최근 인기를 끈 드라마 ‘이상한 변호사 우영우’의 주인공 우영우는 자폐스펙트럼 증후군을 앓고 있지만 보고, 듣고, 느낀 것을 정확히 기억해내는 ‘포토그래픽 기억력’을 가지고 있다. 학생이나 시험을 앞둔 수험생들은 우영우 같은 포토그래픽 기억력을 가졌으면 하는 생각을 한 번쯤 하게 된다. 기억력을 타고나지 못한 일반인이라도 기억을 높이기 위한 다양한 기억술들이 있다. 그런데 뇌신경과학자들이 열심히 공부한 것들을 까먹지 않기 위해서 가장 중요한 것은 ‘잠’과 ‘학습 환경’이라는 연구 결과를 내놨다. 독일 튀빙겐대 의료심리학 및 행동신경생물학 연구소, 통합신경과학연구센터, 국제 막스플랑크 연구스쿨, 헬름홀츠 당뇨 및 대사질환연구소 공동 연구팀은 깨어있는 동안 만들어진 기억을 장기 기억으로 이동시키는 핵심은 ‘충분한 잠’과 ‘일정한 학습환경’이라고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 8월 16일자에 실렸다. 깨어 있는 동안 학습한 것들이 장기 기억으로 전환되기 위해서는 수면이 중요하다는 연구 결과들은 이전에도 있었다. 연구팀은 잠자고 있을 때 이외에 깨어있을 때도 기억력을 높이는 방법을 연구했다.연구팀은 생쥐 21마리를 두 집단으로 나눈 뒤 새로운 물건에 노출시키거나 학습을 시킨 뒤 한 그룹은 바로 잠을 재웠고, 다른 집단은 2시간 동안 깨어있도록 했다. 또, 연구팀은 학습을 시킨 뒤 전혀 다른 환경으로 옮겨 잠을 자거나 깨어있도록 했다. 그 결과, 이전 연구 결과들과 마찬가지로 잠을 충분히 잔 생쥐들이 잠을 못 잔 생쥐들보다 기억력이 더 우수한 것으로 나타났다. 그렇지만 학습 후 생활 공간을 바꾸면 잠을 충분히 자더라도 이전보다 기억력이 떨어지는 것으로 나타났다. 생활 공간이 바뀌면 깨어있을 때 기억 수준은 비슷하지만 장기 기억으로 쉽게 옮겨지지 않는다는 설명이다. 이번 연구를 이끈 신경과학자 얀 보른 튀빙겐대 의대 교수는 “이번 연구는 기억력을 높이기 위해서는 주변 환경을 안정적으로 유지하는 것이 중요하고 충분한 수면을 취하라는 것을 재확인시켜주고 있다”고 설명했다.

누구나 한 번쯤 심하게 운동을 하거나 육체 노동을 한 뒤 통증과 함께 극심한 피로를 느낀 경험이 있을 것입니다. 이는 젖산(lactate)이 근육에 쌓이기 때문으로 알려져 있습니다. 2000년대 들어서 근육 피로가 젖산 때문이 아니라 체내 칼륨(K) 이온 변화 때문이라는 연구 결과들이 나오기도 했지만 육체 피로의 정확한 원인은 아직도 명확히 밝혀지지 않은 상태입니다. ●글루탐산 과다 분비로 인지 피로 발생 그런데 책상 앞에 오래 앉아 있는 학생이나 사무직 노동자들도 공부나 업무가 끝난 뒤 육체 노동을 한 것만큼이나 피로감과 두통을 느끼는 경우가 있습니다. 오랜 시간 열심히 생각하는 것만으로도 사람을 지치고 피곤하게 만드는 원인에 대해서는 육체 피로만큼 연구되지 않고 있었습니다. 프랑스 피티 살페트리에대학병원, 파리 뇌연구소(ICM), 뉴로이미징연구센터(CENIR), 소르본대, 파리 정신과·신경과학 대학병원그룹(GHU) 공동 연구팀은 오랜 시간 정신적 노동에 시달리면 ‘글루탐산’(glutamate)이 과다하게 분비돼 ‘인지 피로’(cognitive fatigue)가 발생할 수 있다고 14일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 8월 12일자에 실렸습니다. 연구팀은 20~39세의 남녀 40명을 두 집단으로 나눠 한 그룹은 복잡한 내용을 암기하고 계산하도록 했고 다른 집단은 상대적으로 더 쉬운 문제를 해결하도록 한 뒤 자기공명분광법(MRS)으로 뇌의 움직임을 측정했습니다. 자기공명영상법(MRI)은 뇌의 해부학적, 구조적 변화를 찾을 때 활용하고, MRS는 뇌의 화학적 변화를 파악할 때 사용하는 검사법입니다. ●글루탐산 뇌 축적 땐 인지기능 저하 그 결과 복잡한 계산과 암기를 했던 집단은 그렇지 않은 사람들에 비해 뇌 전전두엽 피질의 시냅스에 글루탐산의 농도가 높은 것으로 확인됐습니다. 글루탐산이 뇌에 과도하게 쌓여 있는 경우 불안감, 우울감이 증가하고 계산이나 암기 정확도도 현저하게 떨어지는 것으로 조사됐습니다. 강도 깊은 사고활동 시간이 길어지면 뇌에서 신경전달물질인 글루탐산이 많이 분비되고, 글루탐산 부산물이 축적되면서 뇌 독성이 발생한다는 것입니다. 이런 상황이 반복적으로 장기화하면 시냅스 연결까지 약화시켜 기억력 감퇴, 인지조절 능력 상실 같은 문제를 유발시킬 수 있다고 지적했습니다. 심할 경우 뇌종양의 원인이 될 수도 있다고 경고했습니다. 연구팀은 뇌의 과도한 활동으로 인한 인지기능 저하를 막을 수 있는 방법도 제시했습니다. 바로 충분한 휴식과 수면입니다. 수면이나 휴식을 취하면 신경세포와 시냅스에 과다하게 쌓인 글루탐산이 제거된다는 것입니다. 또 많은 사람들이 일이나 공부를 잠깐 쉬고 휴식을 취할 때도 뭔가 다른 특별한 행동을 해야 한다는 강박까지 갖는 경우가 많습니다. 그렇지만 연구팀은 쉴 때는 아무것도 하지 않고 ‘멍 때리는 것’이 뇌에 과다하게 축적된 글루탐산 제거에 효과적이라고 조언했습니다. ●충분한 수면·휴식으로 뇌 쉬게 해야 연구를 이끈 안토니우스 빌러 프랑스 살페트리에대학병원 박사(인지신경과학)는 “이번 연구는 피곤할 때 중요한 결정을 내리지 말아야 하는 이유를 보여 주고 있다”며 “전두엽에서 만들어 내는 대사물질을 측정함으로써 번아웃(탈진) 예측 및 예방에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했습니다. 이번 연구를 보면서 문득 과도한 경쟁 사회인 한국에서 쉴 새 없이 뇌를 혹사하는 직장인과 학생들의 뇌는 괜찮을지 걱정이 됩니다.

알츠하이머 치매는 노년을 힘겹게 만드는 대표적인 퇴행성 질환이다. 최근에는 청장년층에서도 알츠하이머 치매가 발생하는 경우도 늘고 있다. 아직까지 알츠하이머 치매를 치료할 수 있는 방법이나 치료제가 없어 많은 연구자들이 치매 정복에 나서고 있다. 국내 연구진이 당뇨와 같은 대사질환을 잡는 단백질로 치매 치료 가능성을 확인했다. 포스텍 생명과학과, 신약개발업체 노브메타파마, 경북대 약대 공동 연구팀은 대사질환 표적 단백질인 ‘페록시솜 증식체 활성화 수용체’(PPAR)를 활성화시키면 알츠하이머 치매 치료가 가능할 것이라는 사실을 확인했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴로테라퓨틱스’에 실렸다. 알츠하이머 치매는 뇌 조직에 베타아밀로이드 단백질이나 타우 단백질 같은 비정상적 단백질 응집체가 만들어지고 만성 염증반응이 생겨 신경세포가 손상되면서 인지기능과 기억력이 감퇴하는 질환이다. 당뇨 역시 체내에 지방이 과다하게 쌓여 인슐린 저항성이 높아져 대사 작용이 이상이 생기고 체내 만성염증도 늘어나면서 생긴다. 알츠하이머 치매와 당뇨 발생 메커니즘이 비슷하다. 이 때문에 알츠하이머 치매를 제3형 당뇨로 부르며 대사질환 연관성을 밝히는 연구들이 속속 나오고 있다. 연구팀은 이 같은 공통점에 착안해 비만이나 이상지질혈증, 당뇨의 치료 표적으로 연구됐던 PPAR에 주목했다. 연구팀은 컴퓨터 가상 스크리닝과 세포 기반 스크리닝 기법을 활용해 PPAR 단백질과 결합하는 활성물질을 개발했다. 연구팀은 이 화합물을 알츠하이머 치매를 유발시킨 생쥐에게 3개월 동안 경구투여했다. 그 결과, 치매로 인해 저하된 기억력과 인지기능이 일반 생쥐와 비슷한 수준으로 회복됐으며 뇌 조직에 쌓인 베타아밀로이드 응집체와 신경교증이 줄어든 것이 확인됐다. 이와 함께 뇌 면역세포에서 만성 염증이 감소됐고 약물이 뇌-혈관 장벽을 통과해 뇌 조직에 효과적으로 전달된 것도 관찰됐다. 연구를 이끈 김경태 포스텍 교수는 “이번 연구는 독성검사, 구조-활성 관계 분석을 통해 알츠하이머 치매 치료에 최적화된 약물을 개발할 것”이라고 설명했다.

