(R&D) 예산을 지원한 결과물로, 향후 한의 난임 치료에 대한 정부 지원의 단초가 될지 주목된다. 연구책임자인 김동일 동국대 교수는 14일 브리핑에서 ‘원인불명 난임’ 진단을 받은 만 20~44세 여성 90명을 대상으로 2015년 5월부터 4년간 한의약 난임 치료의 효과성을 연구한 결과, 14.44%가 한약 복용과 침구 치료로 임신에 성공했다고 밝혔다. 한국보건사회연구원이 발표한 ‘2016년 난임 부부 지원사업 결과분석 및 평가연구’ 자료를 보면 인공수정 임신율은 13.91%, 체외수정 임신율은 30.2%다. 이와 비교해도 한의약 난임치료 성공률 14.44%는 낮지 않은 수치다. 연구팀은 한약(온경탕·배란착상방) 투여와 침구 치료를 병행해 월경주기(약 28일)를 네 차례 거치는 동안 난임 치료를 하고 경과를 관찰했다. 임신에 성공한 여성에게는 배란착상방을 추가로 복용하게 했다. 연구에 쓰인 온경탕과 배란착상방은 한의원에서 난임 환자들에게 보편적으로 처방하는 약물이다. 그 결과 90명 중 13명이 임신했으며, 이 중 7명이 출산했다. 착상률과 초음파로 확인한 임상적 임신율은 14.44%, 임신유지율과 출산율은 7.78%로 나타났다. 임신율은 35~39세(9.30%), 30~34세(24.14%), 20~29세(50.0%) 순으로 높았다. 김 교수는 “침 치료는 교감신경에 작용해 스트레스를 완화하고 자궁내막과 난소로 가는 골반 혈류를 개선하며, 시상하부-뇌하수체-난소로 이어지는 호르몬 분비축 기능을 높여 배란율을 높인다”고 설명했다. 또 “약물은 스트레스 완화, 체력 개선, 호르몬 분비 개선 등에 작용한다”고 덧붙였다. 보건복지부는 우선 연구진의 한의 치료법을 표준 진료지침으로 만들 수 있는지 검토하고서, 한의약 난임 치료에 대한 정부 지원 여부를 결정할 방침이다. 이현정 기자 hjlee@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

지구가 급격히 뜨거워지면서 지난해와 올해 온열질환자가 대폭 늘었다. 질병관리본부가 발표하는 온열질환 현황을 보면 지난해 역대 가장 많은 환자가 발생했고, 올해에는 이를 웃돌 전망이다. 2017년 폭염일수는 14.4일, 2018년 폭염일수는 31.4일이었다. 폭염에 대비한 사회안전망이 있지만 폭염일수가 워낙 길어 온열질환 증가를 억제하기 어려운 상황이다. 흔히 ‘더위 먹었다’고 표현하는 온열질환은 기온이 높아 우리 몸이 견디지 못하는 것을 말한다. 일광화상, 열발진, 열탈진(일사병), 열경련, 열실신, 열부종, 열사병 등이 온열질환이다. 고온에 노출되면 땀이 나고 체온이 오르며 두통, 오심, 피로감, 근육경련 등이 동반된다, 상태가 더 나빠지면 땀이 더는 나지 않고, 체온도 급격히 올라 40도를 넘어 치명적인 열사병으로 진행될 수가 있다. 우리 몸은 뇌의 시상하부에 체온을 조절하는 온열중추와 한랭중추가 있다. 기온이 올라 체온이 오르면 피부혈관을 확장해 땀을 배출하고, 기온이 내려가면 피부혈관을 수축시켜 체온을 보존하는 기능을 한다. 그러나 체온조절 중추가 고온으로 손상을 입으면 뇌가 체온조절 기능을 잃는다. 체온을 떨어뜨리지 못하니 뇌 온도가 상승해 혼수상태에 빠지게 된다. 내게도 혼수상태로 병원에 온 열사병 환자를 밤낮으로 치료했으나 소생시키지 못했던 뼈아픈 기억이 있다. 그때 절실했던 것은 그 뜨거운 날씨에 환자가 무리한 활동을 하지 않았더라면, 조금만 더 일찍 병원에 왔었더라면 하는 것이었다. 열사병으로 뇌기능에 이상이 와 횡설수설하는 것을 주위사람들이 간과한 것이 화근이었다. 지난해 우리나라 온열질환자는 4526명, 사망자는 48명이었다. 주의했더라면 48명의 고귀한 생명을 잃지 않았을 것이다. 온열질환 예방은 당연한 말이기는 하지만 고온의 환경을 피하는 것이다. 폭염주의보, 경보 시에는 외출을 삼가고, 실내온도를 바깥보다 5~6도 낮게 유지한다. 실내온도를 많이 낮추지 않는 것은 냉방병을 예방하기 위해서다. 실내온도를 적정수준으로 낮출 수 없다면 가까운 더위 쉼터를 방문해야 한다. 불가피하게 활동을 해야 한다면 물을 충분히 마시고 그늘에서 쉬어 체온이 오르지 않도록 해야 한다. 찬물보다는 미지근한 물을 마시는 게 좋다. 이뇨작용을 하는 카페인 음료를 마시면 오히려 몸에서 수분이 빠져나갈 수 있다. 만약 온열질환 증상이 나타나면 환자의 체온이 떨어지도록 조치하고 가까운 응급실을 방문하는 것을 권한다. 방심은 금물이다. 국민 대다수는 폭염 정보를 쉽게 접할 수 있고, 수분 공급과 온도 조절이 쉬운 환경에 있어 조심만 한다면 큰일을 당하지는 않는다. 그러나 고령자, 특히 독거노인, 야외근로자, 만성질환자, 어린이 등 취약계층은 가족과 사회가 각별히 살펴야 폭염의 위험으로부터 그들을 지킬 수 있다.

