한없이 더울 것만 같던 여름이 가고 가을이 깊어지면서 거리의 나무들도 울긋불긋 옷을 갈아입고 있습니다. 가을이 되면 우울감과 함께 극심한 피로감을 느끼며 수면 장애를 겪는 이들도 늘어납니다. 평소와 똑같이 생활하고 스트레스가 더 심해진 것 같지도 않은데 날씨가 선선해지고 계절이 바뀌면서 갑자기 밤잠을 이루기 힘들어지곤 합니다. 밤이 길어지고 일조량이 줄어들어 멜라토닌 분비가 늘어나면서 나타나는 ‘계절성 불면증’ 때문입니다. 이상하게 생각될 수 있겠지만 갑자기 잠이 많아지는 것도 불면증이랍니다. 어쨌든 ‘시간이 약’이라며 불면증을 방치할 경우 다양한 질환의 원인이 될 수 있기 때문에 주의해야 합니다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 연구팀은 수면의 질이 좋지 않아 잠드는 데 시간이 오래 걸리거나, 깊이 잠들지 못하는 사람은 중년 후기부터 뇌 건강이 급격히 악화할 수 있다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 10월 24일자에 실렸습니다. 연구팀은 평균 연령 40세인 건강한 성인 남녀 589명을 대상으로 수면과 뇌 건강의 관계를 장기 추적 조사했습니다. 실험 참가자들은 5년 간격으로 수면 시간, 깊이 잠드는 정도, 잠드는 데 걸리는 시간, 잠에서 깨는 횟수, 아침에 일어나는 시간, 낮에 졸림 정도 등 수면의 질과 관련한 여섯 가지 특성을 묻는 설문지를 작성했습니다. 연구팀은 설문 조사의 나쁜 수면 특성 답변 개수에 따라 실험 참가자들을 세 그룹으로 나눴습니다. 첫 번째 그룹은 나쁜 수면 특성이 0~1개 있는 사람, 중간 그룹은 2~3개, 높은 집단은 4개 이상 답한 사람으로 구분했습니다. 그리고 15년 뒤 기능성자기공명영상(fMRI)으로 뇌를 찍었습니다. 연구팀은 설문 조사와 fMRI 결과를 종합해 인공지능(AI) 기계학습으로 참가자별 뇌 나이를 계산했습니다. 그 결과 중간 그룹은 낮은 집단에 비해 평균 1.6세 뇌 나이가 더 많았고, 높은 그룹은 평균 2.6세 더 많은 것으로 나타났습니다. 특히 잠들기 어려워하고, 깊이 잠들지 못하며, 이른 아침에 깨는 것이 다른 요인보다 뇌 노화에 더 큰 영향을 미치는 것으로 조사됐습니다. 불면증은 신체적 피로감과 함께 우울감까지 동반해 삶의 질을 악화하고, 장기적으로는 뇌 건강에도 악영향을 미치는 만큼 서둘러 치료하는 것이 좋을 듯싶습니다.

서점가 쏟아지는 러시아문학 연구서·에세이 인간의 심연을 탐구하거나 광장에 나와 세계의 대안을 찾거나. 최근 서점가에 러시아문학 연구서·에세이가 쏟아지고 있다. 우크라이나 전쟁이 장기화하고 최근 북한까지 가세하면서 불안은 점점 커지고 있지만 그럴수록 더 깊은 이해가 필요한 법. 한국에서 사랑받고 지금까지도 재해석되는 러시아문학은 주로 러시아혁명(1917년) 이전에 활동했던 작가들의 작품이다. 인간의 실존을 웅숭깊게 사유했던 러시아의 문학과 지성은 100년이 지난 지금 어디로 사라졌는지도 생각해 볼 필요가 있다. 연세대 노어노문학과 김진영 교수의 ‘광장의 문학’(성균관대출판부)은 한국문학 속 러시아문학의 영향을 추적한 연구서다. 이 책에서 김 교수는 한반도에서 러시아와 소비에트 문학이 어떻게 읽히고 해석됐는지 분석했다. ●이효석·이태준도 체호프에게서 영감 한국에서 러시아 극작가이자 소설가인 안톤 체호프(1860~1904)의 작품은 거의 한 해도 거르지 않고 꾸준히 무대에 오른다. 얼마 전 배우 전도연이 연기한 작품도 체호프의 ‘벚꽃동산’이었다. 체호프의 이 작품은 한국에서 1934년 12월 당시 ‘앵화원’이라는 제목으로 극예술연구회가 처음 무대에 올렸다고 한다. 소설에서도 영향이 확인된다. ‘메밀꽃 필 무렵’의 작가 이효석(1907~1942)은 10대 시절 체호프의 작품을 즐겨 읽었다고 하고 한국 근대 단편소설을 완성했다고 평가받는 이태준(1904~?) 역시 체호프에게서 깊은 영감을 받았다. 김 교수는 “1930년대 조선 작가들은 체호프 문학에 비추어 식민지 현실의 절망감을 대리 분출함과 동시에 체호프극 메시지 안에서 ‘절망 속의 희망’을 찾고자 했다”고 정리했다. 러시아 대문호 도스토옙스키(1821~1881) 연구의 권위자로 꼽히는 석영중 고려대 노어노문학과 교수의 ‘눈 뇌 문학’(열린책들)은 평생을 러시아문학에 헌신했던 그의 연구를 집대성했다. ‘보이는 것과 보이지 않는 것에 관한 문학적 성찰’이라는 부제의 책은 ‘본다는 것은 무엇인가’라는 질문에서 시작해 자유로운 인문적 상상을 펼친다. ‘성경’을 비롯해 다양한 텍스트를 다루지만 그래도 핵심적으로 인용되는 건 단연 러시아문학이다. 특히 러시아문학 고전인 알렉산드르 푸시킨(1799~1837), 도스토옙스키, 체호프 등의 문학에서 구현된 꿈, 몽상, 환각, 환시 등의 문제를 현대 인지신경과학의 논의와 접점을 찾아내면서 문학의 새로운 가능성을 탐구하는 장면이 인상적이다. ●입문자들을 위한 에세이 개정판도 석 교수는 레프 톨스토이(1828~1910)와 도스토옙스키를 처음 읽는 입문자들을 위한 에세이의 개정판도 최근 펴냈다. ‘인생의 허무는 어디에서 오는가’(톨스토이), ‘무엇이 삶을 부유하게 만드는가’(도스토옙스키)로 둘 다 위즈덤하우스에서 출간됐다. 돈만이 최고 미덕으로 치부되며 도덕은 무용한 것으로 여겨지는 세상에서 우리가 건질 것이라고는 허무뿐이다. 어떻게 살아야 하는가. 책장 한편에 놔뒀던 ‘카라마조프가의 형제들’(도스토옙스키)을 펼쳐 볼 때다.