학창시절 누구나 한 번쯤 ‘공부를 잘 하려면 엉덩이가 무거워야 한다’는 말을 들어봤을 것이다. 오랜 시간 인내심을 갖고 집중하는 것이 성적 향상의 지름길이라는 말이다. 또 일을 할 때 명확한 목표를 갖고 추진하는 힘이 필요하다는 말도 있다. 그런데 새로운 것을 배울 때 이런 지나친 목표지향성과 집중력이 오히려 방해 요소가 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 대구경북과학기술원(DGIST), 영국 그리니치대, 헝가리 외트뵈시 로란드대, 인지신경과학·심리학연구소, 프랑스 클로드 베르나르 리옹1대학 공동 연구팀은 기능성 자기공명 영상(fMRI) 기술을 활용해 통계적 학습과 뇌의 신경학적 연결망 관련성을 규명했다고 9일 밝혔다. 이 연구는 인간이 새로운 것을 학습하는 능력에 대한 비밀을 풀 수 있는 기반이 될 것이라는 평가를 받고 있다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴로이미지’에 실렸다. 통계적 학습은 주어진 환경에서 스스로 규칙성을 파악하고 적응해 다른 문제를 해결할 수 있는 인지능력이다. 지금까지는 뇌의 여러 영역들이 어떻게 통계적 학습을 가능케 하는지 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 20대 성인 남녀 31명을 대상으로 컴퓨터를 이용해 ASRT라는 통계적 학습을 시키면서 fMRI로 활성화되는 뇌 영역을 촬영했다. 그 결과, 전두엽에 있는 상전두회(superior frontal gyrus)를 중심으로 펼쳐진 하향조절에 관련된 영역과 연결망이 관련돼 있다는 것이 확인됐다. 상전두회는 기억과 충동 억제에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있는 뇌 부위이다. 연구팀에 따르면 해당 영역의 연결 강도가 약할수록 통계적 학습을 잘하는 것으로 나타났다. 목표지향적 행동이나 집중도와 관련있는 뇌 영역의 개입을 줄이는 것이 새로운 것을 배우고 익힐 때 도움이 될 수 있다는 말이다. 연구를 이끈 전현애 DGIST 교수는 “이번 연구는 통계적 학습에 관여하는 신경학적 연결망이 뇌의 어느 부위에서 일어나는지 활성화되는지 확인하고 뇌 연결망을 중심으로 학습 능력을 높이기 위한 새로운 방법 개발에 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

미국 예일대 연구팀이 죽은 지 1시간이 지난 돼지의 심장 등 장기를 되살리는 데 성공했다. 장기이식 수술의 성공 가능성을 높이고 이식 가능한 장기의 수가 대폭 늘어날 수 있다는 기대뿐 아니라 손상된 장기의 복구에 도움을 줄 수 있다는 희망이 제기된다. 네나드 세스탄 예일대 교수가 이끄는 연구팀은 3일(현지시간) 죽은 돼지의 심장과 뇌, 간, 신장 등 주요 장기의 기능을 다시 활성화한 실험 결과를 국제학술지 네이처에 게재했다고 뉴욕타임스 등이 보도했다. 세스탄 교수는 2019년 죽은 지 4시간이 지난 돼지의 뇌 일부 기능을 되살려 주목받은 신경과학자다. 연구팀은 이번 실험을 위해 농장에서 사들인 보통의 돼지들을 마취 상태에서 심정지를 시켰다. 그 후 죽은 돼지의 혈관에 인공적으로 만든 ‘오르간엑스’(OrganEX)라는 혈액대체재를 투입했다. 오르간엑스는 영양분과 항염증제, 혈액응고방지제, 세포사 예방제, 신경차단제와 인공 헤모글로빈, 돼지 피 등이 섞인 특수용액이다. 그러자 죽은 돼지의 심장이 다시 뛰기 시작했고, 간에서 알부민(혈장 단백질의 구성성분)이 생성되고, 신장과 뇌세포 기능이 회복되는 등 신진대사 활동이 일어났다. 연구팀은 논문에서 이번 실험이 14일간 지속됐다고 밝혔다. 이번에는 오르간엑스에 신경차단제를 투입해 실험 중 돼지의 몸이 움직이는 현상이 관찰됐지만 의식은 돌아오지 않은 것으로 판정됐다. 반면 실험대조군 돼지들의 반응은 전혀 달랐다. 오르간엑스 대신 사후에 인공심폐장치인 ‘에크모’(ECMO) 치료만 한 돼지들은 장기가 부어올랐고, 몸이 뻣뻣해지는 사후경직과 자줏빛 반점이 관찰되는 전형적인 ‘죽음’ 현상이 일어났다. 네이처지 발표에 앞서 오르간엑스 등의 기술 특허를 출원한 예일대는 현재로선 이 같은 연구가 사람에게 적용되는 건 한참 멀었다고 강조했다. 하지만 뇌사 환자의 사후에 이뤄지는 장기 이식의 성공률을 획기적으로 높일 수 있고, 이번 실험처럼 사체에서 되살린 장기의 이식 여부 가능성 등이 확인되면 의학의 새 지평을 열 수 있다는 기대감이 크다. 이 연구로 인해 삶과 죽음에 대한 생물학적 경계가 모호해지는 등 윤리적 문제가 제기될 것이라는 지적도 나온다. 뉴욕대 생명윤리학자 아서 캐퓰런은 “죽음을 순간이 아닌 과정으로 볼 경우 죽음에 대한 모든 정의가 도전받게 된다”고 짚었다.