제5호 태풍 ‘다나스’가 지난 주말 남부지방을 관통해 지나가면서 많은 비를 쏟아부었다. 장마 끝자락에 한반도를 강타한 다나스는 올해 처음 한반도에 영향을 미친 태풍으로 기록됐다. 태풍이 지나간 직후인 22일 월요일은 태풍이 남겨놓은 습한 공기가 한반도로 유입되는 가운데 ‘중복’을 맞으면서 전국 대부분 지역의 낮 최고기온이 30~34도로 무더울 것으로 전망되고 있다. 이와 함께 동해안 지역을 중심으로 한 밤 중 최저기온이 25도를 넘는 열대야 현상까지 나타날 것으로 전망되고 있다. 지난해에 비해서는 아직 더위가 덜하지만 장마가 끝나는 7월 말이 되면 전국에 폭염과 열대야가 시작되면서 밤잠을 설치게 만들 것으로 예상된다. 미국 연구진이 열대야 잠 못 드는 밤에 숙면을 취할 수 있는 방법을 발표해 주목받고 있다. 미국 텍사스 오스틴대 의생명공학과, 텍사스 휴스턴대 의대 수면과학과, 서던캘리포니아대 의대 수면의학과 공동연구팀은 불면증과 같은 수면장애 증상으로 밤잠을 이루지 못하는 사람은 잠들기 1~2시간 전에 약간 뜨거운 물로 목욕을 하는 것이 도움이 된다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘슬립 메디슨 리뷰’ 19일자 온라인판에 실리고 8월호에 게재될 예정이다. 연구팀은 2018년 4월 기준으로 펍메드(PubMed), 시나흘(CINAHL), 코클란(Cochran), 메드라인(Medline), 사이크인포(PsycInfo), 웹 오브 사이언스 등 과학 및 의학분야 연구데이터베이스에 등재된 수면과 관련한 기존 5322개의 연구결과를 메타분석했다. 연구팀은 메타분석을 통해 전체 수면시간과 비교해 완전히 숙면하는 시간, 잠에 빠져드는 시간들을 찾아냈다.그 결과 잠들기 1~2시간 전에 40~42.5도의 다소 뜨거운 물에서 최소한 10분 이상 목욕하는 것이 숙면에 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 특히 이번 연구에 따르면 평소 수면에 문제가 없는 사람도 열대야처럼 외부 환경 때문에 잠을 쉽게 들지 못하는 상황에서도 이 같은 방법을 따르면 10분 이상 빨리 잠들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 이는 수면은 뇌의 시상하부라는 부위에서 조절하는데 우리 몸의 중심 온도가 밀접한 관계를 갖고 있기 때문이라고 설명했다. 사합 하가옙 텍사스 오스틴대 의생명공학과 연구원은 “이번 연구는 숙면을 위해서는 잠자리의 상태 같은 문제 뿐만 아니라 잠자리의 온도가 매우 중요하다는 것을 보여준 것”이라며 “따뜻한 물로 잠들기 90분 전에 목욕, 샤워 등을 하는 것이 숙면을 위한 최적의 체온을 만들어 준다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

다이어트를 하겠다고 굳은 결심을 한 사람도 ‘딱 한 번만’이라고 생각하고 단짠(달고 짭짤한) 음식을 한 번 입에 대는 순간 나도 모르게 폭풍흡입하고 있는 모습에 스스로 깜짝 놀라는 경우가 있다. 많은 사람들이 달고 기름진 음식이 살을 찌우고 허리둘레를 굵게 만드는 등 외형을 바꾼다는 것은 잘 알고 있다. 그렇지만 뇌에는 어떤 영향을 미치는지 정확하게 알지 못하고 있다. 그런데 과학자들이 달고 기름지고 짭짤한 음식을 즐겨 먹게 되면 뇌의 특정 신경세포 활동을 변화시켜 과식을 막아주는 뇌 신경 ‘브레이크’를 고장낸다는 사실을 밝혀냈다. 캐나다 캘거리대 호츠키스 뇌연구소 스테파니 보그랜드 교수는 입맛을 자극하는 달고 기름진 음식이 뉴런의 활동을 변화시켜 과식을 하게 만든다는 사실을 메타분석을 통해 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 28일자에 발표했다. 메타 분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법이다. 