코미디나 시트콤을 보다 보면 남자들끼리 서로 시비가 붙었을 때, 좀 더 약해 보이는 남자가 쪼르르 여자 뒤로 숨는 모습이 등장해 웃음을 자아낸다. 그런데, 이런 전략이 실제로 동물들에게서는 갈등을 피하는 수단으로 쓰이는 것으로 나타나 눈길을 끈다. 미국 델라웨어대 정신·뇌 과학과, 통합 신경과학 연구부, 데이터 과학 연구소, 프린스턴대 신경과학 연구소, 에모리대 생물학과, 에모리 국립 영장류센터 사회 신경과학연구부 공동 연구팀은 수컷 생쥐는 다른 수컷 생쥐에게 공격받을 때 암컷 생쥐를 이용해 공격자의 주의를 분산시키고 갈등을 피한다고 18일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 10월 16일 자에 실렸다. 연구팀은 수컷 생쥐 두 마리와 암컷 생쥐 2마리를 우리에 넣고 상호 작용하는 모습을 5시간 동안 관찰했다. ‘수컷 2-암컷 2’로 짝지은 여러 생쥐 집단을 관찰한 결과, 다른 많은 동물처럼 생쥐도 사회적 지위 또는 계층이 나뉘어져 있으며, 거의 모든 집단에서 수컷 한 마리는 다른 수컷에게 상당히 공격적인 것으로 나타났다. 연구팀은 단순한 관찰만으로는 생쥐 간 사회적 상호작용을 관찰하기 쉽지 않기 때문에 공격적 상호작용과 그에 따른 반응을 분석하기 위해 기계 학습 모델링도 사용했다. 연구팀은 3000건 이상의 수컷 생쥐 간 충돌을 관찰했고, 기계 학습 알고리즘은 공격받았을 때 가장 가능성 높은 반응과 이런 행동이 갈등을 해결했는지, 심화시켰는지 조사했다. 그 결과, 공격받은 수컷 생쥐는 암컷 생쥐 중 한 마리에게 달려가 공격을 피하는 것으로 나타났다. 이는 일종의 ‘미끼-전환 전술’의 일종이라고 연구팀은 설명했다. 공격적인 수컷 생쥐는 다른 생쥐를 쫓아가다가, 암컷 생쥐를 만나면 공격적인 상황을 멈춘다는 것이다. 다른 전술을 쓰는 수컷 생쥐도 있었지만 그럴 때는 잠시 공격을 피할 뿐, 결국에는 더 큰 싸움으로 확대되는 것으로 관찰됐다. 그렇지만 ‘미끼-전환 전술’을 사용하는 경우는 공격받은 수컷 생쥐는 공격자 생쥐가 암컷과 만나는 동안 멀리 떨어져 있을 수 있어 더 큰 싸움이 벌어지지 않는 것으로 나타났다. ‘미끼-전환 전술’이 갈등을 완화하는 효과적인 방법일 수 있지만, 공격받는 생쥐에게는 자기 암컷을 상대에게 넘겨준다는 단점이 있다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 조슈아 노이누벨 델라웨어대 교수(뇌과학)는 “인공지능을 활용해 수컷 생쥐가 근처 암컷에게 의지해 상대의 공격을 분산하고 갈등을 완화한다는 사실을 새로 알게 됐다”고 말했다. 노이누벨 교수는 “이번 연구는 인공지능 기계학습이 동물 행동을 연구하는 데도 도움이 된다는 사실을 보여준다”며 “비슷한 방법으로 사회적 계층이 나뉘어 있는 다른 동물 종들도 공격과 갈등을 어떻게 해결하는지 연구할 계획”이라고 덧붙였다.

응용 분야에서 이례적으로 선정1982년 ‘홉필드 네트워크’ 제시이론물리학, 컴퓨터 분야 적용인공 신경망 통해 강력한 계산 2024년 노벨 물리학상은 인공 신경망 연구로 현재의 인공지능 시대를 연 미국, 캐나다 과학자에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨위원회는 8일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 존 홉필드(91) 미국 프린스턴대 명예교수, 제프리 힌턴(77) 캐나다 토론토대 명예교수를 선정했다고 밝혔다. 노벨위원회는 “홉필드 교수는 이미지를 저장하고 데이터의 다른 유형 패턴을 재구성할 수 있는 연상기억이라는 개념을 제시했고, 힌턴 교수는 데이터에서 자율적으로 속성을 찾아 특정 요소를 식별하는 작업을 수행할 수 있는 방법을 개발했다”고 업적을 소개했다. 이와 함께 “1980년대 두 사람의 연구가 2010년대에 시작된 인공지능 혁명의 기초를 마련했다”고 평가했다. 그러나 노벨 물리학상 수상자를 입자물리, 우주론, 고체물리 같은 전통 분야가 아닌 응용 분야에서 선정한 것은 이례적이라는 반응이 나온다. 고체물리학자였던 홉필드 교수는 1980년대 들어 생물학 분야에 관심을 가지면서 인공 신경망에 관해 연구했다. 그는 1982년 ‘신경회로망과 응집력이 있는 물리적 시스템’이라는 제목의 전설적인 논문에서 ‘홉필드 네트워크’를 제시했다. 신경망을 물리적으로 해석한 홉필드 네트워크는 최적화나 연상기억 등에 사용되는 대표적인 모델이다. 홉필드 교수의 연구는 이론물리학의 개념을 컴퓨터 과학 분야에 적용하며 유전학과 신경과학을 비롯한 다양한 생물학적 질문을 던짐으로써 인공지능 연구에 새로운 통찰력을 제공했다는 평가를 받는다. 1950년대 인공지능 개념이 처음 제시된 뒤 1970년대 초까지 활발히 연구됐다. 그러나 1970년대 중반부터 1980년대 초까지 인공지능에 관한 관심이 급속도로 식어 버린 이른바 ‘인공지능 연구의 첫 번째 빙하기’를 맞는다. 이때 꺼져 가던 인공지능 연구의 불꽃을 되살리고 지금의 인공지능 기술이 있게 만든 것이 힌턴 교수다. 힌턴 교수는 1984년 홉필드 교수의 제자인 테리 세즈노프스키와 함께 ‘볼츠만 머신’이라는 개념을 제안했다. 기존 홉필드 네트워크에 신경망 알고리즘을 결합해 개선한 것으로 대규모 병렬처리를 이용해 강력한 계산이 가능하게 한 것이다. 볼츠만 머신은 확률적으로 순환하는 신경망 네트워크로 내부 구조에 의한 학습이 가능하고 여러 조합된 문제를 해결할 수 있다. 재미있는 것은 ‘인공지능의 아버지’로 평가받는 힌턴 교수가 최근에는 인공지능의 위험성을 경고하는 데 앞장서기도 한다는 점이다. 이번 노벨 물리학상 수상자들은 1100만 크로나(약 14억 3033만원)를 반씩 나눠 갖는다.

