30대 A씨는 최근 들어 70대 친정어머니의 건망증이 심해졌다고 느낀다. 한 시간 전에 들은 내용을 기억하지 못하고 다시 묻거나 종종 가스 밸브를 잠그지 않는다. 가끔 약속을 잊고, 약속이 있다고 알려줘도 오히려 신경질을 낸다. 코로나19 유행으로 2년 넘게 운동도 못 다니고 친구들과의 교류도 줄어든 영향이 아닐까 A씨는 짐작했다. 일상생활에 큰 문제가 없다고 여겨 무심히 넘겼던 A씨는 어머니가 치매가 아닐까 걱정하기 시작했다. 단어가 잘 떠오르지 않거나 계산을 하기 어려워지고, 외출한 뒤 물건을 한 가지씩 빠트리는 증상을 호소하는 이들을 주변에서 쉽게 찾을 수 있다. 대부분 당장 일상생활에 큰 문제가 없고 의사소통이 가능한 상황에선 대수롭지 않게 여기곤 한다. 하지만 전문가들은 증상이 반복적으로 나타나고 예전보다 단기 기억력이 현저하게 떨어질 경우 치매 초기를 의심해 봐야 한다고 말한다. ●잊은 것을 스스로 먼저 알면 건망증 치매는 기억력 장애를 비롯해 집중력·언어능력·계산능력 등 인지 기능이 떨어져 일상생활을 유지하기 어려운 상태가 되는 상태를 가리킨다. 중앙치매센터가 지난 4월 발간한 ‘대한민국 치매 현황 2021’에 따르면 2020년 65세 이상 노인 813만명 가운데 83만명이 치매 진단을 받았다. 고령층 10명 중 1명이 치매를 앓고 있는 셈이다. 노인 인구가 늘어나면서 2030년에는 65세 이상 치매 환자가 136만명, 2040년엔 217만명에 달할 것으로 예측된다. 치매는 원인에 따라 증상이 조금씩 다르다. 치매를 유발하는 대표적인 질환인 알츠하이머병은 타우 단백질 등 이상 단백질이 뇌 속에 쌓이면서 뇌 신경세포가 죽는 퇴행성 신경질환이다. 기억력 저하나 언어 장애 등 증상이 긴 시간에 걸쳐 서서히 악화하기에 초기에는 본인이나 가족들이 증상을 알아차리기 어렵다. 반면 치매의 또 다른 원인으로 꼽히는 혈관성 치매는 크고 작은 뇌혈관이 반복적으로 막혀 뇌조직이 손상되면서 발생하는데, 증상이 비교적 급격하게 악화되거나 계단식으로 악화된다. 알츠하이머병 환자 30%는 혈관성 치매를 동반한 혼합성 치매를 보인다. 김어수 세브란스병원 정신건강의학과 교수는 “뇌의 가장 앞부분인 전두엽에 먼저 기능 이상이 발생하는 전두엽 치매나 혈관성 치매는 성격이 바뀌거나, 우울증이나 언어 장애가 먼저 나타나기도 한다”면서 “치매의 대부분인 알츠하이머병은 기억력이 먼저 나빠질 수 있다”고 설명했다. 이 때문에 기억력이 뚜렷하게 저하되는 경도인지장애는 치매가 아니라고 방심하지 말고 유의 깊게 살펴야 한다. 여러 연구에 따르면 경도인지장애로 진단을 받은 환자의 10%는 1년 뒤 치매로 진단받고, 6년 이내에 80%가 치매로 진행된다. 상태가 호전되는 경우도 있기에 정확한 진단을 받고 치매로의 진행을 막기 위해 적극적으로 노력하는 게 중요하다.●단 음식 피하고 채소·단백질 많이 섭취 그렇다면 건망증과 경도인지장애는 어떻게 구분할까. 