과학자들은 달고 기름진 음식을 위주로 식사를 제공받은 생쥐와 영양분이 골고루 분포된 식단을 제공받은 생쥐의 유전자 발현을 비교함으로써 음식이 뉴런을 어떻게 변화시키는지 주로 관찰했다. 과학자들은 특히 외측 시상하부(lateral hypothalamus)에 주목했다. 외측 시상하부는 식사량, 섭식 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.과학자들은 뇌 신경세포의 활성화 정도를 관찰하기 위해 칼슘이미징이라는 광유전학 기술과 이광자현미경(two photon microscope)을 활용했다. 이광자 현미경은 파장이 두 배 긴 광자 2개를 이용해 빛의 산란을 줄임으로써 표적물을 보다 선명하게 볼 수 있도록 한 광학장치이다. 또 칼슘이미징은 세포 내 중요한 2차 신호전달물질인 칼슘의 농도를 이미지화시켜 세포의 활성을 확인할 수 있도록한 기술이다. 그 결과 균형잡힌 식사를 해온 생쥐들은 설탕물이나 기름진 음식을 먹게 하더라도 적당한 시기에 외측 시상하부에서 식사를 마치라는 신호가 전달됐지만 비만한 생쥐들의 경우는 외측 시상하부의 반응 속도가 느리다는 사실이 확인됐다. 또 균형 잡힌 식사를 해온 생쥐들에게도 12주 이상 달고 기름진 음식만으로 식단을 바꿔 비만을 유발시킨 경우 마찬가지로 외측 시상하부의 반응속도가 느려져 과식을 하는 것이 관찰됐다. 12주 만에 외측 시상하부 반응속도가 이전보다 80% 가량 줄어들었다고 과학자들은 밝히고 있다. 스테파니 보그랜드 박사는 “식단을 바꾸는 것은 매우 미묘한 변화라고 생각할 수 있겠지만 이것이 뇌세포의 활동과 성질을 완전히 바꿔버릴 수 있다는 것은 놀라운 일”이라고 “식사 조절과 관련된 뇌 신경세포들과 관련 수용체를 찾아낸다면 약물이나 기타 방법으로 과식이나 폭식을 제어하는 것도 가능할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아침에는 깨어나고 밤이 되면 잠이 드는 것은 사람의 몸 속에 존재하는 생체시계 시스템 때문이다. 사람 뿐만 아니라 많은 동물들은 먹고 자는 시간, 번식기, 동면기 등의 활동이 주기적으로 나타나는데 이런 주기성이 나타나는 것도 생체시계 덕분이다. 2017년에는 이 같은 생체리듬과 체내 시계의 비밀을 분자수준에서 연구해 온 세 명의 미국 유전학자들에게 노벨 생리의학상이 돌아가기도 했다. 그런데 몸을 움직일 수 없을 정도로 피곤하고 힘든데도 막상 잠자리에 누웠는데 의외로 눈이 말똥말똥 잠이 들지 않아 곤란했던 경험이 한 두 번 정도 있을 것이다. 스페인과 미국 연구팀이 몸이 피곤하지만 잠이 오지 않는 원인을 밝혀내 주목받고 있다. 스페인 바르셀로나 과학기술연구원(BIST) 바이오의약연구소, 왕립 카를로스3세 심혈관연구소 발달및세포생물학부, 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 후생유전학및대사연구센터 공동연구팀은 사람의 24시간 일(日)주기 조절에 관여하는 생체시계가 뇌 뿐만 아니라 신체 다양한 부분에 존재한다는 것을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 31일자에 두 편의 논문으로 발표됐다. 생체 시계는 뇌의 시상하부에서 관장하는 것으로 알려져 있지만 많은 연구자들은 신체에는 다양한 일주기 시계가 존재할 가능성이 있음을 의심해 왔다. 밤 늦게까지 TV나 스마트폰을 보면 생체시계가 교란돼 불면증을 유발시킬 수 있다는 것이 대표적이다. 그렇지만 여전히 많은 과학자들은 눈을 통해 들어온 자극이 뇌의 시상하부에 영향을 미쳐 생체시계가 교란되는 것으로 이해해 왔다.연구팀은 생쥐를 이용해 뇌의 시상하부에 있는 생체시계와 별도로 신체 여러 부분에 일주기 시스템이 따로 작동할 수 있다는 실험을 실시했다. 