2024년 노벨 물리학상은 인공 신경망을 연구로 현재와 같은 인공 지능 시대를 연 미국, 캐나다 과학자에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨 위원회는 8일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 존 홉필드(91) 미국 프린스턴대 명예 교수, 제프리 힌튼(77) 캐나다 토론토대 명예 교수를 선정했다고 밝혔다. 노벨 위원회는 “홉필드 교수는 이미지를 저장하고 데이터의 다른 유형 패턴을 재구성할 수 있는 연상 기억이라는 개념을 제시했고, 힌튼 교수는 데이터에서 자율적으로 속성을 찾아 특정 요소를 식별하는 작업을 수행할 수 있는 방법을 찾아냈다”라며 “물리학의 도구를 사용해 오늘날 강력한 기계학습의 기초가 되는 방법을 개발함으로써 ‘인공지능의 봄’을 가져온 연구자들”이라고 수상 업적을 평가했다. 그러나, 노벨 물리학상 수상자를 입자 물리, 우주론, 고체 물리 같은 전통 분야가 아닌 응용 분야에서 선정했다는 것은 이례적이라는 반응이다. ●인공지능의 봄을 연 고체 물리학자 존 홉필드 교수는 원래 고체 물리학자로 1968~1969년 영국 케임브리지 캐번디시 연구소에서 구겐하임 펠로우십 당시 고체와 빛의 상호작용에 관한 연구로 ‘올리버 버클리상’을 수상하는 등 해당 분야에서 두각을 나타내는 학자였다. 그러다, 1980년대 들어서면서 생물학 분야에 눈을 돌려 물리학과 생물학의 융합 연구를 시작했다. 그러던 중, 홉필드는 1982년 ‘신경회로망과 응집력이 있는 물리적 시스템’이라는 제목의 논문을 발표하고, 여기에서 ‘홉필드 네트워크’를 제안했다. 이 논문은 이론 물리학, 신경 생물학, 컴퓨터 과학의 융합 연구의 결과물로 세 분야에서 가장 많이 인용되는 논문으로 꼽힌다. 신경망을 물리적으로 해석한 홉필드 네트워크는 최적화나 연상기억 등에 사용되는 대표적인 모델이다. 모든 뉴런(신경세포)이 양방향으로 연결된 신경회로망의 동작모델로 0과 1의 이진 입력을 받아 양과 음의 에너지 상태를 출력한다는 것이다. 학습패턴의 양극화 연산 적용, 학습패턴에 대한 가중치 행렬 계산, 계산된 가중치 행렬 저장, 입력패턴에 대한 학습 패턴을 연상하는 알고리즘으로 구성되는 홉필드 네트워크는 현재 기계학습의 기초적 모델로 알려져 있다. 홉필드 교수의 연구는 이론 물리학의 개념을 컴퓨터 과학 분야에 적용하면서, 유전학과 신경과학을 비롯한 다양한 생물학적 질문을 던짐으로써 인공지능 연구에 새로운 통찰력을 제공했다는 평가를 받는다. ●AI 빙하기 묵묵히 견디고 연구한 힌튼 교수 제프리 힌튼 교수는 ‘괴짜 연구자’, ‘외골수 연구자’로도 유명하다. 인공지능은 1950년대에 처음 개념이 제시된 뒤 1970년대 초까지 활발히 연구됐다. 그러다가, 1970년대 중반부터 1980년대 초까지 인공지능에 관한 관심이 급속도로 식어버린 이른바 ‘인공지능 연구의 첫 번째 빙하기’를 맞는다. 이때 꺼져가던 인공지능 연구의 불꽃을 되살리고, 지금의 기계학습과 심층학습을 있게 만든 것이 힌튼 교수다. 힌튼 교수는 1984년 홉필드의 제자인 테리 세즈노프스키와 함께 ‘볼츠만 머신’이라는 개념을 제안했다. 기존 홉필드 네트워크에 신경망 알고리즘을 결합해 개선한 것으로 대규모 병렬처리를 이용해 강력한 계산이 가능하게 한 것이다. 볼츠만 머신은 확률적으로 순환하는 신경망 네트워크로 내부 구조에 의한 학습이 가능하고 여러 조합된 문제를 해결할 수 있다. 힌튼 교수는 구글의 석학 연구원도 지냈지만, 지난해 AI의 위험성을 경고하며 퇴사하기도 했다. 인공지능의 기초를 마련한 이가 인공지능의 위험성을 경고하고 나선 것이다. 조정효 서울대 물리교육과 교수는 “홉필드 교수는 고체 물리학자였다가 생물 쪽에 관심을 갖고 연구했고, 힌튼 교수는 컴퓨터 과학자이면서 신경과학자로 생물학적 원리를 물리학적으로 풀어내 현대 인공지능 연구에 접목한 대표적인 융합 연구자들”이라고 말했다. ●물리학이 만든 이론, 모든 과학에 도움 노벨 재단측은 “1980년대 이후 두 사람의 연구가 2010년경 시작된 인공지능 혁명의 기초를 마련했다”고 강조했다. 물리학이 기계 학습 발전을 위한 도구를 제공했고, 연구 분야로서 물리학이 인공 신경망으로부터 어떤 혜택을 받는지 지켜보는 것도 흥미로운 일이라고 덧붙였다. 실제로 기계학습은 앞서 노벨 물리학상 수상 업적과도 밀접한 관련을 갖고 있다. 2013년 노벨 물리학상 수상 업적인 ‘신의 입자’ 힉스를 발견하기 위해 방대한 양의 데이터를 분류하고 처리하는 데 기계 학습이 사용됐다. 또 2017년 노벨 물리학상 수상 업적인 블랙홀의 중력파 측정에서 잡음을 줄이고 외계행성을 찾는 데도 기계학습의 도움을 받는다는 설명이다. 그뿐만 아니라, 기계학습은 분자와 물질의 특성을 계산하고 예측하는 데 사용됐으며, 단백질 분자 구조를 계산해 그 기능을 결정하고, 더 효율적인 태양전지를 제작하기 위한 새로운 물질을 찾는 데도 도움을 주는 등 최근 많은 연구의 초석이 되고 있다는 평가다. 이번 노벨 물리학상 수상자들은 1100만 스웨덴크로나(14억 3033만원)를 반씩 나눠 갖는다. 노벨 재단은 9일 노벨 화학상, 10일 노벨 문학상, 11일 노벨 평화상, 14일은 알프레드 노벨을 기념하는 스웨덴 국립은행 경제학상(노벨 경제학상) 수상자를 발표한다.

반쪽짜리서 완전한 지도 작성 성공 “다른 종 뇌 구조·작동 원리에도 적용” 세계적인 뇌신경과학자 세바스찬 승 미국 프린스턴대 컴퓨터과학과·신경과학연구소 교수가 초파리의 정밀한 뇌신경 지도를 그려 내 화제가 되고 있다. 인공지능(AI) 분야 석학이기도 한 승 교수는 2018년 삼성전자 최고 연구과학자로 영입된 뒤 2020년부터 2023년까지 삼성전자 통합 연구조직인 삼성리서치 소장으로 재직하다 올해 초 다시 프린스턴대로 복귀했다. 미국, 영국, 이스라엘, 필리핀, 스위스, 독일, 한국, 푸에르토리코, 호주, 포르투갈, 대만, 프랑스 12개국 53개 연구기관과 대학이 참여한 국제 공동 연구팀은 승 교수의 주도하에 초파리의 뇌와 신경 구조를 정밀하게 분석해 일종의 ‘뇌·신경 배선도’를 그리는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구로 초파리의 뉴런 약 14만개와 5000만개 이상의 신경 연결 구조를 밝혀냈다. 이번 연구에 참여한 연구기관은 미국 프린스턴대, 아이와이어(Eyewire), 앨런뇌과학연구소, 웹 디자인·개발 기업인 야이크스 LLC, 매사추세츠공과대(MIT), 하버드대 의대, 하워드휴스의학연구소, 버몬트대 의대, 영국 케임브리지 MRC분자생물학연구소, 케임브리지대, 옥스퍼드대, 이스라엘 하이파대와 플라이와이어(FlyWire) 연구 컨소시엄이다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 3일자에 9편의 논문으로 실렸다. 뇌 기능은 뇌 신경세포(뉴런)와 이들을 잇는 시냅스의 연결에 좌우된다. 뉴런과 시냅스가 동물 개체의 다양하고 정교한 행동을 가능하게 만든다는 말이다. 많은 과학자가 뉴런·시냅스 연결 지도를 작성하려고 하는 이유는 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높일 수 있기 때문이다. 초파리는 생명과학 분야에서 일반적으로 사용되는 동물 모델로, 생애 주기가 짧고 번식력이 뛰어날 뿐만 아니라 다른 동물보다 유전체가 간단해 오랫동안 실험 모델로 사용됐다. 특정 유전자를 수정하거나 제거하는 등 유전자를 조작하기도 쉽다. 초파리는 비행, 항법, 사회적 상호작용 등 다양하고 복잡한 행동을 보이지만 인간의 뇌보다 뉴런이 약 100만 배 적어 신경 회로 지도를 만드는 데 이상적인 동물로 꼽힌다. 지금까지 초파리에 대한 부분적 지도는 작성됐지만 전체 뇌에 대한 완전한 지도는 없었다. 이전까지 가장 큰 초파리 뇌 연결망은 뉴런 약 2만개와 1400만개의 시냅스로 연결된 반쪽짜리였는데 이번 플라이와이어 연구 컨소시엄이 만든 새로운 지도는 7배 많은 13만 9255개의 뉴런, 4배 많은 5450만개의 시냅스를 찾아 지도로 만들었다. 또 연구팀은 뉴런의 분류, 세포 유형, 기능을 정밀하게 구분해 8400개 이상의 세포 유형을 식별했고, 그중 4581개는 새로운 유형이라는 사실을 밝혀냈다. 다른 논문들에서는 특정 뉴런 간의 연결성이 움직임과 같은 행동들을 어떻게 조정하는지 밝혀냈다. 승 교수는 “초파리 뇌 신경망을 분석하는 데 사용된 이번 연구 방법은 다른 동물 종(種)의 뇌 신경망을 매핑하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.