노화의 한 현상인 건망증은 여러 가지 일을 한번에 기억해야 할 때 용량이 부족해 일시적으로 잊어버리는 것을 가리킨다. 기억을 잊는 증상이 갑자기 나타났다가 회복된다는 점에서 증상이 서서히 악화되는 치매와 차이가 있다. 김희진 한양대학교병원 신경과 교수는 “잊어버린 것을 본인이 먼저 알면 건망증이고, 남이 먼저 알면 치매나 경도인지장애를 의심해야 한다”면서 “건망증의 경우 스스로 메모를 하면서 가능한 한 잊어버리지 않으려고 노력하지만 치매 초기인 경도인지장애는 기억력이 나빠지는 것을 자신이 모르거나 부인한다”고 덧붙였다. 치매 예방을 위해서 규칙적인 운동이나 금연, 금주처럼 기본적인 건강 수칙을 지키는 게 도움이 된다. 한번에 격렬하게 장시간 운동을 하는 것보다는 매일 40분씩 땀이 살짝 날 정도로 운동을 하는 편이 낫다. 비만뿐만 아니라 저체중도 모두 인지 기능에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 단 음식은 피하고 야채나 단백질이 많은 음식을 섭취할 것을 권한다. ●젓가락질·음식 씹기도 뇌 자극에 좋아 사회활동이나 여가 활동도 늘리는 게 좋다. 친구나 가족, 친척을 한 달에 한 번 보면 치매 위험이 15%, 매일 보면 40% 정도 낮아진다고 알려졌다. 독서를 하거나 신문을 읽고, 외국어 등 새로운 것을 배우는 활동도 인지 기능을 유지하는 데 효과적일 수 있다. 젓가락질을 하고 음식을 씹는 저작운동만으로도 뇌에 좋은 자극을 줄 수 있다. 그러나 무엇보다 중요한 것은 긍정적인 삶의 태도라고 전문가들은 조언한다. 우울감은 기억력을 떨어뜨리고, 스트레스나 걱정이 많은 사람일수록 알츠하이머병에 걸릴 가능성이 높다. 뇌에도 적절한 휴식이 필요하다. 치매 진단을 받은 경우 약물 치료가 중요하다. 경증 치매일 때는 인지 기능을 가능한 한 유지하고 말기 치매를 늦추기 위해서다. 우리나라에 많은 혈관성 치매는 약물 치료로 증상이 호전될 수 있고, 치매 환자의 40%가 겪는 우울증 등도 약물 치료로 조절할 수 있다. 가능한 한 빨리 인지기능개선제를 복용하고 중단하지 않는 것도 관건이다. 당장은 효과가 느껴지지 않더라도 약을 끊으면 1년 뒤 인지기능이 크게 떨어지고 다시 약을 쓰더라도 약의 효과가 떨어지게 된다. ●최근 인지 기능 개선 비약물 치료 많아 이진산 경희대병원 신경과 교수는 “약물치료는 질병의 경과를 완화해 일상생활을 오래 유지하는 데 의의가 있다”면서 “최근에는 인지 기능을 개선하기 위한 비약물 치료 활동도 많아지고 있다. 치매 진단을 받고 자포자기하는 환자들이 적지 않지만, 치매는 관리할 수 있는 병”이라고 강조했다. 65세 이상 노인에게만 치매가 나타나는 것은 아니다. 초로기 치매는 45~65세에 발병하고 노인성 치매보다 증상이 조금 더 빠르게 악화된다. 부모나 형제 가운데 치매 환자가 있거나 각종 성인병 등이 있다면 초로기 치매가 발병할 위험이 상대적으로 높다. 습관적으로 과음할 경우 뇌세포가 파괴돼 알코올성 치매로 이어질 수도 있다.