연구팀은 유전자를 조작해 생쥐의 24시간 일주기 시스템을 초기화 시킨 다음 빛을 이용해 피부, 간, 뇌의 생체시계를 다르게 활성화되도록 했다. 빛을 뇌 부위에만 쬐도록 하거나 뇌를 제외하고 피부나 간에만 빛을 조사하는 등의 방식으로 실험을 한 것이다. 그 결과 뇌의 시상하부에서 통제하는 24시간 일주기 시스템과 별도로 피부나 간 등 그 밖의 신체부위도 다른 형태의 일주기 시스템을 갖고 작동한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생체리듬에 맞지 않는 다이어트나 운동, 수면 직전 TV나 스마트폰 시청은 생체 시계를 교란시킬 가능성이 크다고 우려를 표했다. 파올로 사손코르시 UC어바인 교수는 “이번 연구를 통해 생체내 각각의 일주기 리듬이 각종 질병과 노화과정에 영향을 미칠 수 있음을 확인했다”라며 “뇌 속 생체시계와 다른 생체 기관과의 생체시계가 정렬되지 않을 경우 불면증은 물론 우울증, 알레르기, 노화, 암을 비롯한 각종 건강문제를 유발시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신경을 곤두세우게 만드는 사회생활 속의 인간관계, 며칠 전부터 이유없이 머리를 조여오는 편두통, 이른 아침부터 복잡한 버스와 지하철…. 사회가 복잡해지면서 일상에서 스트레스를 일으키는 신체 내외적 요인들은 넘쳐난다. 스트레스가 개인의 역치를 넘어갈 경우 우울증이나 불안증, 타인에 대한 공격성 등 다양한 문제를 일으킨다. 그런데 최근 스트레스에 따라 몸의 반응을 조절하는 물질을 실시간 추적할 수 있는 기술을 나와 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과와 미국 뉴욕대 의대 공동연구팀은 스트레스에 따라 몸의 반응을 조절하는 일명 ‘스트레스 세포’(CRF세포)의 새로운 역할과 이를 실시간으로 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌·신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 4월호에 실렸다. 동물은 천적을 만나거나 위험한 상황이 되면 긴장하고 대응을 생각하느라 긴장상태에 빠지게 된다. 또 좋아하는 음식이나 상황을 맞으면 자연스럽게 다가서는 반응을 보인다. 이런 본능적 행동은 특정 자극을 부정적, 긍정적으로 판단하는 두뇌에 의해 결정된다. 이런 역할은 시상하부-뇌하수체-부신으로 이어지는 축에서 담당한다. 이 축을 조절하는 것은 부신피질 자극 호르몬 방출인자(CRF)로 스트레스 조절인자로도 불린다. 이전에는 CRF세포가 활성화되면 부정적 감정이 커진다고 알려져 있었지만 측정이 어렵고 실제로 어떻게 반응하는지가 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 시상하부 영역의 CRF세포의 활성도를 실시간으로 측정할 수 있는 파이버포토메트리라는 기술을 이용해 다양한 자극에 노출된 생쥐의 뇌를 측정했다. 그 결과 물에 빠지거나 독수리가 날아오는 시각적 자극, 천적의 냄새 등에 노출시키면 CRF가 빠르게 활성화되고 좋아하는 음식이나 암컷 쥐가 가까이오면 CRF 활성도가 낮아지는 것을 관찰할 수 있었다. 연구팀은 이번 연구가 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절할 수 있는 광유전학의 하나인 칼슘이미징 기술을 활용함으로써 CRF 측정의 한계를 넘어선 것이라고 평가했다. 또 지금까지 CRF의 기능이 호르몬 방출을 통해 시상하부-뇌하수체-부신 축을 조절한다는 정도로만 알려져 있었지만 이번 연구로 다양한 감각적 자극에 대한 적절한 행동 반응을 조절하는 역할을 한다는 것을 알게 됐다. 서성배 카이스트 교수는 “우울증, 불안증, 외상후 스트레스장애(PTSD) 등 정신장애는 스트레스와 관련이 깊은 만큼 CRF 세포 활성도를 실시간 측정할 수 있게 됨에 따라 관련 질환들의 새로운 치료법도 찾아낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서양 속담에 ‘일찍 일어나는 새가 먹이를 먹는다’라는 말이 있다. 