“현재 국내외에서 진행 중인 임상 3상 시험을 성공적으로 완수해 2025년까지 뇌졸중 치료제(넬로넴다즈)를 출시할 계획입니다.” 국내 최초 뇌졸중 치료제 개발 막바지에 있는 ㈜지엔티파마 곽병주(63·연세대 생명과학부 겸임교수) 대표이사의 각오다. 3상은 신약의 유효성을 어느 정도까지 확립한 뒤 이뤄지며, 시판 허가를 얻기 위한 마지막 단계의 시험이다. 1일 경기 용인 지엔티파마 본사에서 만난 곽 대표는 “국내에서 개발된 뇌졸중 신약의 임상 3상 진행은 지엔티파마가 처음”이라고 소개했다. 혈전제거수술을 받는 뇌졸중 환자에 대한 뇌세포보호약물의 임상 3상 시험으로는 캐나다 신약개발회사 노노(NoNo)의 네리네타이드(NA-1)에 이어 ‘세계 두 번째’ 쾌거다. 나이가 들면 치매나 뇌졸중으로 고생하는 사람이 많다. 전 세계 제약회사가 치료제 개발에 뛰어들었지만 모두 실패하면서 치료가 불가능한 것으로 여겨졌으나 25년간 뇌과학 분야에서 활약해 온 곽 대표와 지엔티파마 연구진이 마침내 해결사로 등장하게 된 것이다. 뇌졸중과 퇴행성 뇌질환은 전 세계인의 사망과 장애의 주원인으로 심각한 사회경제적 문제가 되고 있다. 뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터져 뇌가 손상되는 질환으로, 세계적으로 연간 1500만명의 환자가 발생한다. 이 중 600만명이 사망하고 500만명이 영구 장애를 겪는 것으로 알려졌다. 글로벌 제약사들이 치료제 개발에 앞다퉈 뛰어들었지만 지금까지 미국 식품의약국(FDA) 임상에 들어간 220개 물질 모두 실패했다. 안전성과 유효성을 입증하지 못했기 때문이다. 알츠하이머병도 마찬가지다. 국제알츠하이머병협회(ADI)에 따르면 2015년 4678만명이던 전 세계 치매 환자 수는 2018년 5000만명으로 3년 새 300만명이 증가했다. 2030년에는 7500만명, 2050년에는 1억 3150만명으로 계속 늘어날 전망이다.지엔티파마는 뇌과학·약리학·안과학 및 세포생물학 분야 교수 8명이 1998년에 설립한 벤처기업으로, 뇌졸중 및 알츠하이머병을 치료할 수 있는 뇌세포 보호 신약 개발에 주력하고 있다. 과학기술정보통신부와 보건복지부 등의 지원을 받아 배양세포와 동물모델에서 탁월한 안전성과 약효가 검증된 뇌졸중 신약 ‘넬로넴다즈’와 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환 신약 ‘크리스데살라진’을 발굴하는 등 가시적인 성과를 내고 있다. 곽 대표는 대학에서 뇌신경과학을 전공했다. 뇌세포가 죽는 것이 뇌졸중, 알츠하이머병의 원인이다. 뇌신경세포가 죽는 기전을 연구해 오면서 자연스럽게 뇌질환 신약 개발로 이어졌다. 다만 이렇게까지 힘든 분야일 줄은 상상도 하지 못했다. 그는 “창업 초창기에 함께 관련 분야를 연구하던 업체들은 전부 사라지고 없다”면서 “회사 설립 후 25년간 포기하지 않고 끝까지 몰두하니 성과물이 나오기 시작하더라”라고 말했다. 지엔티파마는 출발부터 다른 제약회사와 달랐다. 곽 대표는 “단일표적 약물을 만드는 것이 모든 제약회사의 기본 추구 전략이지만 뇌질환은 발생 경로가 다양하다”며 “지엔티파마는 처음부터 두 가지 경로를 타깃으로 하는 ‘다중표적’ 약물을 개발하려고 했다”고 소개했다. 지엔티파마가 개발한 신약 가운데 뇌졸중에 특화된 약물이 넬로넴다즈다. ‘글루타메이트’라는 독성물질과 ‘활성산소’를 타깃으로 한다. 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환은 ‘염증’과 ‘활성산소’를 억제해야 한다. 이 두 가지를 타깃으로 한 약물이 크리스데살라진이다. 지엔티파마는 이미 반려견 인지기능장애증후군(CDS) 치료 신약 ‘제다큐어’(성분명 크리스데살라진) 개발로 유명세를 떨쳤다. 제다큐어는 인간의 알츠하이머병과 유사한 인지기능장애증후군을 앓는 반려견에게서 약효와 안전성이 입증돼 지난해 2월 국내 최초로 농림축산검역본부로부터 동물용의약품 합성신약 품목허가를 받았다. 업무협약을 맺은 유한양행이 지난해 5월부터 전국 1000여곳의 동물병원을 통해 판매하고 있는데 재구매율이 60%를 웃돌 정도로 높은 편이다. 곽 대표는 “뇌세포가 완전히 사멸해 중증도가 극심한 인지기능장애증후군 말기의 노령견에게선 다소 미미한 효과가 나오는 경우도 있다. 하지만 제다큐어를 처방받은 반려견의 보호자들 대부분으로부터 큰 만족과 호응을 얻고 있다”고 밝혔다. 곽 대표는 “제다큐어가 해외에서도 큰 관심을 받고 있다”고 했다. 지난 5월에는 정부의 수출혁신품목 육성지원사업 대상에 선정되기도 했다. 현재 해외 임상연구위탁전문기관(CRO)과의 업무협약을 통해 미국 FDA와 유럽의약품청(EMA)의 동물용 의약품 허가 절차를 밟기 위해 준비 중이다. 곽 대표는 크게 두 가지 목표를 갖고 있다. 첫째는 다양한 포트폴리오를 구축하는 것이다. 그는 “우리가 개발한 신약들은 확장성이 좋다”면서 “넬로넴다즈의 경우 교통사고 등으로 발생하는 외상성 뇌 손상·외상성 척수 손상 치료에도 유용하다”고 밝혔다. 뇌졸중과 뇌세포가 사멸하는 기전이 같기 때문이다. 이어 “크리스데살라진은 루게릭병·파킨슨병 등에 효과가 좋다”며 “이렇듯 한 가지 물질로 다양한 포트폴리오를 구축할 수 있어 앞으로 10년 동안 이 포트폴리오를 공고히 다지는 것이 목표”라고 강조했다. 둘째는 신약과 정보통신기술(ICT)을 접목하는 것이다. 곽 대표는 “뇌 질환을 약만으로 100% 치료하는 것은 불가능하다”며 “뇌질환으로 인한 사망과 장애를 획기적으로 줄이기 위해서는 진단·예방·치료에 이르기까지 바이오기술과 ICT가 결합해야 시너지가 난다”고 했다.

뭔가를 자주 까먹는 사람에게 ‘물고기 머리’ ‘새 대가리’라며 놀리곤 한다. 그러나, 과학자들은 새들이 흔히 알려진 것처럼 머리가 나쁘지 않다는 점을 다양한 연구로 보여줬다. 이번에는 머리 나쁨의 또 다른 대명사인 물고기로 사람의 신경발달 질환을 치료할 수 있다는 연구 결과를 제시했다. 이탈리아 트렌토대 마음·뇌과학 연구센터, 파도바대 일반심리학과, 영국 킹스칼리지런던대 발달신경생물학 연구센터, 퀸메리런던대 생물·행동과학부, 미국 서던캘리포니아대 수렴 생명과학센터 공동 연구팀은 물고기가 숫자를 파악할 때 사용하는 ‘수학’ 유전자를 갖고 있으며, 이를 이용해 신경발달 질환을 치료할 수 있을 것이라고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경해부학’ 7월 15일자에 게재됐다. 연구팀은 약 200개의 관련 연구를 메타분석해 어류도 포유류, 조류 같은 고등 동물들처럼 비슷한 뇌 부위를 사용해 양과 수를 인지한다는 점을 파악했다. 연구팀은 생명과학 분야에서 많이 쓰는 제브라피시를 이용해 실험했다. 제브라피시는 성체 크기가 5㎝ 정도의 관상용 열대 어류이다. 얼룩말처럼 무늬가 있지만 몸이 투명해 해부하거나 죽이지 않아도 실험에서 원하는 것을 파악하기 쉽다. 또 어류이지만 폐를 제외한 포유류의 모든 장기를 갖고 있으며 심장도 인간의 것과 공통점이 많다. 인간과 80~90% 가량 유전자를 공유하고 있어 돌연변이 연구로 사람의 다양한 유전질환을 해결할 수 있다. 먹잇감의 양이나 천적의 숫자를 인식하는 것은 제브라피시의 생존에서 매우 중요하다. 기존에는 어류가 양을 어떻게 측정하는지 행동 관찰을 통해 연구했기 때문에 정확한 작동 원리를 파악하기 어려웠다. 연구팀은 제브라피시의 눈동자 움직임 관찰과 전뇌 기능성 영상(Whole-brain functional imaging) 기술로 숫자 파악을 위해 작동하는 뇌 부위를 세포와 유전적 측면에서 측정했다. 그 결과, 물고기도 단순히 표면적, 등고선, 밀도 같은 주변 환경에서 나오는 신호를 기초로 숫자를 생각하는 것이 아니라 사람처럼 추상적인 수에 대한 개념을 갖고 있다는 사실을 확인했다. 양과 숫자 정보를 처리하는 회로가 포유류, 특히 인간과 비슷한 것으로 파악됐다. 연구팀은 수를 처리하는 특정 뉴런(신경세포)를 아직은 명확히 집어낼 수는 없지만 추가 연구로 발견 가능성이 크다고 밝혔다. 연구팀은 제브라피시 연구를 통해 숫자를 인식하고 파악하지 못하는 난수증 환자를 치료할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 글자를 읽기 어려워하는 난독증처럼 난수증도 정확한 통계는 없다. 그렇지만 과학자들은 전 세계적으로 약 6%의 아이들이 난수증에 시달리고 있는 것으로 파악하고 있다. 제브라피시가 계산능력을 손상시키는 신경발달 장애 치료에 도움을 줄 것으로 보인다. 연구를 이끈 이탈리아의 저명한 신경과학자 조르쥬 발로르티가라 트렌토대 교수(인지과학)는 “사람들이 물고기는 수에 대한 개념이 없을 것이라고 생각하지만 수와 양에 대한 일종의 ‘수학적 뇌’를 갖고 있다”며 “물고기의 수 감각에 대한 분자적, 유전적 기반에 대한 연구를 통해 난수증을 치료할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