국내 연구진이 냄새 분자를 이용해 와인까지 정확하게 감별해 낼 수 있는 인공지능 전자코를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 기계공학과 공동 연구팀은 사람의 후각 신경세포를 모방한 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 뒷면 표지 논문으로 실렸다. 인공지능(AI)를 이용한 후각 인식 시스템은 높은 정확도로 기체 분자를 인식할 수 있는 수준까지 올라갔다. 그렇지만, 많은 장치들이 중앙처리장치(CPU)와 메모리가 분리된 컴퓨터 장치와 소프트웨어를 기반으로 하기 때문에 전력 소모량이 높다. 이 때문에 모바일 형태나 사물인터넷(IoT)에는 사용할 수 없다. 사람이나 동물의 생물학적 후각 시스템은 감각 세포 자체에서 스파이크 형태로 감각 신호를 전달하고 뇌에서 병렬적으로 처리한다. 특히 병렬 방식으로 처리하기 때문에 전력 소비가 적다. 연구팀은 금속산화물 기반 가스 센서와 뉴런 소자를 이용해 기체를 인식해 전기적 신호로 만들어 정보를 처리할 수 있는 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다. 뉴로모픽 컴퓨터 칩은 사람의 뇌 신경세포(뉴런)와 연결부위(시냅스)를 모방해 저전력으로 빠르게 정보를 처리할 수 있는 장치이다.이번 뉴로모픽 반도체 모듈을 이용해 유해가스를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 와인을 구분할 수 있는 소믈리에 전자 코를 만들었다. 특히 여러 가지 기체 분자가 섞여 독특한 향을 만들어 내는 와인은 구분하는 것이 어렵지만 이번에 개발된 소믈리에 전자 코는 와인을 정확하게 분류해 내는 것을 확인했다. 이번 연구를 주도한 한준규 카이스트 전기및전자공학부 연구원은 “뉴로모픽 반도체 모듈이 적용된 전자코는 환경 모니터링, 음식 모니터링은 물론 헬스케어 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

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.

국내 연구진이 뇌 속에 있는 별세포 내 물질 때문에 알츠하이머 치매의 주요 증상이 나타난다는 사실을 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동 연구팀은 뇌 속 반응성 별세포의 요소회로가 활성화되면서 치매를 진행시키고 기억력 감퇴를 일으킨다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 6월 23일자에 실렸다. 별세포(astrocyte·성상교세포)는 뇌 세포 절반 이상을 구성하는 별 모양의 비신경세포이다. 아밀로이드 베타, 염증 같은 독성물질이 뇌에 생기면 이를 분해하는데 그 과정에서 별세포의 크기와 기능이 변한다. 이렇게 외부 자극으로 변하는 별세포를 ‘반응성 별세포’라고 한다. 반응성 별세포는 주변 정상 신경세포에 악영향을 미친다. 지금까지 알츠하이머 치매는 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 쌓이기 때문으로 알려졌다. 그렇지만 많은 임상실험에서 아밀로이드 베타를 제거해도 중증 치매가 지속되는 것이 관찰됐다. 이 때문에 아밀로이드 베타 단백질 제거만으로는 치매를 치료할 수 없다고 밝혀졌다. 이에 연구팀은 알츠하이머 치매의 다른 원인을 찾아 나섰다. 연구팀은 반응성 별세포가 세포 내 미토콘드리아에 존재하는 특정 단백질을 발현시키고, 억제성 신경전달물질 가바를 만들어 기억력을 감퇴시킨다는 것을 알아냈다. 간에는 암모니아를 비롯해 신체에 유해한 물질을 걸러내고 찌꺼기를 만들어 내는 요소회로가 존재한다. 연구팀은 소변의 주성분인 요소를 만들어 내는 이 요소회로가 별세포에도 존재한다는 것을 밝혀냈다.연구팀은 뇌의 별세포가 독성물질인 아밀로이드 베타를 처리하면서 요소 양이 늘어난다는 것을 확인했다. 실제 알츠하이머 환자에게서도 별세포의 요소회로가 활성화되는 것이 관찰됐다. 또 알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용한 실험을 통해 요소회로가 작동할 때 ODC1이라는 물질이 나타나는 것을 억제하면 생쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 이창준 IBS 인지 및 사회성연구단장은 “이번 연구는 반응성 별세포 요소회로와 알츠하이머 치매의 관계를 새로 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “반응성 별세포의 요소회로를 이루는 ODC1 효능과 독성에 대한 추가 연구를 거쳐 새로운 알츠하이머 치료제를 개발할 계획”이라고 말했다.