근면 성실을 독려하기 위한 것이 있겠지만 아침형 인간이나 저녁형 인간은 유전적 차이가 있기 때문에 쉽게 바꾸기는 어렵다. 이 때문에 요즘은 ‘일찍 일어나는 새가 피곤하다’같은 패러디까지 나오고 있다. 그런데 과학적으로는 아침 일찍 일어나 잠이 부족할 경우는 동맥경화 위험이 높아져 심혈관계 질환이나 치매 위험도 높아질 수 있다는 충격적인 연구결과가 나왔다. 미국 하버드대 의대 매사추세츠종합병원 시스템생물학센터, 하버드대 부설 브리검여성병원 심혈관과, 하버드대 부설 베스 이스라엘 디컨네스 의료 센터(BIDMC), 오스트리아 빈 의대, 오스트리아 과학원 분자의학연구센터, 스위스 로잔대 의학및생물학부 공동연구팀은 수면 부족으로 인한 만성피로가 체내 염증을 유발시켜 혈전을 증가시킴으로써 각종 심혈관질환에 시달릴 수 있다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 발표했다. 연구팀은 생후 8~12주 되는 생쥐들을 대상으로 유전자 변형을 통해 동맥경화를 유발시킨 다음 두 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹은 7~9시간 잠을 잘 수 있도록 하고 나머지 그룹은 잠을 자는 중간에 불빛을 비추고 시끄러운 소음 유발하거나 심한 진동을 일으켜 잠을 충분히 잘 수 없도록 하고 잠든지 얼마되지 않아 깨웠다. 이후 수면 부족 생쥐와 그렇지 않은 생쥐와 비교했을 때 체중이나 콜레스테롤 수치에는 변화가 없는 것으로 나타났지만 혈관을 관찰한 결과 잠을 충분히 잔 생쥐들의 혈전은 줄어들거나 그대로인데 반해 수면을 방해받거나 일찍 일어난 생쥐들의 동맥에는 혈전이 더 크게 만들어졌다. 실제로 동맥에 형성된 혈전의 크기는 잠을 제대로 못 잔 그룹이 충분히 잔 그룹보다 30% 이상 컸다고 연구팀은 밝혔다.충분히 잠을 자지 못한 생쥐들의 혈액 속에는 염증 유발의 원인인자인 단백구와 호중구가 충분히 잠을 잔 생쥐들보다 2배 이상 많았다. 또 잠을 제대로 못 잔 생쥐들은 각성과 식욕, 감정 조절기능이 있는 시상하부에서 분비되는 수면 관련 호르몬인 하이포크레틴이 잠을 잘 잔 생쥐보다 적은 것으로 조사됐다. 하이포크레틴은 혈중 콜레스테롤과 위산분비, 각성 등을 좌우하는 호르몬으로 기면발작 증상이 있는 사람들이나 수면장애를 겪는 사람의 하이포크레틴 수치는 낮은 것으로 알려져 있다. 필립 스위스키 하버드대 의대 교수는 “이번 연구는 수면 부족이 염증성 백혈구 생성을 증가시키고 혈관내 혈전을 크게 만들어 체내에 각종 염증을 유발시킴으로써 각종 혈관질환이나 심장마비를 일으킬 수 있다는 것을 보여주고 있다”며 “충분한 수면이야말로 체내 염증을 줄이고 혈관 건강에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 미국 콜로라도대 의대 소아과 연구진도 “수면 부족이 유아들에게 자폐증 발병 가능성과 증상을 악화시킬 수 있다”는 연구결과를 의학 분야 국제학술지 ‘소아과학’ 11일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