남성의 몸에서 매일 일어나는 호르몬의 변화가 하루 뇌 크기에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 라이브 사이언스는 미국 펜실베이니아 대학교 펄먼 의과대학 정신과 연구팀이 최근 ‘신경과학회지’(Journal of Neuroscience)에 발표한 연구 결과를 지난 21일(현지시간) 소개했다. 연구팀은 26세 남성의 뇌를 30일 동안 40회 스캔한 결과, 남성의 뇌가 하루 동안 점차 수축한 후 밤사이에 수면을 통해 다시 원상 복구되는 패턴을 발견했다. 이 연구에서 자기공명영상(MRI) 스캔은 매일 오전 7시와 오후 8시에 진행됐다. 스테로이드 호르몬인 테스토스테론, 코르티솔, 에스트라디올의 수치가 오전 7시에 가장 높고 오후 8시에 가장 낮기 때문이다. 공동 연구저자이자 펄먼 의과대학 연구원인 로라 프리쳇은 “남성의 스테로이드 호르몬이 아침부터 밤까지 70% 감소하는 것을 보여준다”고 설명했다. 변화의 정도는 나이가 들면서 범위가 줄어들지만 일반적인 패턴은 평생 지속된다. 남성의 뇌 부피는 오후 8시에 가장 작아지는 것으로 나타났다. 여성 역시 하루에 호르몬의 변화가 나타나긴 하지만 남성에 비해 그렇게 뚜렷하지는 않은 것으로 나타났다. 월경 주기가 동시에 호르몬의 장기적인 변화를 주도하기 때문이다. 이번 연구는 호르몬 변동에 따른 뇌 변화가 주로 여성의 월경 주기와 관련해 연구돼왔던 기존의 고정관념을 깨고 남성도 호르몬의 영향으로 뇌에 중요한 변화가 생길 수 있다는 시각을 제공했다는 점에서 의의가 있다. 그렇다면 이런 뇌의 변화는 어떤 영향을 미칠까. 뇌 크기의 변화로 영향을 받는 영역은 운동 조정, 뇌와 신체 사이의 정보 전달, 기억 저장에 관여하는 것으로 알려졌다. 저녁에는 집중력, 의사 결정 능력, 감정 조절과 같은 뇌의 기능적 측면이 영향을 받아 인지적, 감정적 변화가 일어날 수 있다. 아침의 상태와 저녁의 상태가 다른 것이 뇌 크기의 변화 때문일 수 있는 것이다. 연구팀은 또 다른 연구를 통해 시각 정보를 처리하는 측면에서 뭔가 일어나고 있음을 감지했다. 다만 아직까지 뇌 부피 감소가 남성의 행동에 어떻게 직접적인 영향을 미치는지는 명확하지 않다. 연구진은 이번 결과를 기반으로 수면의 차이가 뇌의 변화에 어떤 영향을 미치는지 추가로 살필 계획이라고 밝혔다.

천으로 몸을 감싼 후 잠자리에 드는 수면법이 소셜미디어(SNS)에서 주목받고 있다. 영국 데일리메일, 미국 뉴욕포스트 등은 23일(현지시간) 틱톡 등에서 애벌레처럼 자는 새로운 수면 트렌드에 사람들이 열광하고 있다고 보도했다. ‘어른 포대기’라 불리는 포대기에 머리부터 발끝까지 감싸고 태아 자세로 누워 자는 방식이다. 가능할 경우 파트너나 친구가 아기처럼 부드럽게 흔들어주면 좋다. 기이한 수면 자세의 옹호자들은 이렇게 하면 불안 완화, 자세 개선, 깊은 수면 등 건강상의 이점을 제공한다고 주장한다. 피부의 깊은 층에 있는 촉각 수용체를 자극해 긴장을 푸는 데 효과가 있다는 것이다. 실제로 특정 신경 세포가 활성화되면 평온한 느낌을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 틱톡에는 젊은 여성들이 침대에 눕기 전에 신축성 있는 천으로 자신을 껴안는 모습이 담긴 수백 개의 영상이 올라와 있다. 한 여성은 이 자세를 통해 오랜 불면증을 해결했다고 주장했다. 성인용 포대기는 몸 전체에 부드럽고 균일한 압력을 제공하는데 이는 심부 압력 자극(DTP·Deep Touch Pressure) 원칙에 따른다. DTP는 신경과학자인 진 아이레스가 1970년대에 제시한 감각 통합 이론에서 기인한 것으로 이는 신체가 외부 자극을 처리하고 그에 적절히 반응하는 방법을 연구한 이론이다. 이 방법의 보다 극단적인 버전은 이미 일본에서 확립된 치료법인 ‘오토나마키’가 있다. 직역하면 ‘어른 포대기’로 사람들이 머리부터 발끝까지 큰 천으로 감싸는 방법이다. 원래 산후 재활 치료의 일환으로 개발됐다. 출산 후 산모의 신체 유연성 개선과 근육 이완, 관절 통증 완화 목적에서 일반적인 신체적 긴장 완화 및 유연성 개선을 위한 방법으로 그 개념이 확장됐다. 이 수면법에 관심이 있다면 전문가들은 얇고 신축성이 있으며 통기성이 좋은 천을 사용할 것을 권장한다. 천이 머리를 덮고 한동안 감싸지기 때문에 공기 흐름이 중요하다. 또한 감싸고 긴장을 풀 수 있도록 도와줄 파트너나 친구가 필요하다. 다만 버지니아 코먼웰스 대학의 DTP 전문가인 스테이시 레이놀즈 박사는 “터치와 각성의 연관성은 잘 알려져 있다”면서도 “실제로 밤에 잠을 더 잘 자는 데 도움이 될 수 있는지는 아직 과학적으로 완전히 확인되지 않았다”고 말했다.

많은 사람은 세상의 이런저런 일들을 많이 겪은 노인들이 어떤 결정을 내릴 때 젊은 사람들보다 훨씬 신중할 것이라고 생각하는 경향이 크다. 과연 그럴까. 영국 실험 심리학자들이 다른 분야는 모르겠지만, 경제 분야에 있어서는 노인들이 청년들보다 훨씬 충동적이라는 재미있는 연구 결과를 내놨다. 영국 버밍엄대, 옥스퍼드대 공동 연구팀은 젊은 사람들보다 노년층이 재정 관리나 소비에 있어서 충동적인 경향이 더 크다고 밝혔다. 이 연구 결과는 심리학 분야 국제 학술지 ‘커뮤니케이션 심리학’ 9월 23일 자에 실렸다. 연구팀은 지연 보상과 자제력, 사회적 영향력이 나이에 따라 어떻게 변하는지 확인하기 위해 18~36세 남녀 76명과 60~80세 남녀 노인 78명을 대상으로 실험했다. 연구팀은 나이의 영향만 관찰하기 위해 실험 참여자들의 성별, 지능, 교육 기간을 조정하고, 특히 노인들은 신체적 정신적으로 건강한 이들만을 대상으로 했다. 연구팀은 실험 참가자들이 더 적은 금액을 받는 충동적 선택과 조금만 참게 되면 더 많은 금액을 받을 수 있는 절제된 선택 둘 중 하나를 고르도록 한 일종의 성인 맞춤형 변형 마시멜로 실험을 했다. 연구팀은 하나의 결정을 내릴 때마다 곧바로 돈이 지급했다. 이를 통해 참가자들이 자기 선택이 실제 결과로 즉각 나타날 수 있음을 인식하고 진정한 재정적 선호를 드러낼 수 있도록 했다. 일단 첫 결정을 내린 뒤, 참가자들은 의사결정을 먼저 한 다른 사람들의 선택을 관찰하도록 했다. 실제로는 컴퓨터로 만든 결정이지만, 실험 참가자들은 알 수 없었다. 컴퓨터가 내린 결정 중 하나는 즉각적이고 충동적인 옵션이고, 다른 결정은 지연된 더 절제된 옵션이다. 이 중 하나를 무작위로 보여준 뒤, 참가자들에게 다시 한번 결정을 내릴 기회를 제공했다. 연구팀은 1차 결정과 2차 결정을 정밀하게 분석해 참가자들의 재정적 선호가 다른 사람들에게 어떤 영향을 받는지도 평가했다. 실험 결과, 노인들은 사회적 영향에 더 민감하고, 특히 충동적인 사람의 결정에 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 첫 번째 결정에서 절제된 선택을 한 노인들이라도 충동적 옵션을 보게 되면 2차 결정에서 자신의 결정을 번복하는 경우가 많은 것으로 조사됐다. 반면 젊은 사람들은 타인의 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 충동적 옵션을 선택하는 것을 본 다음에도 원래 선호를 유지하는 경향이 강하다는 말이다. 재미있는 부분은 다른 사람의 감정에 공감하는 능력이 큰 노인들일수록 다른 사람의 영향을 더 많이 받고, 충동적 결정을 따르는 경우가 많은 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 패트리샤 록우드 버밍엄대 교수(인지 신경과학)는 “고령화 인구가 빠르게 증가하고 가짜 뉴스와 허위 정보가 넘쳐나는 시대에 이번 연구는 노화가 사람의 결정에 어떤 영향을 미치는지 보여준다 ”라며 “노인들이 젊은이들과 비교해 다른 사람들의 재정적 결정에 따라 영향을 쉽게 받을 수 있는 만큼 올바른 선택을 할 수 있도록 돕는 프로그램이 정부나 공공영역에서 시행될 필요가 있다”라고 말했다. 록우드 교수는 “소셜 미디어에서 높은 수준의 잘못된 정보가 난무하는 시대에 사회적 영향의 과학을 이해하는 것은 매우 중요하다”라고 덧붙였다.