해양미세조류인 스피룰리나에서 치매 개선 성분을 추출하는 기술이 개발돼 제품화에 들어갔다. 해양수산부는 스피룰리나에서 기존 추출물보다 인지기능 개선 효능이 최대 50% 이상 증가한 해양바이오 소재 개발을 완료하고 식품 및 건강기능식품 업체인 네추럴웨이에 관련 기술을 이전했다고 25일 밝혔다. 한국해양과학기술원은 스피룰리나에서 뇌의 신경세포 보호 활성 효능을 보이는 ‘SM70EE’를 추출했다. 70대 이상 인지기능 저하 환자 180명을 대상으로 두 차례에 걸쳐 효능을 분석한 결과, SM70EE를 3개월 이상 지속 섭취한 환자는 미섭취 환자에 비해 시각기억, 시지각작업기억, 어휘력 등이 30~50% 이상 개선됐음을 확인했다. 한국해양과학기술원은 인지능력 개선 기능성을 가진 스피룰리나 추출물 제조방법에 관한 기술 이전 계약을 약 1억 7000만원 규모로 체결했다. 현재 식품의약품안전처는 인지기능 개선 효능을 가진 스피룰리나 추출물에 대한 개별인정원료 평가 절차를 진행 중이다. 스피룰리나는 면역·항산화, 항염증 활성 기능을 가진 건강기능성 식품 원료로 활용되고 있다. 해수부는 “이번 기술이전에 따라 스피룰리나 추출물을 활용한 인지기능 개선 관련 제품 출시가 기대된다”며 “노화에 따른 인지능력 등 경도인지장애에 도움이 될 것으로 예상하고 있다”고 밝혔다.

공상과학영화에선 혈액을 교체해 젊음을 되찾는다거나 다른 사람처럼 된다는 내용이 자주 등장한다. 사실 젊은 피가 노화를 막아 줄 것이라는 속설은 흡혈귀 전설부터 시작해 오랜 세월 이어져 내려오고 있다. 인류 역사상 최악의 연쇄살인마인 헝가리의 바토리 에르제베트(15 60~1614) 남작 부인은 젊은 사람의 피가 미모와 청춘을 유지시켜 줄 것이라는 망상에 사로잡혀 영지 주변에 사는 소녀들을 납치해 죽인 뒤 피를 받아 마시거나 욕조에 피를 모아 목욕을 했다고 한다. 이렇게 죽인 소녀들이 1568명이나 됐다. 귀족 소녀들까지 제물로 삼았다가 헝가리 황실 근위대에 꼬리를 잡혀 종신금고형을 선고받고 결국 감옥에서 미쳐서 죽었다. 그런데 젊은 피나 체액을 주입했을 때 의학적 효과가 일부 있다는 연구가 최근 심심찮게 나오고 있다. 2014년 미국 하버드대 의대 연구팀은 젊은 쥐에서 추출한 피를 늙은 쥐에게 수혈해 근육과 뇌가 젊어지는 ‘안티 에이징’ 효과를 확인했다는 연구 결과를 내놨다. 2017년에는 스탠퍼드대 의대 연구팀이 인간 신생아의 제대혈에서 추출한 혈장을 늙은 쥐에게 주입한 결과 기억력과 판단력 같은 뇌 기능이 전반적으로 향상됐다는 연구 결과를 과학저널 ‘네이처’에 발표했다. 이들은 지난해 12월에도 운동을 많이 한 생쥐의 혈액을 게으른 생쥐에게 주입하면 운동을 한 것과 똑같은 효과를 갖게 된다는 사실을 확인하고 네이처에 연구 결과를 공개했다. 2017년과 2021년 안티 에이징 연구를 수행했던 스탠퍼드대 의대 토니 와이스 코리 교수(신경학)는 독일 자를란트대 의대, 헬름홀츠 약리학 연구소, 미국 팰로앨토 보훈연구소, 스웨덴 예테보리대, 살그렌스카대학병원, 영국 런던대 연구진과 함께 어린 생쥐의 뇌척수액을 늙은 생쥐에게 투여하면 뇌 기능 전반이 회복된다고 15일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 5월 12일자에 실렸다. 노화는 신체적 기능뿐만 아니라 인지기능까지 떨어뜨려 치매나 퇴행성 신경질환의 발병 위험을 높인다. 뇌척수액은 뇌세포에 영양소, 신호전달 물질, 성장인자를 제공해 혈액 속 혈장과 같은 역할을 신경계에서 한다. 연구팀은 젊은 혈장이 항노화 기능을 갖고 있다는 기존 연구 결과를 근거로 뇌척수액이 뇌의 노화 과정에서 비슷한 역할을 할 것으로 기대했다. 이에 연구팀은 생후 10주 지난 어린 생쥐의 뇌척수액을 생후 18개월 된 늙은 생쥐의 뇌에 주입한 뒤 인지기능 변화와 신경회로 활성 정도를 관찰했다. 