조울병은 조증과 우울증이 반복적으로 나타나는 주요 정신과 질환이다. ‘조증 삽화’는 과도한 자만심이나 과대 망상을 보이고 말을 멈추지 않는다. 여기에 수면 욕구 감소와 망상, 논리의 비약, 주의 산만, 과도한 쾌락 추구 등의 양상이 1주 이상 지속되는 것을 말한다. 반면 ‘우울 삽화’는 우울감, 의욕 상실, 의도치 않은 체중 감소, 불면 또는 과도한 수면, 안절부절 못하거나 피곤하고 무기력한 상태가 2주 이상 지속되는 것을 뜻한다.상반된 기분 상태가 모두 나타날 수 있는 질병이기에 ‘양극성 장애’라고도 한다. 한 번이라도 조증 삽화가 발생하면 우울 삽화가 있는지와 관계없이 1형 양극성 장애로 진단한다. 조증 삽화에 비해 상대적으로 심하지 않은 ‘경조증 삽화’와 우울 삽화가 반복되면 2형 양극성 장애로 진단한다. 다양한 스펙트럼의 양극성 장애 전체 유병률은 4.3%로 결코 드문 질환이 아니다. 하지만 정확한 뇌과학적 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 우선 유전적으로 동일하면 같은 질병에 걸릴까. 한 연구에 따르면 일란성 쌍둥이의 양극성 장애 일치율은 40~70%에 이른다. 다만 양극성 장애는 1개의 유전자 이상으로 설명할 수 있는 질환이 아니다. 다양한 유전자가 복합적으로 작용해 질병으로 발현되는 복잡한 질환이다. 하지만 최근에는 세포막에서 칼슘의 이동을 조절하는 ‘L 타입’ 전압 의존성 칼슘 채널 유전자가 주목받고 있다. 이 유전자가 양극성 장애와 연관성이 있다고 여러 연구에서 반복적으로 보고되고 있기 때문이다. 칼슘은 흔히 아는 것처럼 뼈를 이루는 주요 성분이기도 하지만, 세포 안에서는 ‘2차 신호 전달자’로 작용한다. 세포 기능을 조절하는 데 필수적인 물질이다. 따라서 칼슘 채널의 기능 이상 자체는 미세할지라도 통합적 뇌기능에는 중대한 영향을 미칠 수 있다. 거시적인 변화도 있다. 뇌영상 연구에서는 양극성 장애 환자의 뇌 속에 뇌척수액이 흐르는 ‘뇌실’이라는 공간이 정상보다 확장돼 있는 것이 발견됐다. 특히 삽화의 횟수가 많을수록 뇌실 확장은 더욱 뚜렷한 것으로 나타났다. 양극성 장애가 반복되면서 뇌조직이 위축되고 있다는 것을 의미한다. 이 외에도 시상하부ㆍ뇌하수체ㆍ부신으로 이어지는 내분비 조절 기능의 이상, 24시간을 주기로 살아가도록 조절하는 일주기 리듬의 이상, 중추신경계와 신체에서 염증 관련 물질의 비정상적 증가, 신경전달물질의 변화 등 다양한 이상 소견을 보이고 있다. 다행인 것은 양극성 장애의 약물치료 효과가 매우 좋다는 점이다. 리튬 또는 발프로산과 같은 ‘기분 안정제’ 계열의 약물들은 세포 내 신호전달체계를 바로잡아 조증과 우울증을 치료할 뿐만 아니라 지속적인 치료로 재발을 막는 데 크게 기여할 수 있다. 양극성 장애는 치료를 중단하면 조증과 우울증 삽화를 반복하게 될 위험이 크고, 일단 재발됐을 때 그 피해가 되돌릴 수 없이 커 지속적으로 치료하고 관리해야 한다.

‘기면병’은 수시로 갑작스럽게 참을 수 없는 졸음이 쏟아지는 것을 특징으로 하는 질병이다. 현대인에게 낮에 조는 일은 드문 일이 아니기에 사무실에서, 공부하다가 졸음이 온다고 해서 모두 기면병을 걱정할 일은 아니다. 청소년기에 많이 발병하고 국내 청소년 10만명당 15명의 유병률을 보인다.기면병에는 두 가지 유형이 있는데, 구분 기준은 ‘탈력 발작’의 유무다. 탈력 발작은 일순간에 온몸의 근육이 풀리면서 전혀 움직일 수 없게 되는 증상이다. 감정적인 흥분 상태, 특히 큰소리로 웃거나 즐거운 마음으로 흥분됐을 때 발생한다. 친구들끼리 농담하고 박장대소하다가 갑자기 다리가 풀리고 털썩 주저앉는 임상 양상으로 나타난다. 3개월 이상 반복적으로 갑작스러운 졸음이 쏟아지고 탈력 발작이 동반되면 1형 기면병, 탈력 발작이 없다면 2형 기면병을 의심해 볼 수 있다. 정확한 진단은 ‘주간 졸림 검사’를 통해 가능하다. 수면검사실에서 5회의 낮잠 검사를 실시해 2회 이상 8분 이내에 잠들고, 2회 이상 수면 개시 후 15분 이내에 ‘렘수면’이 나타나면 기면병으로 진단한다. 그렇다면 기면병은 뇌 안의 어떤 병리 현상으로 인해 나타나는 것일까. 뇌의 한가운데에는 뇌기능을 조절하는 ‘시상’이 있고 그 밑에 인체의 중요 기능을 조절하는 ‘시상하부’가 있다. 그중 외측시상하부에는 특별한 ‘뉴런’들이 있다. 