뇌졸중은 뇌혈관질환으로 중년 이후에 발생하는 경우가 많다. 한 때 ‘마음의 감기’로 알려졌던 우울증은 모든 연령대의 사람이 앓을 가능성이 크다. 일반적으로 뇌졸중 환자들은 후유증 중 하나로 우울증을 앓게 되는 경우가 많다. 그런데 신경과학자들이 우울증이 뇌졸중 발병 가능성을 알려주는 전조증상일 수 있다는 분석을 내놨다. 독일 뮌스터대, 막스플랑크 인간 인지·뇌과학연구소 공동 연구팀은 뇌졸중 환자들을 조사한 결과 우울증상이 뇌졸중 발생 몇 년 전에 먼저 나타나고 우울증을 먼저 겪었던 환자들의 뇌졸중 예후는 더 좋지 않다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘신경학’ 7월 13일자에 실렸다. 연구팀은 뇌졸중을 앓은 경험이 없는 평균 연령 65세의 성인 남녀 1만 797명을 12년 동안 추적 조사했다. 연구팀은 12년 동안 2년 간격으로 뇌졸중 발병 여부와 우울증 관련 면담조사를 실시했다. 조사 대상 중 425명이 뇌졸중을 앓게 됐는데 이들은 뇌졸중이 발생하기 2년 전부터 일반인들보다 우울증 평가 점수가 높게 나온 것으로 확인됐다. 뇌졸중에 임박한 사람들의 약 30%가 우울증을 호소했으며 뇌졸중이 발생한 사람들 중에는 34%가 심각한 우울증이 있다고 밝혔다. 연구를 이끈 마리아 블뢰흘 박사는 “이번 연구는 우울증이 지금까지 알려진 것처럼 뇌졸중 발병 후의 문제 뿐만 아니라 뇌졸중 전조증상일수도 있음을 보여주는 것”이라며 “갑자기 기분변화가 급격히 심해지거나 피로감을 많이 느끼는 경우는 뇌졸중을 의심해봐야 할 것으로 생각된다”고 말했다.

‘의학계의 음유시인’이라고 불렸던 신경의학자 올리버 색스(1933~2015)는 ‘뮤지코필리아’라는 책에서 음악이 인간의 뇌 신경에 미치는 영향과 음악과 관련된 환자들의 사례를 생생하게 보여줬다. 색스는 음악을 듣는 것은 청각적이고 정서적인 일 뿐만 아니라 운동 근육과 관련된 일이며, 뇌 기능의 거의 모든 측면에 영향을 미친다고 강조했다. 실제로 많은 사람들이 스트레스를 받거나 힘든 일을 맞닥뜨렸을 때 자기도 모르게 음악을 찾곤 한다. 1960년 미국 매사추세츠 케임브리지 지역의 치과의사들은 “치과 관련 수술을 할 때 음악을 들려주면 환자들의 고통이 줄어든다”는 연구결과를 사이언스에 발표하기도 했다. 이들 연구에 따르면 일부 환자들은 웃음가스라고 불리는 아산화질소나 국소마취가 없이 음악만으로도 비슷한 효과를 얻은 것으로 확인됐다. 그런데 이번에는 동물 실험을 통해 음악 이외의 백색소음이나 ASMR을 비롯한 의미 없는 작은 소리도 통증을 억제해준다는 사실이 밝혀졌다. 중국 중화과학기술대 1차부속병원, 안후이 중의과대 양의·중의통합의학부, 안후이 의대 1차부속병원, 미국 국립보건원(NIH) 부설 국립보완통합보건센터(NCCIH) 공동 연구팀은 음악 이외의 ‘소리’도 감각 마비 효과를 가져와 통증을 억제시켜준다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 생쥐에게 염증과 통증을 유발하는 용액을 주입한 뒤 45㏈(데시벨)의 조용한 우리에 넣었다. 45㏈은 도서관이나 조용한 사무실에서 발생하는 소음 수준에 해당한다. 그 다음 하루 20분 동안 50~60㏈의 크기로 바흐의 교향곡, 불협화음, 백색소음을 각각 들려주면서 통증을 어떻게 느끼는지 관찰했다. 그 결과, 클래식 음악이든 불협화음, 백색소음이든 상관없이 50㏈ 정도의 소리가 들리는 환경에서 통증이 줄어드는 것을 확인했다. 소리를 들을 때 생쥐가 느끼는 통증은 아무런 소리를 듣지 않을 때보다 3분의1 수준으로 떨어지는 것으로 조사됐다. 그렇지만 60㏈이 넘어서면 통증 저감에 도움이 되지 않고, 소리가 커질수록 통증에 더 민감해졌다.연구팀은 적색형광염료를 이용해 소리를 들을 때 생쥐의 뇌가 어떻게 반응하는지를 관찰했다. 그 결과, 소리를 듣지 않을 때는 시상에 신경신호가 집중되지만 음악을 비롯해 여러 조용한 소리를 들을 때는 신경신호가 차단됐다. 시상은 감각신호가 집중되고 운동신호가 출력되는 입출력 중추이다. 실제로 빛을 이용해 특정 신경계를 조절하는 광유전학 기술을 이용해 청각피질과 시상간 연결을 인위적으로 차단하면 생쥐가 통증을 덜 느끼는 것으로 확인됐다. 연구팀은 클래식 같은 음악은 물론 백색소음, 잡음까지도 조용하게 들려주면 청각피질과 시상 사이에 연결돼 있는 신경신호 전달을 둔화시켜 스트레스나 통증을 덜 느끼게 해주는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 원원 뤼 미국 NIH 수석연구원(감각생물학·통증학)은 “이번 연구에서는 ‘음악’이라는 균형있는 음향 자극 뿐만 아니라 단순한 ‘소리’라는 자극도 통증의 강도와 지속성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준 것”이라고 설명했다. 뤼 박사는 “추가 연구를 통해 인간에게도 마찬가지 영향을 미칠 수 있는지를 파악해 현재 통증 치료를 위해 쓰이는 마약성 진통제를 줄이는 새로운 형태의 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

일론 머스크(51) 테슬라 최고경영자(CEO)가 15살 연하인 30대 회사 임원과의 비밀 연애를 통해 쌍둥이를 얻었다는 보도가 나왔다. 줄곧 출산율 저하 문제를 호소하던 머스크는 이로써 9명의 아이를 두게 됐다. 비즈니스 인사이더는 6일(현지시간) 미국 텍사스주 법원 문서를 인용해 머스크가 자신이 설립한 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크의 임원인 시본 질리스(36)와 교제했고, 지난해 11월 두 사람이 쌍둥이의 부모가 됐다고 전했다. 법원 문서에 따르면 이들은 지난 4월 법원에 아이들의 이름 변경을 신청했고 한 달 뒤 법원에서 허가를 받았다. ‘머스크’라는 아버지의 성(姓)은 유지하면서 중간 이름에 엄마의 성인 ‘질리스’를 쓰도록 해 달라는 청원이었다. 뉴럴링크의 운영 이사인 질리스는 2015년 인공지능(AI) 전문가 자격으로 머스크를 처음 만났으며 2017~ 2019년 테슬라의 AI 프로젝트 책임자로 일했다. 머스크는 2000년 소설가 저스틴 윌슨과 결혼해 6명의 아들을 뒀지만 8년 만에 헤어졌다. 이 중 첫째는 생후 10주 만에 세상을 떠났다. 또 배우 탈룰라 라일리와 결혼과 이혼을 두 차례 반복한 뒤 2016년 결별했다. 이후 2018년부터 3년간 가수 그라임스와 동거하며 아들을 얻었고, 지난해 12월에는 대리모를 통해 딸을 얻었다. 이날 머스크의 트위터 계정에는 지난 5월 그가 게재했던 월스트리트저널(WSJ)의 기사 그래픽이 최상단에 고정 배치돼 있었다. 기사 내용은 지난해 미국의 합계출산율이 1.66명으로 대체출산율(현재의 인구 규모를 유지하는 데 필요한 출산율)인 2.01명에 못 미친다는 것으로, 그간 머스크는 인구 붕괴를 문명의 가장 큰 위협으로 언급해 왔다.