그 결과 젊은 생쥐의 뇌척수액은 희소돌기아교세포를 만드는 전구세포 활동을 증가시키는 것이 관찰됐다. 이 전구세포는 나중에 희소돌기아교세포가 돼 기억과 학습을 관장하는 해마의 신경세포를 보호한다. 나이가 들면 희소돌기아교세포 전구세포가 줄어들면서 해마 보호 기능이 약화돼 기억력 저하와 인지기능 약화 같은 퇴화 현상이 나타나는 것이다. 또 뇌척수액 속 ‘Fgf17’이라는 성장인자가 인지기능의 핵심 요소이자 잠재적 회춘 인자라는 사실을 연구팀은 밝혀냈다. 나이 든 생쥐의 척수액 속 Fgf17 성분은 젊은 생쥐보다 현저하게 낮은 것이 관찰됐다. 젊은 뇌척수액을 주입하면 Fgf17도 증가하면서 늙은 쥐의 기억력이 향상되고 손상된 뇌 세포 회복 속도도 빨라지는 것이 확인됐다. 코리 교수는 “뇌는 나이가 들어도 바뀔 수 있는 여지가 있고 기능 개선 방법도 있다”며 “이번 연구는 젊은 생쥐의 뇌척수액에 포함된 성장인자가 늙은 생쥐의 신경세포 기능을 복원시킬 수 있는 요소 중 하나라는 것을 제시했다는 데 의미가 크다”고 밝혔다.

뇌출혈에 의한 심정지로 치료 중인 영화배우 강수연(55)씨가 사흘째 의식을 회복하지 못하고 있다. 강씨는 지난 5일 심정지 상태로 병원에 옮겨졌으며 뇌출혈 진단을 받고 의식이 없는 상태로 서울 강남의 한 병원 중환자실에서 치료 중이다. 수술 여부는 상태를 좀 더 지켜본 뒤 결정될 것으로 알려졌다. 7일 강수연의 매니지먼트를 맡은 에이플래닛 엔터테인먼트는 “강수연 배우는 현재 뇌출혈로 병원에서 치료를 받고 있다”면서 수술 여부와 관련해서는 “현재 경과를 지켜보고 있다. 배우의 쾌유와 안정을 기원해 주시기를 간곡히 부탁드린다”고 밝혔다. 부산국제영화제 “강수연 전 집행위원장 쾌유 빌어” 부산국제영화제(BIFF)도 강씨의 쾌유를 빌었다. 강씨는 2015~2017년 부산국제영화제 공동 집행위원장을 맡아 국내 영화계 발전에 이바지했다. 부산국제영화제는 영화제 명의의 입장문을 내고 “전날 안타까운 소식을 접하고 무거운 마음으로 현재 상황을 지켜보고 있다”면서 “강수연 전 집행위원장님의 쾌유와 빠른 안정을 기원하며, 많은 분들이 마음을 함께해주시기를 바란다”고 밝혔다.뇌경색·뇌출혈·뇌동맥류 등 다양…정기적인 검사 중요해 강수연씨의 안타까운 투병을 계기로 뇌혈관질환에 대한 관심이 부쩍 높아졌다. 뇌혈관 질환은 큰 틀에서 ‘뇌졸중’으로 불린다. 뇌혈관은 정상적인 뇌 활동에 필요한 산소와 영양분을 공급하는 혈액 통로다. 혈관이 막히거나 터지면 뇌 일부가 다치고 심각한 합병증이 나타난다. 뇌세포는 매우 약해서 뇌혈관이 막히는 순간부터 1분에 200만개 신경세포가 죽어간다. 특히 혈관을 통해 산소와 영양분을 온몸에 원활히 공급하지 못하면 생명까지 위험해진다. 뇌경색은 동맥경화증에 의한 혈관 협착과 심장 등에서 떨어진 혈괴(피떡)가 뇌혈관을 막아 발병한다. 대표적인 증상은 사지마비를 비롯해 감각·발음장애다. 눈에 띄는 증상은 몸 한 쪽에만 마비 증상이 생기는 것이다. 뇌 뒤쪽 혈관에 뇌경색이 발생하면 어지럼증과 균형감각 이상, 발음장애, 시야장애, 물체가 두개로 나뉘어 보이는 복시 증상이 나타날 수 있다. 대부분의 오른손잡이 환자는 뇌경색이 발생하면 말을 알아듣지 못하거나, 하지 못하는 언어장애 증상으로 이어질 수 있다.뇌혈관에 혈전 안 생기도록 운동하고, 술·담배 멀리해야 치료법은 뇌동맥류 수술이다. 부풀어 오른 혈관 부위에 더는 문제가 발생하지 않도록 하는 ‘뇌동맥류 경부 결찰술’이 대표적이다. 혈관 내 색전술로도 뇌동맥류를 치료할 수 있다. 이 치료법은 머리를 절개하지 않고 뇌동맥류를 치료할 수 있다. 뇌혈관질환을 예방하려면 혈관에 혈전(피떡)이 생기지 않도록 올바른 생활습관을 기르는 게 중요하다. 혈관에 혈전이 생기지 않도록 예방하려면 규칙적으로 운동을 해야 한다. 과식을 하지 않고, 담배와 술도 멀리한다. 약물치료는 혈전 주성분인 혈소판이 뭉치는 것을 막기 위해 항혈소판제(아스피린)를 복용한다. 다만 출혈성 부작용이 생길 수 있어 고위험 환자에게만 예방 목적으로 복용하는 것을 권장한다.