이 뉴런들은 ‘하이포크레틴’(오렉신)이라는 물질을 만들고, 각성을 일으키는 뇌 부위에 분비해 각성 상태를 안정적으로 유지한다. 1998년 미국 스탠퍼드대의 루이스 들레세아 교수와 텍사스대 남서부 의료센터의 마사시 야나기사와 교수가 동시에 이 물질에 대한 논문을 발표해 지금도 ‘하이포크레틴’과 ‘오렉신’이라는 두 명칭이 혼용되고 있다. 기면병 환자들은 뇌 부검 결과 하이포크레틴 뉴런 수가 현저히 줄었거나 거의 없다는 것이 밝혀졌다. 면역체계가 자기 조직을 스스로 공격하는 ‘자가 면역 반응’이 활성화돼 뉴런들을 공격했을 것으로 이해하고 있다. 하이포크레틴이 정상치의 3분의1 미만으로 줄어들면 1형 기면병으로 확진할 수 있다. 그럼 긍정적 감정 흥분은 어떻게 탈력 발작을 유발하는 것일까. 최근 하버드 의대의 토머스 스캐멀 교수는 쥐 실험으로 ‘내측 전전두엽-편도체 네트워크’가 탈력 발작을 유도하는 것을 발견했다. 정상적인 편도체는 근이완을 유도하고 하이포크레틴 뉴런은 근이완을 억제하며 서로 균형을 이루고 있다. 그러나 하이포크레틴 뉴런이 없으면 쉽게 근이완 회로가 활성화되고 그 결과 탈력 발작으로 나타나게 된다. 기면병 환자들은 잠들거나 깰 때 환청, 환시를 경험하거나 수면 마비, 즉 가위눌림도 자주 호소한다. 역설적으로 불면증 역시 흔하다. 기면병은 드물지만 일단 생기면 생활에 큰 지장을 초래하고 안전사고도 일으켜 장기간 관리가 필요하다. 비슷한 증상을 경험하면 조기에 전문의를 찾아 정확한 진단과 치료를 받아야 할 것이다.

영국과 미국, 포르투갈 연구진이 ‘행복 호르몬’으로 불리는 세로토닌이 학습에 도움을 준다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다.영국 런던대 전산신경과학과, 막스플랑크-UCL 전산정신과학 및 노화연구소, 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 인문사회학부, 포르투갈 챔팔리모드 연구소 공동연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 세로토닌이 학습능력은 물론 학습속도를 높이는데 도움을 준다는 연구결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 26일자에 발표했다. 세로토닌은 혈관벽이 손상되면 혈소판에서 분비돼 혈액을 응고시키고 혈관벽을 수축시켜 출혈을 막는 물질이다. 혈관 뿐만 아니라 뇌 시상하부, 대뇌기저핵 같은 중추신경계에도 존재하면서 신경전달물질로 작용한다. 스트레스를 받을 경우 세로토닌 분비가 줄어들어 우울감과 좌절감을 느끼게 되고 세로토닌 농도가 높아지면 행복감, 만족감이 높아지는 것으로 알려져 흔히 ‘행복 호르몬’이라고 부르기도 하며 우울증을 치료하는데 활용하려는 시도들이 있다. 연구팀은 8마리 생쥐를 대상으로 4마리는 뇌에 LED 전극을 심어 빛을 쬐어주면 세로토닌이 분비되도록 한 광유전학 장치를 하고 나머지 4마리에는 아무런 장치를 하지 않았다. 연구팀은 8마리를 대상으로 다양한 형태의 보상 실험을 실시하면서 인공지능(AI)의 기계학습에서 활용되는 강화학습 원리를 바탕으로 컴퓨터가 쥐의 행동을 기록하도록 했다. 연구팀은 실험 과정 내내 LED가 심어져 있는 생쥐에게는 끊임없이 세로토닌을 분비하도록 자극을 줬는데 일반 생쥐에 비해 실패에서 배우는 속도가 2~3배 가량 빠르고 새로운 문제 상황을 빠르게 적응하고 인식한다는 사실을 확인했다. 기요히토 리가야 칼텍 박사는 “이번 연구는 행복감이 학습능력과 속도에도 영향을 미친다는 사실을 보여주는 것”이라며 “우울증 치료에 있어서도 단순히 약물 치료 뿐만 아니라 인지행동 변화를 통해 세로토닌이 분비될 수 있도록 병행치료하는 것이 도움을 준다는 사실을 알 수 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불면증은 가장 흔한 수면 장애로 우리나라에서 23%의 유병률을 보이고 있다. 