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 자신이 설립한 뇌신경과학 관련 테크 회사인 ‘뉴럴링크’의 임원인 시본 질리스와의 사이에서 지난해 11월 쌍둥이를 얻은 것으로 전해졌다. 머스크는 이미 여러 여성으로부터 7명의 자녀를 뒀는데, 숨겨놓은 자녀가 2명 더 있었던 것이다. 머스크가 숨겨놓았던 쌍둥이의 존재는 지난 4월 머스크와 질리스가 아이들의 이름을 변경하기 위해 법원에 제출했던 서류가 공개되면서 드러났다. 머스크와 질리스는 “자녀가 아버지의 성을 갖고, 중간이름(미들네임)에 어머니의 성을 포함하도록 쌍둥이의 이름을 변경해달라”는 청원서를 텍사스 트래비스 카운티 법원에 제출했다. 서류에 따르면, 쌍둥이는 지난해 11월 태어났다. 이 시기는 머스크가 전 연인이던 그라임스와의 관계에서 대리모를 통해 딸을 출산하기 한 달 전이다. 머스크와 그라임스는 3년간 사귀었고 현재는 관계를 정리했다. 쌍둥이 출산 시기를 놓고 보면, 머스크는 그라임스와 살면서 질리스와 관계를 맺은 것으로 보인다. ● 머스크의 숨겨진 그녀는 누구? 캐나다 출생인 질리스는 36세로 머스크보다 15살 연하다. 미국 예일대학교에서 경제학과 철학을 전공했고 IBM에서 근무했다. 질리스는 2015년 인공지능(AI) 전문가 자격으로 머스크를 처음 만났다. 그는 2017년 테슬라로 자리를 옮겨 오토파일럿 및 칩 디자인 업무를 맡았다. 현재는 뉴럴링크에서 운영 및 특별프로젝트를 담당하는 이사 직함을 가지고 있다. ● 출산율 걱정하던 머스크…9명의 아빠됐다 머스크는 평소 저출산과 인구 감소 문제에 큰 관심을 보여왔다. 최근에는 한국과 일본 등의 저출산 문제를 우려하는 트윗을 하기도 했다.그는 지난 5월 트위터에 “출산율이 올라가지 않는다면 일본은 결국 사라질 것”이라고 지적했고, 우리나라를 향해서는 “현재의 출산율이 유지된다면 한국은 3세대 안에 인구가 현재의 6% 이하 수준으로 줄어들고 대다수 인구가 60대 이상으로 구성될 것”이라고 경고하기도 했다. 이로써 머스크는 총 9명의 자녀를 두게 됐다. 첫째 부인인 작가 저스틴 윌슨과 사이에서 5명, 캐나다 출신 가수 그라임스와의 관계에서 2명, 질리스와의 관계에서 2명 등 총 9명이다.

15세 연하 회사임원과 비밀연애로 쌍둥이아이들 이름 변경 신청, 법원문서로 공개돼트위터에는 출산율 저하 다룬 기사 올려미국 합계 출산율 1.66명, 한국의 2배일론 머스크(51) 테슬라 최고경영자(CEO)가 15살 연하의 30대 회사 임원과 비밀 연애를 하고 쌍둥이를 얻었다는 보도가 나왔다. 줄곧 출산율 저하 문제를 호소하던 머스크는 9명의 아이를 두게 됐다. 비즈니스 인사이더는 6일(현지시간) 텍사스주 법원 문서를 인용해 머스크가 자신이 설립한 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크의 임원인 시본 질리스(36)와 교제했고, 지난해 11월 두 사람이 쌍둥이를 얻었다고 전했다. 법원 문서에 따르면 이들은 지난 4월 법원에 아이들의 이름 변경을 신청했고 한 달 뒤 법원의 허가를 받았다. 이름 변경 신청 내용은 머스크라는 아버지 성(姓)을 유지하면서 아이들 중간 이름에 엄마의 성(질리스)을 쓸 수 있도록 해달라는 내용이었다. 질리스는 뉴럴링크에서 운영 이사로 2015년 인공지능(AI) 전문가 자격으로 머스크를 처음 만났다. 2017∼2019년 테슬라의 AI 프로젝트 책임자로 일했고, 머스크가 인수 중인 트위터의 임원 후보로도 거론되는 것으로 알려졌다. 머스크는 SF 소설 작가 저스틴 윌슨, 영국 여배우 탈룰라 라일리, 여배우 앰버 허드 등과 교제했고 윌슨과의 첫 번째 결혼에서 아들 6명을 뒀다. 이중 첫째는 생후 10주만에 사망했다. 이외 캐나다 출신의 가수 그라임스와 동거 기간 중 아들을 얻었고, 지난해 12월에는 대리모를 통해 딸을 얻었다. 이날 머스크의 트위터 계정에는 쌍둥이에 대한 별다른 게시물은 없었고, 지난해 5월에 자신이 게재했던 월스트리트저널(WSJ)의 기사 그래픽이 최상단에 고정 배치돼 있었다. 지난해 미국의 출산율이 대체출산율(현재의 인구 규모를 장기적으로 유지하는 데 필요한 출산율)인 2.01 밑으로 떨어졌다는 내용의 기사였다. 미국에서 여성 한 명이 평생 낳을 수 있는 아기 수를 나타내는 합계출산율은 지난해 1.66명이었다.

1950년, 컴퓨터 공학의 이론적 토대를 제공했다고 평가받는 영국의 수학자 앨런 튜링이 ‘튜링 테스트’란 걸 고안했다. 인간 심판이 컴퓨터와 대화를 한 후, 이를 사람과 대화한 것으로 인식하면 인공지능(AI)으로 인정하는 테스트다. 이후 64년이 지난 2014년에 영국의 한 대학에서 만든 슈퍼컴퓨터 ‘유진’이 처음으로 이 테스트를 통과했다. 같은 해엔 심판 30명 중 10명이 13세의 우크라이나 소년 행세를 한 챗봇에게 속아 실제 인간이라 착각하기도 했다. 논쟁은 있지만, AI는 이제 튜링 테스트를 넘어섰다는 주장도 나왔다. 그렇다면 AI는 인간처럼 의식이 있는 존재일까. ‘의식’의 본질을 파악하는 건 현대 신경과학의 핵심 주제 중 하나다. 의식은 여전히 추상적이며 미스터리하다. 어쩌면 인간으로서는 이해 불가능한, 과학 너머의 영역으로까지 여겨지기도 한다. ‘내가 된다는 것’은 의식이란 주제를 집중 탐색한 책이다. 전개되는 내용 역시 주제만큼이나 이해하기 까다롭다. 저자는 의식이 ‘몸에서, 몸을 통해, 몸 때문에’ 발생하는 뇌 기반 예측이라고 주장한다. ‘내가 된다’(being me)는 경험은 지각 그 자체, 그러니까 육신의 생존에 초점을 맞춰 신경적으로 암호화된 예측들이 촘촘히 얽힌 집합이라는 것이다. 의식은 지능과 다르다. 오히려 감각과 관련이 깊다. 이 지점에서 저자의 ‘동물기계’ 개념이 등장한다. 살과 피로 이뤄진 유기체의 본질은 마음, 의식, 영혼의 존재와는 아무 관련이 없고, 인간을 포함한 모든 동물은 동물기계라는 것이다. 내가 된다는 것은 결국 제어된 환각이다. 우리는 자신을 알기 위해서가 아니라 자신을 제어하기 위해 자기를 지각한다. 그리고 그 끝엔 정말 아무것도 없다(nothing)! 이런 깨달음을 얻는 순간 인간은 비로소 자신의 주변에서 일어나는 모든 일들과 새롭게 화해하게 된다. 저자는 “인간만이 의식을 가진다는 주장은 이상하고 고집스러워 보인다”며 “동물기계 관점에서 의식을 이해하면 우리는 자연에서 점점 멀어지지 않고 오히려 자연 속에 머물게 된다”고 말했다.