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.

뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터지는 뇌졸중은 심할 경우 사망에 이르거나 치료의 골든아워를 놓칠 경우 뇌손상으로 인해 평생 신체장애를 안고 살아야 하는 질환이다. 국민건강보험공단 통계에 따르면 국내 전체 사망원인 4위, 단일 질환으로는 1위로 나타났다. 문제는 뇌졸중 발생시 뇌세포를 보호할 수 있는 마땅한 치료제가 없다는 것이다. 이에 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과, 계명대 의대 약리학교실 공동 연구팀은 분자모델링을 통해 생체 호르몬인 ‘에리트로포이에틴’(EPO) 구조를 변형시킨 물질을 만들어 부작용을 최소화한 뇌졸중 치료제 후보물질을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘레독스 바이올로지’에 실렸다. EPO는 적혈구 생성에 관여하는 호르몬으로 저산소 상태에서도 뇌를 포함한 다양한 조직에서 세포 보호 효과를 갖고 있다. 이에 많은 과학자들이 EPO나 EPO재조합체의 신경세포 보호기능을 활용한 뇌졸중 치료제 개발을 시도했지만 과도한 적혈구 생성이나 종양 유발 같은 부작용이 관찰됐다. 이에 연구팀은 분자모델링을 통해 EPO 수용체에 결합하는 EPO 핵심부위인 EPO 나선구조에 존재하는 여러 아미노산을 바꿔 다양하게 구조를 변형시켰다. 이런 방식으로 선별된 펩타이드 유사체들을 약물 후보물질로 합성해 실험한 결과 세포보호 효과를 갖고 산화스트레스에서 신경세포 보호효과를 보이는 한편 활성산소 생성을 억제하는 물질을 찾아냈다. ‘ML1-h3’로 이름 붙여진 뇌졸중 치료제 후보물질을 허혈성 뇌손상이 발생한 동물에게 투여했을 경우 신경세포 사멸을 막아 뇌손상을 억제하는 것을 발견했다. 또 적혈구 과다생성 같은 혈액학적 부작용도 관찰되지 않았다. 문제일 DGIST 뇌과학과 교수는 “이번 연구는 생체 호르몬 활성 메커니즘 이해를 바탕으로 생체 호르몬의 여러 기능을 분리해 조절하는 접근법을 통해 부작용 없는 뇌졸중 치료제를 개발할 수 있게 했다”며 “추가 연구를 통해 부작용 없는 뇌졸중 치료물질을 개발해 환자에게 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

파킨슨병은 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 도파민 신경세포가 어떤 이유에서인지 줄어들면서 나타나는 파킨슨병은 근육 강직, 운동기능 저하 등 증상을 시작으로 걸음을 걷기 어려워지고 일상생활을 수행하기 어려워진다. 이와 함께 일주기 리듬 교란으로 수면 장애가 발생하고 이 때문에 오후에 불안, 우울 같은 정서적 난조를 겪는 경우가 많다. 일몰증후군이라는 이런 증상은 치매환자의 20%도 앓고 있는 증상으로 알려져 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌과학과 연구팀은 파킨슨병 일몰증후군과 일주기 생체시계의 관계를 분자차원에서 처음으로 밝혀내고 이를 치료할 수 있는 표적을 찾았다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴로테라퓨틱스’에 실렸다. 그동안 일몰증후군과 같은 파킨슨병의 정서질환에 대한 메커니즘은 거의 밝혀지지 않았다. 