불면증은 적절한 수면을 취할 기회와 환경을 제공해도 잠들기 어렵고, 잠이 들어도 자주 깨며, 새벽에 일찍 깨는 것을 가리킨다. 이런 현상이 주 3회, 3개월 이상 지속되면 불면장애로 진단한다. 불면증은 삶의 질을 떨어뜨리고 신체적·정신적 건강에 심각한 영향을 줄 수 있는 질환이다. 어떻게 자고 싶어도 잘 수 없는 상태에 이르는 것일까.미국 뉴욕시립대의 스필만 박사가 제안한 ‘불면증 발생의 3가지 행동 모델’은 30년이 지난 지금도 유효하다. 불면증은 선행 요인, 유발 요인, 지속 요인 등 세 가지 요인이 상호 작용해 발생한다는 것이다. 첫째, 원래 가지고 있던 성격이나 스트레스에 대한 민감성, 유전적 특성을 포함한 개인의 특성을 선행 요인이라고 한다. 불면증은 이런 개인적 특성이 기본적으로 영향을 준다. 지난해 네덜란드의 다니엘 포스튜마 교수는 국제 협력 연구를 통해 7500여 명의 전유전체 관련성 분석을 실시했다. 그 결과 불면증과 연관된 유전자를 발견해 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’에 보고했다. 또 불면증 호소와 내성적인 성격, 대사 경향은 유전적으로 양의 상관관계를 나타냈다. 이 연구는 불면증과 연관된 유전자가 선행요인으로 작용할 수 있음을 보여준다. 둘째, 별 문제 없이 지내던 사람도 실직, 실연, 사건, 사고 등에 의해 스트레스가 발생하면 급성 불면증이 시작될 수 있는데 이를 유발 요인이라고 부른다. 셋째, 스트레스 발생 이후 급성 반응은 점차 줄지만 잠을 못 자는 것에 대한 불안, 걱정이 증가하고 이에 대한 잘못된 대처가 고착화되면서 유발 요인과는 별개의 잘못된 수면 행동이 나타난다. 이를 지속 요인이라고 한다. 지속 요인이 작동하면 뇌가 과도하게 활성화돼 만성적인 불면증으로 연결된다. 불면증 환자는 잠을 잘 못 자기도 하지만 잠을 잘 때 뇌가 과하게 활성화돼 있다. 반대로 깨어 있을 때는 뇌활성이 저하돼 낮 동안 기능 저하를 경험한다. 불면증을 치료하려면 과하게 활성화된 뇌를 다시 정상 수준으로 낮춰야 한다. 급성기에 효과적인 것은 ‘약물요법’이다. 불면증 치료제는 공통적으로 각성을 유발하는 뇌회로를 억제하는 기능이 있다. 하지만 약물 효과가 정확하게 뇌의 어떤 부위에 영향을 미치는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 2016년 영국 임페리얼칼리지의 윌리엄 위즈덴 교수팀은 불면증 치료제 ‘졸피뎀’의 작용 부위를 밝히는 실험을 진행했다. 졸피뎀에 반응하지 않도록 유전자를 조작한 쥐에서 뇌 시상하부의 ‘히스타민 뉴런’에서만 졸피뎀 반응을 되살리자 수면 유도 효과가 회복됐다. 반면 ‘대뇌피질 뉴런’의 졸피뎀 반응을 되살렸을 때는 수면 유도 효과가 크지 않았다. 향후 시상하부의 히스타민 뉴런만을 목표로 하는 약물을 개발한다면 좀더 자연스런 수면을 유발할 수 있을 것이다. 하지만 만성 불면장애를 약물만으로 치료할 수는 없다. 지속 요인은 수면에 대한 잘못된 이해, 과도한 기대 등 ‘인지적 오류’를 포함하고 있다. 불면증 환자들은 실제 수면량보다 자신이 적게 잔 것으로 보고하는 경향이 있다. 지난해 미국 브리검영대의 대니얼 케이 박사팀은 이런 불일치가 수면 중 비정상적인 두뇌 활성과 관련됐다는 것을 발견했다. 수면 중 뇌의 오른쪽 전섬엽, 왼쪽 대상피질의 활성이 저하된 환자들은 실제보다 적게 잔 것으로 보고했다. 수면에 대한 올바른 이해와 건강한 수면 습관 형성을 돕는 ‘인지행동치료’를 병행해야 효과적인 치료와 재발 방지가 가능하다는 것이다. 불면증에 대한 뇌과학적 연구는 불면증이 심리적인 현상이 아닌 뇌신경의 이상 현상을 동반하고 있음을 밝히고 있다. 즉 생물학적인 요소와 환경·심리적인 요소의 복합적인 상호 작용으로 불면증이 발생한다. 이것이 불면증 치료가 단순한 약 처방으로 끝나지 않고 다양한 요소를 고려한 통합적인 접근을 필요로 하는 이유다.