창조적 파괴의 힘(필리프 아기옹·셀린 앙토냉·시몽 뷔넬 지음, 이민주 옮김, 에코리브르 펴냄) 프랑스의 저명 경제학자인 저자들이 코로나19 이후 불거진 자본주의의 폐해를 진단한다. 불평등 확산, 기득권 집중 등을 비판한 저자들은 혁신적인 기업의 ‘창조적 파괴’를 통해 생산성 향상으로 지속 성장을 이뤄야 한다고 주장한다. 578쪽. 3만 5000원.회복탄력 사회(마커스 브루너마이어 지음, 임경은 옮김, 어크로스 펴냄) 세계 경제 석학들이 참가한 온라인 세미나 ‘마커스 아카데미’에서 이뤄진 논의를 재구성했다. 저자는 코로나19를 겪은 우리 사회가 돌발 상황에 적절하게 대응하지 못했고, 위기에 대비해 평소 좀더 큰 비용을 지불해 생산수단이나 자원 여유분을 비축해 놔야 한다고 말한다. 420쪽. 1만 9800원.세상을 바꾼 10개의 딜(자크 페레티 지음, 김현정 옮김, 문학동네 펴냄) 작은 아이디어에서 출발한 비즈니스 딜이 어떻게 세상을 변화시켰는지 영국 언론인의 시각으로 분석한다. 예컨대 현금이나 카드 없이 스마트폰만 있으면 결제할 수 있는 기술 혁신은 맥스 레브친, 피터 틸, 일론 머스크 등 소수의 아이디어에서 비롯됐다. 392쪽. 1만 7500원.초보 엄마 잡학사전(권한울 지음, 이룩북스 펴냄) 기자이자 8년차 워킹맘인 저자가 아이 둘을 낳고 키우면서 궁금했던 육아 관련 질문들을 전문가 의견과 함께 일목요연하게 정리했다. 임신 중 커피는 얼마까지 마셔도 괜찮은지, 양수 검사는 꼭 받아야 하는지, 출산의 고통은 어느 정도인지, 돌잔치는 어떻게 준비하는 게 좋은지 등 육아 정보들이 가득하다. 326쪽. 1만 6000원.김대건 조선의 첫 사제(이충렬 지음, 김영사 펴냄) ‘한국인 첫 사제’인 김대건 신부 탄생 200주년을 맞아 펴낸 첫 정본(定本) 전기. 유명 전기 작가인 저자는 한국교회사연구소의 방대한 자료를 바탕으로 2년 6개월 작업 끝에 김 신부의 생애를 되살렸다. 19세기 조선을 둘러싼 국제 정세 속 박해를 이겨낸 한국 천주교회의 여정이 담겼다. 544쪽. 2만 5000원.스파이크(마크 험프리스 지음, 전대호 옮김, 해나무 펴냄) 신경과학자인 저자가 신경계의 본질적 요소이자 뇌 속 신경세포들이 정보를 주고받는 수단인 ‘스파이크’의 작용을 낱낱이 살핀다. 예컨대 과자에서 반사된 빛이 망막에 충돌해 뉴런들이 흥분하고, 손으로 과자를 집게 되는 2.1초의 짧은 과정을 흥미롭게 풀어낸다. 404쪽. 1만 9800원.

코로나19로 인해 지난 2년 동안 배달음식 주문량이 급격히 늘었다. 또 불규칙한 식사 습관 때문에 고혈압, 당뇨, 비만 같은 만성 질환에 시달리는 사람들도 증가 추세다. 잘못된 식습관은 영양 불균형 상태를 초래해 건강을 해치기 쉽다는 것은 이제 상식이 됐다. 의과학자들이 식단이 안구 건강과 생체 리듬은 물론 수명에도 영향을 미친다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 미국의 대표적인 노화 관련 연구기관인 벅 연구소와 스탠포드대 신경생물학과, 베일러의대 신경학과, 캘리포니아 산타바바라대(UCSB) 세포·발달생물학과, 신경과학연구소 과학자들로 구성된 공동 연구팀은 동물실험으로 식단과 일주기 리듬, 눈 건강, 수명이 밀접한 관계가 있다는 걸 확인했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 7일자에 실렸다. 연구팀은 초파리를 두 집단으로 나눠 한 그룹은 칼로리가 높은 음식을 섭취하도록 하고 나머지 집단에게는 평소 섭취 칼로리의 90% 수준으로 제한한 균형잡힌 식사를 제공했다. 초파리는 사람과 유전자를 60% 이상 공유하고 있으며 수명이 짧아 여러 세대를 관찰할 수 있기 때문에 생물학 실험에서 많이 사용된다. 실험 결과, 고칼로리를 섭취한 초파리들은 빛에 반응하는 눈의 광수용체에 염증이 생기면서 일주기 생체 리듬이 교란되는 것이 관찰됐다. 일주기 리듬은 사람을 비롯한 대부분의 동물들이 24시간을 주기로 낮에 활동하고 밤에 잠드는 생체 패턴을 말한다. 고칼로리 섭취 초파리들은 수명도 일반 초파리들보다 20~30% 가량 짧다는 것이 확인됐다. 반면 칼로리를 제한하고 균형잡힌 식단을 섭취한 초파리들은 시력이 이전보다 향상되고 일주기 리듬도 정확히 작동하면서 수명도 일반 초파리보다 10% 가량 늘어났다고 연구팀은 밝혔다.연구팀은 생물정보학 분석을 통해 균형잡힌 식사와 칼로리 조절이 눈의 광수용체와 시각 유전자는 물론 수명 연장에도 영향을 미치는 것을 재확인했다. 연구팀에 따르면 고칼로리 식단은 눈의 면역 체계에 염증을 유발시키며 이런 상태가 오래 지속되면 체내 다른 부위에도 염증이 확산돼 다양한 만성질환을 일으키거나 악화시킬 수 있다. 연구팀은 눈 건강이 생체 리듬에 관여하고 체내 염증 반응에도 영향을 미쳐 최종적으로 수명의 장단을 좌우한다고 강조했다. 이번 연구 결과를 사람에게 적용할 수 있는지는 추가 연구가 필요하지만 연구팀 관계자는 밤늦게까지 스마트 기기를 사용해 빛 공해에 노출되는 것은 생체 시계를 교란시켜 시력 저하뿐만 아니라 뇌와 신체 다른 부위 건강에도 악영향을 미칠 수 있다고 지적했다. 판카히 카파히 벅 연구소 교수(노화생물학)는 “이번 연구는 눈의 기능 장애가 신체 다른 조직의 문제를 유발할 수 있음을 보여주고 식단 조절을 통해 시력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명도 늘릴 수 있다는 가능성을 제시했다”고 말했다.

길에서 어떤 사람이 반갑게 인사를 하는데 누군지 기억이 나지 않거나 어제 외웠던 영어단어가 생각나지 않을 때, 우리는 흔히 기억력 탓을 하며 기억력이 좋아지는 방법은 없나 생각하곤 한다. 뇌과학이 빠르게 발전하고 있지만 기억에 대한 메커니즘이 완전히 풀리지 않고 있다. 한국과 미국 과학자들이 뇌 속에 기억이 저장되는 장소를 파악할 수 있는 지도를 만들었다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 생물학 및 신경과학과 공동 연구팀은 동물 실험을 통해 하나의 기억이 저장되는 세포들의 위치를 찾는 방법을 개발하고 공간 공포기억을 저장하는 새로운 뇌 세포를 발견했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 그동안 기억에 대한 연구는 특정 부위에 대해서만 수행됐다. 공포 기억은 편도체, 공간 기억은 해마에 저장된다는 식이다. 그렇지만 단일 기억이 다양한 뇌 부위에 나눠 저장될 것이라는 가설이 제기되면서 기억 저장 세포들의 분포를 확인해 검증할 필요가 있지만 기술적 한계에 부딪쳐왔다. 이 같은 상황에서 전뇌 투명화 기술(SHIELD), 초고속 전뇌 면역염색 기술(eFLASH)을 통해 공간, 공포 기억을 학습한 생쥐를 대상으로 기억을 학습하고 회상할 때 활성화되는 세포를 맵핑했다. 편도체, 해마 이외에 공간, 공포 기억을 저장하고 있을 확률이 높은 뇌 부위 세포를 생쥐 뇌 전체에서 찾아냈다. 연구팀은 해당 부위에 대해 광유전학적 방법으로 기억 저장 구조를 확인했다. 연구팀은 이를 통해 공간, 공포 기억을 저장하는 새로운 뇌 부위 7곳과 관련 세포를 찾아냈다. 이와 함께 단일 기억이 여러 뇌 부위에 나뉘어 저장된다는 것도 확인했다. 뇌의 한 부위만 자극하면 기억의 일부만 회상하지만 다양한 뇌 부위를 자극하면 기억이 완전하게 회상된다는 것을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이는 다양한 뇌 부위의 기억저장 세포들 활성이 기억에 필요하다는 것을 의미한다. 연구를 이끈 박영균 카이스트 교수는 “이번 연구는 기억저장 세포의 맵핑을 처음으로 실현하고 단일 기억들도 다양한 뇌 세포에 흩어져 저장된다는 것을 증명했다는데 의미가 크다”며 “기억저장 세포의 뇌 지도는 각 뇌 부위 세포 및 세포간 상호작용이 기억에서 어떤 세부적인 기능을 하는지 연구를 도울 수 있다”라고 설명했다.