고령화 사회로 빠르게 진입하면서 단순히 오래 사는 것을 떠나 건강하게 오래 사는 ‘무병장수’에 관한 관심이 높아지고 있다. 특히 나이 들어 나타나는 인지장애를 막기 위한 다양한 연구가 활발하다. 이런 가운데 채소, 과일, 생선 중심의 식사가 노인들의 인지장애 발생 위험을 낮춘다는 연구 결과가 나왔다. 미국 신시내티대 의대 연구팀은 MIND 식단이 인지 장애 위험을 낮춰준다고 21일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 9월 19일 자에 실렸다. MIND 식단은 낮은 당지수의 복합탄수화물 통곡물과 콩 등을 주요 열량과 단백질원으로 삼는 고혈압 예방 식단으로 알려진 DASH 식단과 치즈, 붉은 고기를 줄이고 채소와 달지 않은 과일, 생선을 많이 섭취하는 지중해식 식단을 결합한 것이다. 시금치, 케일 같은 녹색 잎채소를 비롯한 채소와 통곡물, 올리브유, 닭, 생선, 콩, 견과류, 그리고 여러 과일 중 베리류를 중요하게 생각하고, 주당 1회 이상 생선 섭취를 권장하는 것이 MIND 식단의 핵심이다. 연구팀은 평균 연령 64세의 남녀 1만 4145명을 대상으로 10년 동안 추적 관찰했다. 연구팀은 참가자들에게 1년 단위로 식단에 관한 설문지를 작성하도록 해, MIND 식단과 얼마나 일치하는지 분석했다. 하루에 통곡물 3회 이상, 주당 녹색 잎채소 6회 이상, 기타 채소 1일 1회 이상, 주당 베리류 2회 이상, 주당 생선 1회 이상, 주당 가금류 2회 이상, 주당 콩 3회, 하루에 견과류 5회, 주당 붉은 고기 4회 이하, 패스트푸드 및 튀긴 음식 1회 이하, 주당 올리브유 1회 이상, 하루 버터 및 마가린 1큰술 이하, 주당 단 음식과 빵 섭취 5회 이하, 하루 와인 1잔 등 항목당 1점을 부여해 12점 만점으로 했다. 연구팀은 식단 점수에 따라 9점 이상(상), 7점(중), 5점 이하(하) 세 그룹으로 나눴다. 연구팀은 연구 시작과 끝에서 사고력과 기억력을 비교했다. 참가자 중 인지 장애가 발생한 사람은 532명으로 식단 점수가 낮은 그룹에서 가장 많이 발생했다. 또, MIND 식단을 더 잘 따르는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 더 천천히 감소한 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 러셀 소여 신시내티 의대 교수(신경학·재활의학)는 “노인 인구 증가로 치매 환자가 늘어나고 있는 만큼, 인지 문제의 발달을 지연시키거나 늦출 수 있는 변화를 찾는 것이 중요하다”라며 “이번 연구는 식단에 변화를 줘 인지 문제 위험을 줄이거나 지연시킬 수 있다는 것을 보여준다”라고 말했다.

코로나19 확산 기간 사회적 고립이나 고독감이 건강에 미치는 영향에 관한 연구들이 많이 나왔다. 이 연구에 따르면 고독감이 심혈관 질환을 비롯한 각종 질병의 핵심 요인일 수 있다는 결론이었다. 이에 중국과 미국 의학자와 과학자들이 고독감이 실제로 질병을 유발하는지 유전학적으로 분석했다. 중국 광저우 의과대 부속 뇌병원, 수면·생체주기 의학 연구센터, 정신 신경과학 연구소, 광저우 남방 의과대 제2 임상의학부, 중산대 제3 부속병원, 광둥성 인민병원 정신보건센터, 미국 툴레인대 공중보건·열대의학부, 하버드대 공중보건대 공동 연구팀은 고독이 질병을 직접 일으키지는 않지만, 고독과 관련된 위험 요소를 관리하는 것이 장기적으로 건강 개선에 도움이 된다고 19일 밝혔다. 이 연구 결과는 행동 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동학’ 9월 17일 자에 실렸다. 사회적 고립은 객관적으로 혼자 있는 경우가 많거나 사회적 관계가 거의 이뤄지지 않는 것이며, 고독은 사회적 상호작용 수준이 원하는 것보다 낮을 때 발생하는 다소 주관적 감정이다. 고독은 우울증, 당뇨, 심혈관 질환 등 건강 문제와 연관된 것으로 알려졌지만, 명확한 인과 관계가 있는지는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 대표적인 보건 빅데이터로 알려진 영국 바이오뱅크의 47만 6100명 데이터를 분석했다. 연구팀은 평균 12.2년의 추적 관찰 기간 나타난 14개 카테고리, 56개 질병 간 연관성을 조사했다. 그 결과, 14개 질병 카테고리 중 13개와 56개 질병 중 30개에서 발병 위험을 높이는 것으로 나타났다. 고독과 가장 강하게 연관된 질병은 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 우울증, 불안증, 조현병, 만성 폐쇄성 폐 질환(COPD)으로 확인됐다. 여기에 연구팀은 고독과 관련된 30개 질병 중 26개에 대해 유전 데이터를 활용해 추가 분석했다. 심혈관 질환, 2형 당뇨, 만성 간질환을 포함한 26개 질병 중 유전학적 분석 결과, 20개 질병이 고독과 비 인과적 연관성을 보였다. 즉, 고독이 질병의 직접적 원인은 아니지만, 질환별로 질병을 예측하는 대리 지표가 된다는 의미다. 연구를 이끈 장지훌 광저우 의대 교수(유전역학)는 “이번 연구 결과는 건강 상태 개선을 위해서는 고독 관련 위험 요소를 해결하는 것이 중요하다는 것을 보여준다”라고 말했다.

특정 위치에 제어 가능한 전극 이식맞춤 전기자극 통해 뇌 활동 활성화 파킨슨·루게릭 운동 장애 개선 입증 뇌공학자와 신경과학자들이 뇌 자극을 통해 뇌·신경 세포의 손상과 파괴로 나타나는 불치병인 파킨슨병과 루게릭병 증상을 완화할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경외과, 신경과, UCSF 신경과학 연구소, UC버클리 생체공학과 공동 연구팀은 개인 맞춤형 신경 신호를 이용한 ‘적응형 심부 뇌 자극’(aDBS)으로 파킨슨병 환자의 운동 장애를 개선했다고 21일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메디슨’ 8월 20일자에 실렸다. 심부 뇌 자극(DBS)은 뇌의 특정 위치에 미세한 전극을 이식한 다음 주기적으로 전기자극을 줌으로써 뇌 활동을 억제하거나 활성화하는 치료 기법이다. 파킨슨병 같은 운동 장애가 나타나는 질병 치료에 주로 사용된다. 기존 DBS는 개별 환자의 활동이나 증상과는 상관없이 같은 강도와 주기로 뇌신경을 자극해 예상치 못한 부작용이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 그래서 최근에는 개별 환자의 신경 신호를 실시간 감지해 뇌 자극의 강도나 지속시간을 자동 조절하는 aDBS에 대한 관심이 높아지고 있다. 연구팀은 파킨슨병을 앓은 지 10~15년 된 환자 4명에게 뇌 신호 감지와 제어가 가능한 전극과 신경 자극기를 이식했다. 연구팀은 병원과 가정에서 환자의 뇌 활동을 주기적으로 측정하고 환자 스스로 작성한 운동 일지와 착용한 스마트워치로 증상을 관찰했다. 이를 통해 시상하핵과 운동피질에서 파킨슨병 활동 장애를 식별할 수 있는 뇌 신호를 구분하고 환자들에 따라 7~31개월 동안 aDBS를 실시했다. 그 결과 aDBS가 기존 DBS 치료법에 비해 운동 장애의 지속 시간은 물론 증상 정도를 절반 이하로 낮춰 실험에 참여한 환자들 모두 삶의 질이 높아진 것으로 확인됐다. 그런가 하면 UC데이비스, 매사추세츠 종합병원, 브라운대 의대 공동 연구팀은 뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI)로 루게릭병으로 불리는 근위축성측색경화증(ALS) 환자가 말을 할 수 있게 하는 기술을 개발했다고 이날 밝혔다. 이 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨’ 8월 15일자에 실렸다. 연구팀은 ALS 환자로 사지 마비와 함께 언어 장애까지 겪는 45세 남성 케이시 해럴을 대상으로 ‘브레인게이트’로 명명된 BCI 임상시험을 했다. 연구팀은 해럴에게 언어 관련 뇌 영역 ‘왼쪽 중심앞이랑’에 네 개의 마이크로 전극을 삽입해 생각을 컴퓨터에서 문장으로 만들어 소리로 출력할 수 있게 했다. 특히 연구팀은 ALS 진단을 받기 전 해럴의 음성 녹음 기록으로 인공지능을 훈련해 컴퓨터에서 나오는 음성이 그의 목소리와 비슷하게 만들었다. 그 결과 뇌를 자극한 지 30분~1.5시간 만에 해럴의 생각을 90.2%의 정확도로 재생하는 데 성공했다. 연구팀에 따르면 32주간 84회 이상 뇌 자극을 통해 해럴은 248시간 동안 대면 대화와 영상 통화에서 음성 BCI를 이용해 정확하게 원래 자기 목소리로 의사소통을 할 수 있었다.