동물들에게 있어서 위기상황을 빠르게 벗어나는 것은 생존을 위해 필요하다. 비교적 단순한 환경에서는 공간 기억을 사용해 안전한 지역으로 탈출하지만 새로운 환경과 급박한 위협에서는 0.24초 이내에 탈출 방법을 결정하지 못하면 죽게 된다. 사람 역시 새로운 상황에서 당황하지 않고 빠르게 결정을 내리는 사람이 있는가 하면 그렇지 못한 사람들도 있다. 동물들이 새로운 환경에서 빠른 결정을 내릴 수 있는 메커니즘은 뭘까. 영국 런던대(UCL) 세인즈버리 웰콤 신경회로·행동연구센터, UCL 개츠비 계산신경과학센터 공동 연구팀은 진화를 통해 선천적으로 타고난 본능과 경험을 통해 습득한 지식이 잘 결합되는 경우 새로운 환경에 빠르게 적응할 수 있고 시행착오를 최소화할 수 있다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 5월 26일자에 실렸다. 연구팀은 생후 8~12주된 수컷 생쥐 112마리를 대상으로 탈출경로 실험을 했다. 연구팀은 생쥐들이 안전한 장소로 돌아갈 수 있는 경로를 3가지 이상 만든 뒤 독수리나 고양이 같은 포식자들의 소리를 들려주고 탈출 경로를 관찰했다. 일반적으로 생쥐를 비롯한 동물들은 익숙한 환경에 반복적으로 노출되는 ‘학습’ 과정을 거친 뒤 특정 상황에서 자신이 선택할 수 있는 경로를 선택하게 된다. 이에 연구팀은 생쥐들을 두 집단으로 나눈 뒤 한 그룹은 모든 경로를 반복적으로 익힐 수 있도록 하고 다른 한 그룹은 모든 경로를 한 번씩만 오갈 수 있도록 했다. 그 다음 탈출경로가 보이지 않도록 어둡게 만든 뒤 포식자들의 소리를 들려줬다. 그 결과, 경로를 반복적으로 학습한 생쥐들은 위협상황에 처하면 대피 공간까지 최단 거리를 선택해 빠르게 탈출하는 것이 관찰됐다. 그런데 경로에 대해 충분한 학습을 하지 못한 생쥐들 역시 반복학습한 생쥐들처럼 최단 거리를 선택해 탈출하는 것이 관찰됐다.연구팀은 인공지능(AI)를 이용해 똑같은 방식으로 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션에서도 탈출 경로에 익숙하지 않은 생쥐들도 경로를 충분히 학습한 생쥐들만큼 빠르게 탈출로를 찾는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이번 결과는 생쥐들은 선천적 휴리스틱과 공간 학습을 결합해 최적의 탈출 경로를 찾는다는 것을 보여준다. 휴리스틱은 특정 상황이나 사건에 대해 엄격한 분석보다는 제한된 정보만으로 즉흥적, 직관적으로 판단해 선택하는 의사결정 방식이다. 진화를 통해 습득한 사전 지식과 경험을 통해 학습한 지식을 통합하면 변화하는 환경에 대한 적응을 지원하고 오류가 발생할 때 시행착오를 최소화할수 있다는 설명이다. 연구팀은 이는 동물 뿐만 아니라 사람도 마찬가지일 것으로 생각하고 추가 연구를 진행하고 있다. 연구를 이끈 티아고 브랑코 UCL 교수(신경행동과학)는 “이번 연구는 새로운 환경에 놓인 동물이 시행착오를 최소화할 수 있는 방법을 보여줌으로써 뇌가 빠른 학습을 구현하기 위해 필요한 것이 무엇인지를 파악할 수 있게 해주고 있다”고 설명했다.

얼마 전 한 포털 사이트가 ‘감정 스티커’를 ‘추천 스티커’로 개편해 논란이 되고 있다. ‘화나요’, ‘슬퍼요’ 등 감정을 표출할 장치가 없어졌다며 정말로 화를 내고 슬퍼하는 이용자들이 적지 않다. “악플도 하나의 의견”, “긍정과 부정의 비중을 균형 있게 했어야” 등의 목소리도 나온다. 각자 생각이 다르겠지만, 난 오래전부터 이런 스티커가 국민들의 화나 슬픔을 부채질한다고 생각하는 편이었다. 해서 이번 개편이 우리 사회를 좋은 방향으로 이끌어 나가는 계기가 되길 기원한다. 지난달 한 모임에서 최인철 서울대 심리학과 교수의 강연을 들었는데 그의 화두가 머릿속을 떠나지 않는다. 국민들의 행복감도 측정해 비교할 수 있고, 이를 늘리려는 국가의 노력이 국민 모두와 공유됐으면 한다는 것이었다. 국민들이 행복의 구성 요건을 어떻게 생각하는지 들여다보고, 이 요건들을 개선하는 데 국가와 정부의 존재 이유가 있다는 지적에 100% 공감했다. 해마다 3월이면 국가별 행복지수 순위가 공표된다. 최 교수의 말마따나 우리는 순위를 확인하는 데 급급할 뿐 구성 항목, 절댓값을 꼼꼼히 살피지 않는다. 아울러 행복의 기준 등을 놓고 섣부른 오해나 편견이 뿌리 깊다. 예를 들어 부자일수록 불행할 수 있고, 심지어 불행해야 마땅하다는 것이다. 1970년대 ‘이스털린의 역설’도 같은 맥락이다. 할리우드 스타 브래드 핏이 “행복보다 만족감, 마음의 평화가 더 현실적”이라고 갈파한 것도 마찬가지다. 보기 싫은 사람들 안 보고 살겠다며 깊은 산속에 들어 앉은, 이른바 자연인들이 진정 행복할 것인지 생각해 봤으면 한다. 니콜라 사르코지 프랑스 전 대통령이 사회가 진보하고 있다는 것을 어떻게 측정할지 연구해 보자고 만든 위원회의 수장을 노벨경제학상 수상자 조지프 스티글리츠에게 맡긴 이유도 돌아볼 필요가 있다. 경제적 여건이 충족되고, 불평등을 극복할 시스템이 자리잡혀 있으며, 사람들이 자유를 보장받으면서도 타인을 존중하고 배려하며 갈등을 해소하는 장치들이 잘 갖춰져 있다고 느끼는 것이 진정 행복한 사회일 것이다. 영국 정부가 2018년 외로움 전담 부처를 만들었다는 소식에 무릎을 쳤다. 사회신경과학자 존 카치오포는 환경이 치명률에 미치는 영향이 5%라면 외로움이 치명률에 미치는 영향은 25%라고 지적했다. 노인뿐만 아니라 2030의 극단적 선택이 늘어나고 있는 요즘이다. 앙겔라 메르켈이 독일 총리이던 2013년 국제독일포럼을 개최하면서 잡은 주제가 ‘성장과 진보, 사람들에게 무엇이 중요한가’이다. 개인의 마음 관리까지 사회와 정부의 책임으로 넓히자는 의도일 것이다. 영국 정부가 국민행복 측정에 나선 것도 같은 맥락이다. 행복을 개인 문제임을 넘어 사회나 정부, 국가의 책임으로 바라본 영향일 것이다. 설문 항목은 네 가지다. ‘전반적으로 당신 삶에 만족하느냐’, ‘얼마나 가치(의미) 있는 일을 하느냐’, ‘어제 얼마나 행복한 감정을 느꼈느냐’, ‘어제 하루 얼마나 많이 걱정했느냐’. 2년여를 끈 코로나19 팬데믹, 이념으로 갈린 진영 다툼으로 국민들의 심리적 피로가 상당히 쌓여 있지만 차기 정부에서 해소될 가능성은 높지 않다. 지난 3월 발표된 한국의 행복지수 5.5는 결코 낮지 않은데, 우리 국민 가운데 행복하다고 느끼는 층과 그렇지 않다고 느끼는 층의 간격이 심각하게 벌어지는 것이 문제다. 평균을 올리는 것보다 ‘행복 빈곤층’을 줄이는 게 현실적인 우리의 목표가 됐으면 한다. 오늘 출범하는 윤석열 정부 앞에 버거운 난제들이 수북이 쌓여 있다. 가닥이 잡히는 대로 국민들 마음까지 헤아려 주기적으로 국민 행복도를 측정하는 노력을 펼쳤으면 한다. 이를 올리려는 정부 부처의 고민과 노력도 유기적이었으면 더 바랄 나위 없겠다.

2016년 3월 ‘알파고’가 이세돌 9단과의 바둑 대국에서 4승 1패라는 압도적인 기록으로 승리하면서 인공지능(AI)이 언젠가는 인류의 역할을 대체하는 것 아니냐는 전망이 본격 제기됐다. 인간을 능가하는 기계 지능이 인류를 파멸시키거나, 우리 뇌가 컴퓨터와 결합하는 ‘초지능’을 갖게 되는 것 아니냐는 SF적 상상력도 봇물처럼 나왔다. 미국의 신경과학자이자 컴퓨터 공학자인 제프 호킨스는 저서 ‘천 개의 뇌’에서 ‘지능은 무엇이고 뇌는 지능을 어떻게 만들어 내는가’라는 질문으로 시작해 이 같은 인류와 기계 지능의 미래에 대한 통찰력을 풀어낸다. 인류는 불과 1.5㎏의 세포 덩어리인 뇌로 살아간다. 저자에 따르면 인간의 뇌는 본능을 담당하는 ‘오래된 뇌’와 진화의 산물인 ‘새로운 뇌’로 나뉜다. ‘새로운 뇌’는 ‘오래된 뇌’를 통제하는데, 뜨거운 숯을 만지고 통증을 느껴 이를 멀리하는 것은 ‘오래된 뇌’지만, 끔찍한 고문에도 불구하고 “조국을 배신하지 않겠다”는 신념으로 참는 것은 ‘새로운 뇌’에 해당한다. 이 ‘새로운 뇌’가 지능을 만드는데, 시각이나 촉각 같은 감각으로 입력되는 정보의 변화(움직임)를 인식하는 것이 뇌가 배울 수 있는 방법이다.기존 과학자들이 감각신경을 통해 들어오는 다양한 정보가 ‘신피질’로 구성된 뇌의 특정 장소에 수렴된다고 보았지만, 저자는 신경세포가 모여 있는 수천 개의 ‘피질 기둥’이 투표를 한다고 주장한다. 우리가 세계를 인식하는 모형들이 수천 개의 피질 기둥에 분산돼 있으며, 이들은 무수히 쏟아져 입력되는 정보에 대해 투표를 하고 하나의 답을 완성한다는 것이다. 뇌는 하나가 아닌 독립적인 수천 개의 뇌로 이뤄졌다는 ‘천 개의 뇌’ 이론이다. 뇌가 하나의 피질 기둥에 의존하지 않기 때문에 뇌졸중이나 외상으로 일부가 손상돼도 큰 문제없이 작동한다. 이 책의 서문(추천사)을 쓴 진화생물학자 리처드 도킨스는 “우리의 뇌 속에 민주주의가 작동한다”고 표현했다. 그렇다면 이처럼 복잡다단한 인간의 뇌에 비해 AI 시스템은 지능을 가졌다고 말할 수 있을까. 저자는 지금까지의 AI는 인간의 지능을 조금 더 훌륭하게 흉내 낸 기술적 진전에 불과하다고 선을 긋는다. 바둑을 두는 컴퓨터는 바둑의 역사나 바둑이 게임이라는 사실을 아는 ‘나’가 없다. 기계가 ‘지능’이 있다고 말하려면 인간 신경세포처럼 끊임없이 학습하는 능력과 신체를 움직이면서 배우는 능력이 필수다. 감지하는 대상을 투표로 결정하는 과정도 필요하다. 저자는 미래에는 몰라도 현재 AI라고 부르는 것들 중에 지능이 있는 것은 하나도 없으며, 지능 기계가 인류에게 실존적 위협이 되지 않는다고 단언한다. 저자는 뇌를 컴퓨터와 완전히 결합할 수 있다는 전망에는 부정적이지만, 제한된 목적으로 새 능력을 얻을 가능성은 배제하지 않는다. 신피질에 있는 신경세포를 자극하고 활성화해 시각장애인의 시력을 회복시키거나 자외선을 사용해 앞을 보게 하는 것처럼 새로운 센서를 만들 수 있다. 책 속에는 핵전쟁 위험이나 기후변화로부터 지구를 지키고자 왜 인류의 지능을 발휘하지 못할까라는 근원적 성찰도 담겼다. 인류가 언젠가는 멸종할 것을 대비해 어딘가에 있을 수 있는 지능을 갖춘 외계 문명을 위해 우리가 태양계에 살았다는 신호와 인공위성 기록 보관소를 남기자는 주장도 흥미롭다. 우리의 지식과 지능은 보존할 가치가 있다며 인류가 생존을 위해 현명한 선택을 하길 기원하는 인류애가 전반적으로 묻어난다. 빌 게이츠가 ‘2021년 올해의 책’으로 선정했듯이 뇌의 구조에 대한 매혹적 분석에서 시작해 AI와 인류 문명의 미래에 대한 전망으로 이어지는 과학적 과정이 흥미롭다.

이제는 신체 일부분처럼 된 스마트폰이나 내비게이션이 없었던 불과 십몇 년 전만 해도 자동차로 먼 길을 떠날 때 지도 책은 필수였다. 지금은 중요성이 떨어진 것처럼 보이지만 사실 책자에서 스마트폰 애플리케이션이나 내비게이션으로 형식만 달라졌을 뿐 지도는 일상생활은 물론 교통과 행정, 심지어 군사작전에 이르기까지 쓰임새가 무궁무진하다. 과학사를 보더라도 지도는 인류 발전을 이끈 핵심 수단이었다. 무엇보다 지도는 인류의 시야를 넓히는 디딤돌 역할을 톡톡히 했다. 고대 그리스 과학자 프톨레마이오스와 16세기 스웨덴 천문학자 튀코 브라헤가 만든 세계지도와 별자리 지도는 세계와 우주를 바라보는 관점을 완전히 바꿔 놨다. 갈레노스, 레오나르도 다빈치, 베살리우스가 만든 인체 지도는 현대 의학을 발전시키는 계기가 됐다. 뇌과학자들이 만들고 있는 뇌신경 지도는 인간이 무엇인지 더 잘 이해할 수 있게 돕는다. 최근 과학자들은 우리가 보고, 듣고, 맛보고, 느끼는 모든 것들도 지도를 보고 길을 찾는 것과 똑같은 과정을 뇌에서 거친다는 것을 밝혀냈다. 미국 뉴욕주립대(SUNY) 생명과학과, 캘리포니아공과대(칼텍) 생물학부, 독일 베를린 샤리테의대 신경과학연구센터, 번슈타인 계산신경과학연구센터 공동 연구팀은 사람들이 움직임을 계획하고 환경을 탐색하며 오감을 통해 세상을 인식하기 위해 뇌에 다양한 형태의 ‘지도’를 갖고 있다고 1일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 4월 28일자에 실렸다.현재는 ‘눈’으로 받아들여지는 자극으로 인식되는 시각적 세계에 대한 뇌 지도가 가장 자세히 연구돼 있다. 이에 따르면 대뇌피질 시각 영역에 있는 ‘지도’는 공간 위치, 눈으로 입력되는 정보, 명암, 방향, 너비 등을 바탕으로 정보를 인식한다. 예를 들어 모음 ‘ㅣ’를 보는 순간 뇌는 x, y 평면 좌표로 표시할 수 있고, 검은색이며 수직으로 서 있는 선이라는 사실로 뇌에서 매핑한 뒤 저장된 정보(기억)를 찾아 ‘이’란 발음이 나는 글자라는 것을 알게 된다는 것이다. 연구팀은 ‘피질 지도 형성 이론’이라는 수학적 방법으로 사람을 포함한 영장류와 다른 동물종의 시각적 지도 형성 과정을 분석했다. 연구팀에 따르면 많은 종이 뇌에서 시각적 지도를 만드는 방식은 같지만 정확도나 속도에서 차이를 보인다. 대뇌피질의 작은 부분만으로는 시각적 지도를 형성하는 것이 쉽지 않다는 것이다. 뇌 속에서 형성되는 지도의 정확성과 다양성은 자극의 양에 따라 달라지기 때문에 동일한 자극에 반응하는 대뇌피질 영역이 넓을수록 정확한 지도를 갖게 된다는 것이다. 이 때문에 상대적으로 뇌 용적이 큰 인간에겐 시각적 지도뿐만 아니라 자극을 인식할 수 있는 ‘지도’들이 다양하고 자세할 수 있다는 것이다. 한편 미국 뉴욕대, 프랑스 고등사범학교, 독일 막스플랑크 실증미학연구소 소속 인지신경과학자들은 지난 4월 23~26일 미국 샌프란시스코에서 열린 ‘인지신경과학회 2022 연례학회’에서 인간이 언어와 음악을 구분할 수 있는 메커니즘에 대한 연구 결과들을 발표했다. 이들에 따르면 사람의 뇌 언어피질에 음높이와 리듬을 파악하는 영역이 있어 음높이와 리듬이 안정적이라고 인식할 경우는 음악으로, 그렇지 못한 경우는 단순한 말하기로 파악한다. 앤드루 장 뉴욕대 박사는 “뇌가 음악과 언어를 구분하는 메커니즘을 파악하는 것은 사람이 어떻게 소통하고 상호작용할 수 있는지에 대한 답을 얻을 수 있게 해 준다”며 “음악이 실어증을 앓고 있는 사람에게 언어 소통의 대안적 형태로 사용될 수도 있고 유아의 언어 학습을 촉진시키는 데도 도움을 줄 것”이라고 말했다.