우울증을 앓는 중년 여성의 조기 치매 발병 위험이 우울증이 없는 또래 여성보다 2배 이상 높다는 연구 결과가 나왔다. 서울대병원 강남센터 연구팀(유정은 가정의학과 교수·윤대현 정신건강의학과 교수·진은효 소화기내과 교수)은 우울증과 조기 치매의 연관성을 밝힌 보고서를 신경과학 분야 국제학술지인 ‘알츠하이머 리서치 앤 테라피(Alzheimer’s Research & Therapy)’ 최근호에 게재했다고 20일 밝혔다. 젊은 치매라고도 불리는 조기 치매는 65세 이전에 발생한 치매를 말한다. 연구팀은 2009년 국가건강검진 데이터를 기반으로 40~60세 여성 162만 1351명(폐경 전 94만 6931명·폐경 후 67만 4420명)을 9년간 추적 관찰했다. 그 결과 우울증이 있는 중년 여성은 우울증이 없는 여성에 비해 조기 발병 치매의 위험이 2.5배에서 2.7배까지 높아지는 것을 확인했다. 특히 초경 늦거나 폐경이 빨라 여성 호르몬에 짧게 노출된 여성일수록 위험도가 증가하는 것을 확인했다. 서울대학교병원 강남센터 가정의학과 유정은 교수는 “우울증이 동반된 여성, 특히 조기 폐경 등으로 인해 여성 호르몬 노출 기간이 짧은 경우 정신 건강 관리와 스크리닝을 통해 조기 치매를 예방해야 한다”고 강조했다. 조기 치매는 최근 발생빈도가 증가하고 있다. 국민건강보험공단에 따르면 조기 치매 환자 수는 2009년 1만 7772명에서 2019년 6만 3231명으로 10년 만에 약 3.6배 증가했다. 연구진은 향후 추가 연구를 통해 우울증과 치매 간의 연관성을 명확히 밝히고, 예방·치료 전략을 개발할 계획이다.

SF영화나 소설, 드라마 등에서는 투시력이나 독심술, 염동력을 쓰는 초능력자가 심심찮게 등장한다. 사실 이런 능력들은 현실에서 타인이 무슨 생각을 하는지 알고 싶어하거나 자신이 원하는 대로 타인을 움직이고 싶어하는 사람들의 욕망을 반영한 것이라 하겠다. 이 책은 실제로 타인을 지배하거나 통제하고 싶어했던 인류의 어두운 역사를 날것 그대로 보여 준다. 저자는 미국의 저명한 정신의학자로 나치 전범들의 정신을 분석한 ‘악의 해부’를 쓴 조엘 딤스데일 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 정신의학과 교수다. 책장을 넘길수록 한글 제목과 영어 원제가 절묘하게 들어맞는다는 생각이 든다. 원제인 ‘Dark persuasion’은 음침하고 어두운 설득 정도로 해석할 수 있다. 여기서 소개되는 각종 세뇌 방법과 발전 과정을 보면 세뇌의 역사는 인류의 어두운 면을 그대로 보여 주는 것 같다. 인간으로 하여금 자유 의지에 반해 다른 생각을 갖도록 만드는 것은 아무리 좋은 의도에서 시작됐더라도 분명 어두운 신념이 밑바닥에 깔려 있다. 우리 사회에서 세뇌라는 단어가 처음 등장한 것은 한국전쟁 때였지만 다른 사람을 통제하고 조작하는 방법이 적용된 것은 중세 종교재판 때부터였다. 현대에 들어서는 군 또는 정보기관이 적과의 전쟁에서 승리하기 위해, 사이비 종교 지도자들이 새로운 신도를 끌어모으기 위해, 심지어 범죄자들까지도 정보를 캐고 자기 마음대로 조종하기 위해 고문이나 심문, 수면 박탈, 행동 조건화, 사상 주입, 진실 약물 등의 방법을 사용했다. 과거에는 공포라는 감정을 이용한 원시적 방법으로 세뇌했다면 현대에는 은밀하고 기만적이며 세련된 방법을 쓴다고 저자는 지적한다. 바로 인터넷, 소셜미디어(SNS)와 함께 뇌신경과학, 행동과학의 발달이 영향을 미친다는 것이다. 셰익스피어가 “소문은 사람들의 귀를 거짓 보고로 틀어막는 것”이라고 한 것처럼 현대인들은 인터넷과 SNS 때문에 훨씬 빠르게 거짓 정보로 머릿속이 채워지게 됐다. 잠들기 전까지 스마트폰과 SNS를 놓지 못하고 있다면 한번쯤 의심해 볼 수도 있다. 누군가가 어두운 마음으로 나를 세뇌하려 하는 것 아니냐고 말이다.

일론 머스크 테슬라 최고경영자의 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크가 두 번째 환자의 머리에 컴퓨터 칩을 성공적으로 이식했다고 밝혔다. 뉴럴링크는 신체 손상을 입어 팔다리를 쓰지 못하는 사람이 전자 기기를 사용하도록 두뇌에 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’(BCI)를 이식하는 기술을 개발하고 있다. 4일(현지시간) 로이터 통신에 따르면 지난 2일 팟캐스터 렉스 프리드먼의 팟캐스트에 출연한 머스크는 첫 번째 환자와 비슷하게 척추 손상을 입은 두 번째 환자의 뇌에 성공적으로 BCI를 이식했다고 말했다. 동전 하나 크기인 BCI는 데이터 처리칩과 배터리, 통신 장치가 들어있는데 이 장치는 뇌에서 일어나는 전기신호 패턴을 분석해 생각이나 시선만으로 휴대전화나 컴퓨터를 작동할 수 있다. 머스크는 두 번째 환자의 뇌에 이식된 임플란트 칩 전극(전기 신호를 전달하거나 감지하는 장치) 가운데 400개가 작동하고 있다며 “전극도 많고,잘 작동하고 있다”고 했다. 이어 그는 “뉴럴링크가 생각만으로 간단한 컴퓨터 인터페이스를 조작하게끔 하는 것 이상으로 뛰어난 능력을 제공할 수 있다”며 “(이 기술을) 사람들에게 초능력을 줄것”이라고 했다. 그는 뉴럴링크의 기술이 인간에게 독수리적인 시각을 넘어 실명을 회복하고 일부 신경 장애를 치료할 것이라고도 주장했다. 다만 머스크는 수술 시기, 환자의 인적 사항 등 구체적인 내용은 밝히지 않았다. 머스크는 “징크스를 만들고 싶지는 않지만 두 번째 임플란트는 매우 잘 된 것 같다”고 했다. 뉴럴링크는 지난 1월 말 사지마비 환자 놀런드 아르보씨를 대상으로 첫 번째 임상시험을 했다. 지난 3월에는 아르보씨가 손발을 움직이지 않고 마우스 커서를 조작해 온라인 체스 두는 모습을 생중계로 내보내도했다. 그러나 이후 환자 뇌에 이식한 케이블 85%가 뇌에서 이탈한 것으로 확인됐다. 아르보씨의 뇌가 면역 방어 반응을 보이며 이식한 센서를 밀어낸 것이 원인으로 지목됐다.

인터넷이 활성화되기 전인 1990년대 이전에 학창 시절을 보낸 사람이라면 책장 한쪽을 차지하고 있는 백과사전을 기억할 것이다. 학생들이 있는 가정이라면 큰돈을 주고 백과사전 전집을 사기도 했다. 2000년대 이후 포털 사이트가 등장하면서 정보를 쉽게 접하게 되면서 지식의 저장과 전달에 핵심적 역할을 했던 백과사전은 컴퓨터에 자리를 내주고 골동품이 됐다. 그런데, 최근 추억을 되살리는 자연과학 백과사전이 출간됐다. ‘피디아(Pedia) A-Z’ 시리즈(한길사)는 ‘꽃’, ‘뇌’, ‘나무’, ‘버섯’ 4가지 소재를 대상으로 과거 백과사전처럼 ㄱ부터 ㅎ까지, A부터 Z까지 잡다한 지식을 쏟아 넣은 것이 아니라 전문가들이 엄선한 키워드 100여개를 알파벳 순서대로 정리했다. 가장 치명적인 버섯의 독에서 출발해 서로 비슷한 식물의 꽃과 잎을 구분하고, 지구에서 가장 높은 나무를 살펴보고, 오징어와 개구리가 신경과학에 얼마나 크게 이바지했는지 등 약 50컷의 삽화와 함께 흥미로운 이야기, 생태학, 생물학, 민족학, 역사학은 물론 생활 팁까지 알려주고 있다. 인간의 삶과 떼놓을 수 없는 아름다움의 상징인 ‘꽃’은 역사에도 깊은 흔적을 남겼다. ‘Tulipomania’(튤립광) 항목에서는 17세기 유럽을 휩쓴 튤립 투기는 세계 최초로 거품경제를 일으켜 네덜란드의 금융 경제를 무너뜨렸음을 알려주고, ‘Rosy periwinkle’(일일초) 항목에 따르면 열대와 아열대 지방의 정원에서 관상용으로 널리 재배되는 일일초 속 알칼로이드 성분은 아동 백혈병 환자의 생존율을 10%에서 90%로 높여 암 치료의 새 역사를 열었음을 보여준다. ‘뇌’ 편은 수천 년 동안 의사와 철학자들을 매혹하고 혼란스럽게 한 1.4㎏의 신체 기관인 뇌와 신경의 경이로움을 한데 모아 보여준다. 뇌과학의 역사를 보면 충격적이고 공포스러운 이야기로 가득 차 있다. ‘Frontal Lobe’(전두엽) 항목은 단순히 전두엽의 기능 대신 충격적인 사실을 보여준다. 미국 제35대 대통령 존 F. 케네디의 누나 로즈메리 케네디는 지적 장애와 감정 폭발이 심해지면서 23살에 뇌엽절제술을 받아 전두엽이 제거되면서 평생 말하지도 걷지도 못하게 됐다. ‘나무’ 편에서는 나무의 생태, 역할, 나무와 인간 이야기를 이해하기 쉽게 83개의 주제어로 구성했다. ‘버섯’ 편은 모든 것을 분해하는 균이라는 유기체가 지구상에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 알려준다. ‘Santa Claus’(산타클로스) 항목에 따르면 라플란드 지역에서는 샤먼이 고객을 방문할 때 순록이 끄는 썰매를 타고 다니는데, 눈이 많이 오는 지역이라 문 대신 굴뚝을 통해 고객의 집을 들어갔다고 한다. 당시에는 선물이 아니라 민간요법이나 개인적 충고 따위를 남기고 떠났다고 한다. 전문적인 내용이고 백과사전임에도 두껍지 않고 크기도 작고, 항목별로 길지 않고 내용도 어렵지 않아 휴대하고 다니면서 틈틈이 읽을 수 있다는 장점까지 있다. ‘나무’를 저술한 조안 말루프 미국 솔즈베리대 생물학과 명예교수는 “이번 시리즈는 지식을 완성하기 위해서가 아니라, 일상생활의 피곤함에 주춤한 지식욕을 자극하기 위한 것”이라고 설명했다.

단국대학교는 대학원 인공지능융합학과 김동재 교수가 뉴욕대 웨이지마(Wei Ji Ma) 교수, 룩셈부르크대 하이코 슈(Heiko Schutt) 교수와 공동으로 인공지능 연구에 활용되는 뇌의 학습 원리를 새롭게 규명했다고 16일 밝혔다. 인공지능 연구는 뇌의 학습 원리를 모방해 많은 정보를 효율적으로 처리하는 형태로 발전하고 있다. 기존 학계에서는 지각과 학습은 같은 뇌에서 일어나지만, 다른 원리로 작동된다고 알려져 있다. 김 교수 연구팀은 뇌의 지각과 학습은 같은 원리로 작동하고 이 메커니즘을 활용해 인공지능의 성능을 높일 수 있음을 밝혔다. 뇌를 구성하는 신경세포인 뉴런은 외부 정보를 지각하는 과정과 학습으로 나눈다. 학습을 담당하는 뉴런은 가장 높은 보상이 예측되는 행동을 선택해 정보 받아들인다. 이를 강화학습이라 한다. 기존 학계에선 두 이론의 연결점이 없었다. 김 교수 연구팀은 쥐와 원숭이 실험을 통해 지각과 학습 뉴런의 데이터 값을 분석했다. 학습을 담당하는 도파민 뉴런 값이 지각을 담당하는 뉴런과 같이 효율 코딩 가설로 구성된 것을 검증했다. 김 교수는 지각과 학습은 다른 원리로 작동되고 연결점이 없다는 기존의 통념을 뒤집은 것이다. 김 교수는 “인간의 뇌와 같이 강화학습 원리는 현재 인공지능에 널리 사용되고 있다”며 “새롭게 규명한 알고리즘을 인공지능 연구에 적용하면 보다 적은 에너지와 전력으로 더 많은 정보를 처리할 수 있게 된다”고 설명했다. 이번 연구는 신경과학 분야 국제 저명 학술지 ‘네이쳐 뉴로사이언스(Nature Neuroscience, IF: 25.0)’에 6월 19일 자로 온라인 게재됐다. 논문명은 “Reward prediction error neurons implement an efficient code for reward”이다.

아버지가 스트레스에 시달리면 태어날 자녀가 불안, 우울증을 겪을 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 싸이포스트는 국제학술지 ‘분자 정신의학’(Molecular Psychiatry)에 게재된 연구 결과를 5일(현지시간) 보도했다. 싸이포스트는 연구 결과 “만성 스트레스는 정자의 유전 물질을 변화시켜 자손의 행동에 변화를 일으킬 수 있다”고 전했다. 호주 멜버른대의 플로리 신경과학 및 정신 건강 연구소의 연구진은 임신 전 부계 스트레스가 미래 세대의 행동에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 것을 목표로 실험을 진행했다. 연구진은 쥐를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 만성 스트레스를 모방하기 위해 4주 동안 식수에 코르티코스테론(스트레스 호르몬)을 넣었고 대조군은 일반 식수를 투여했다. 연구진은 이전에 정자에 있는 작은 비암호화 RNA의 스트레스 관련 변화가 자손의 불안과 같은 행동을 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다. 그러나 이 과정에서 긴 비코딩 RNA의 역할은 불분명했다. RNA 또는 리보 핵산은 유전자의 코딩, 해독, 조절 및 발현에 필수적인 분자로 단백질 합성을 통제하기 위해 DNA에서 지시를 전달하는 메신저 역할을 한다. 변화의 영향을 테스트하기 위해 연구진은 코르티코스테론 처리 그룹과 대조군 모두에서 긴 비코딩 RNA를 수정된 쥐 난자에 주입했다. 그렇게 해서 탄생한 새끼들은 불안, 우울증, 사회적 지배력 및 매력을 평가하기 위해 다양한 행동 테스트를 받았다. 그 결과 눈에 띄는 행동적 차이가 나타났다. 아빠가 스트레스를 받았던 새끼들은 빛-어둠 상자의 밝은 영역에서 더 많은 시간을 보냈는데 이는 불안과 같은 행동이 증가했음을 시사한다. 또 더 많은 우울증 증세를 보였으며 스트레스를 받지 않고 태어난 대조군에 비해 움직이지 않는 시간이 더 길었다. 연구진은 또한 아빠가 스트레스를 받았던 새끼들은 체중이 증가해 태어난 것도 발견했다. 이는 스트레스를 받은 정자가 초기 신체 성장에도 영향을 끼칠 수 있음을 시사한다. 연구에 참여한 앤서니 해넌 박사는 “우리의 연구가 쥐를 대상으로 했기 때문에 인간 정자에서도 일어나는지 긴급히 알 필요가 있다”면서도 “인간의 정자가 쥐와 비슷한 배열의 긴 비코딩 RNA를 가지고 있다”고 설명했다.

어린아이를 키우는 부모들은 육아 프로그램이나 육아 관련 서적에서 아이들에게 ‘안 돼’라는 말을 쓰지 말라는 조언을 자주 듣는다. 안 돼라는 말을 자주 듣게 되면 세상만사에 대해 부정적 견해를 갖기 쉬워지기 때문이라는 것이다. 그런데, 어른들에게 ‘안 돼’ 또는 ‘노’라는 말은 오히려 대상에 대한 부정적 인식을 완화한다는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴욕대 심리학과, 프랑스 고등사범학교, 독일 튀빙겐대, 프랑크푸르트 에른스트 스트륑만 신경과학 연구소 공동 연구팀은 ‘아니다’, ‘안 된다’는 부정이 포함된 문장은 의미를 반전시키는 것이 아니라 완화한다고 2일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 31일 자에 실렸다. 광고에서 법률 서류에 이르기까지 많은 소통 도구에서 부정 표현은 문구에 대해 명확한 이해를 감추기 위해 의도적으로 쓰이는 경우가 많다. 이 때문에 인공지능의 대규모 언어 모델에서도 부정이 포함된 문장을 해석하는 데 어려움을 겪는다. 인간이 언어를 사용하면서 부정적 단어들을 사용해 긍정 의미를 끌어내는 것처럼 단어들의 조합으로 새롭거나 복잡한 의미를 만들어 낸다. 그렇지만, 이런 과정이 어떻게 일어나고 상대가 어떻게 받아들여지는지 명확히 설명되지 않았다. 이를 밝혀내기 위해 연구팀은 실험 참가자들이 부정이 포함된 형용사 구문을 읽고 1점에서 10점 척도로 의미를 평가하도록 했다. 예를 들어 ‘정말 좋지 않다’ 또는 ‘정말 정말 좋다’라는 문장을 보고 1점(매우 나쁘다)부터 10점(매우 좋다)의 척도로 점수를 매기도록 했다. 이는 사람들이 부정이 포함된 문구를 부정이 없는 문구와 반대 의미로 해석하는지처럼 의미의 인식도를 측정하기 위한 것이다. 그 결과, 연구팀은 사람들이 부정이 없는 문구보다 부정이 포함된 문구를 해석하는 데 더 오랜 시간을 쓰는 것을 확인했다. 복잡성이 커질수록 부정이 의미 처리 속도를 늦추고 완화한다는 것을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 예를 들어 ‘덥지 않다’라는 문장을 보면 처음에는 ‘덥다’와는 완전히 반대쪽인 ‘춥다’에 가깝다고 해석했지만, 시간이 지날수록 ‘덥지 않다’를 중간 정도의 선선하다는 의미로 받아들이는 것이 관찰됐다는 것이다. 연구팀은 참가자들이 실험을 받는 동안 뇌자도(자기뇌파검사·MEG) 검사를 실시했다. 문구 해석 실험에서처럼 ‘춥다’, ‘덥다’와 같은 부정이 포함되지 않은 단순 표현보다 ‘덥지 않다’와 같이 부정 표현이 들어간 문구를 보면 뇌의 활동이 더 빨라지는 한편 실제 의미를 보다 완화해 받아들이는 것으로 나타났다. 독일 에른스트 스트륑만 신경과학 연구소 소장을 맡고 있는 데이비드 푀펠 뉴욕대 교수(신경과학)는 “이번 연구로 부정 단어가 우리 뇌에서 어떻게 작용하는지, 뇌가 의미의 미묘한 변화를 어떻게 해석하는지 알 수 있게 됐다”라면서 “부정 의미의 단어들은 사고의 극단을 완화하는 역할을 하는 것으로 확인됐다”고 말했다.

최근 인터넷에서 사람 두 명의 목을 잘라 머리를 통째로 떼어낸 뒤 한 명의 머리를 다른 한 명의 몸에 이식해 봉합하는 영상이 화제를 모으고 있다. 1일(현지시간) 뉴욕타임스 등 여러 외신을 종합하면 미국 스타트업 ‘브레인브릿지’(BrainBridge)는 최근 “사지마비 등 질병이나 장애를 가진 환자 머리를 뇌사 상태인 기증자 몸에 그대로 이식하는 기술을 개발했다”며 수술 과정을 그래픽으로 구현한 8분짜리 영상을 유튜브와 엑스(X·옛 트위터) 등에 공개했다. 수술 전 환자와 기증자는 모두 냉각 상태에 들어가고, 로봇 팔이 두 사람의 몸에서 머리를 떼어내더니, 장애를 가진 환자의 머리를 뇌사 상태인 기증자 몸에 이식해 봉합하는 시연 영상은 조회수 1000만회를 넘어섰다. 회사 측은 “모든 수술 과정은 AI 시스템에 의해 통제돼 신경과 근육의 정확한 연결이 이뤄질 수 있다”라며 “뇌와 척수가 옮겨져 건강한 몸을 가질 수 있으며, 기억과 의식은 유지된다”고 주장했다. 브레인브릿지의 머리 이식 로봇 개발팀을 이끄는 하셈 알 가일리는 “생명을 위협받는 상황에 맞서 싸우는 사람에게 혁신적인 해결책을 제공하는 것”이라며 8년 내 첫 번째 수술이 가능할 것이라고 주장했지만 전문가들은 신경다발 연결 자체가 어려울뿐더러 수술 이후 부작용 위험성이 높아 성공 가능성은 낮다며 실현 가능성에 의문을 표했다.또한 수술 로봇이 개발된다고 해도 윤리적 문제로 규제당국의 허가를 받기 어려울 것이라고 입을 모았다. 영국 국가보건의료서비스(NHS) 외과 의사 카란 랑가라잔 박사는 “머리 이식 수술에서 모든 신경이 무사히 연결되더라도 수술 후 하나라도 빠지면 환자는 즉사할 수 있다”며 “게다가 이식 거부 반응을 막기 위해 평생 약물 치료를 해야 한다”고 말했다. 킹스칼리지 런던대 신경과학 전문가 아마드 알 클레이파트 박사도 “이 수술은 뇌의 작동 방식을 과도하게 단순화한 것”이라고 지적했다. 한편 20세기 초부터 과학자들은 여러 방식으로 머리 이식술을 시도해 왔다. 1908년 미국 생리학자 찰스 거스리는 개의 머리를 다른 개의 목 밑 부분에 접합하는 데 성공했다. 머리가 두 개가 된 개는 합병증으로 인해 접합수술 7시간 만에 안락사됐다. 이후 1954년 러시아 외과의사 블라디미르 데미코프는 개의 상체를 다른 개의 상체에 이식하는 데 성공했다. 머리가 둘, 다리가 여섯 개였던 실험 개는 수술 후 29일 동안이나 생존하기도 했다. 이후 2013년 이탈리아의 세르지오 카나베로가 인간을 대상으로 수술할 수 있다고 나섰다. 그는 2017년 두 구의 시신으로 머리 이식을 진행했으며 18시간 동안의 수술을 통해 척추, 신경, 혈관을 모두 재연결했다고 주장했다. 이후 척수성근위축증을 앓던 남성이 그의 수술을 받겠다고 나섰지만 막대한 치료비를 지불 할 후원자가 나타나지 않아 실제 수술까지 이어지지 않았다.