연구팀은 파킨슨병을 유발시킨 생쥐를 관찰한 결과 사람과 똑같이 해가 뜨는 특정시간대에 불안증, 우울증이 나타나는 것이 확인됐다. 이 때 일주기 생체시계를 조절하는 유전자(REV-ERBα)의 길항제 SR8278을 생쥐에게 투여한 결과 일반 생쥐들처럼 일주기 리듬을 회복해 불안증, 우울증을 치료할 수 있다는 것도 밝혀냈다. 연구를 이끈 김경진 DGIST 교수는 “이번 연구는 그동안 생명과학 분야에서 풀리지 않는 문제로 남아있던 파킨슨병의 일몰증후군이 일주기 분자생체시계 교란과 분자적 연결고리를 밝혀냈다는 점에 의미가 크다”며 “이번에 발견한 신규 약물은 파킨슨병 정신장애 치료제 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

영화 ‘디어헌터’, ‘택시드라이버’, ‘람보’ 등에는 베트남전쟁 참전 군인들이 전쟁 당시 겪은 참혹한 경험 때문에 삶이 피폐해진 모습들을 묘사하고 있다. 실제 전쟁 뿐만 아니라 지진, 화산폭발, 화재 등 대형 재난재해를 겪거나 사고 같은 심각한 사건을 경험한 사람들은 당시 상황에 대한 기억이 반복되면서 공포감과 고통을 느끼게 되고 정상적인 생활에 어려움을 겪게 된다. 이른바 외상후스트레스장애(PTSD)이다. 적지 않은 사람들이 PTSD에 고통스러워 하고 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 연구를 시도하고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 PTSD 치료 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 미국 예일대 의대 정신과학과, 한국 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 공동 연구팀은 동물실험을 통해 PTSD 치료제 작동 메커니즘을 처음으로 규명했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 4월 14일자에 실렸다. 현재 PTSD 환자를 위해 인지행동치료 같은 정신신경과 치료, 우울증 약물치료가 병행되고 있지만 호전율은 50%에 불과하다. 또 PTSD 치료제가 개발되고 있지만 치료 메커니즘이 명확하지 않은 상황이다. 연구팀은 지난해 12월부터 임상시험 2단계에 들어간 PTSD 치료제 ‘NYX-783’을 이용해 생쥐실험을 했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격과 소음에 지속적으로 노출돼 공포기억이 만들어지도록 했다. 24시간이 지난 뒤 NYX-783를 주입해 변화를 관찰했다. 그 결과 변연하 내측 전전두엽 내 흥분성 신경세포의 소단위체 단백질들이 활성화되는 것이 확인됐다. 칼슘 이동 이온통로를 활성화시켜 신경기능을 조절하는 BDNF단백질 발현을 유도해 신경세포 가소성을 늘리고 결국 공포기억을 억제하는 것이 관찰됐다. NYX-783은 수컷 생쥐 뿐만 아니라 암컷에서도 PTSD 완화 효과를 보였다. 연구를 이끈 이보영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 PTSD 치료제의 분자적 기전을 최초로 규명함으로써 PTSD 치료제 개발을 위한 이론적 토대를 마련했다”며 “여러 접근법을 적용해 다른 기전의 후보물질들을 구축해 PTSD 뿐만 아니라 다양한 정신신경과 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

루게릭병은 치매, 파킨슨병과 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환으로 꼽힌다. 루게릭병은 ‘근위축성측색경화증’이라는 병명처럼 운동 신경세포만 퇴화되고 파괴되면서 근육이 약화되고 서서히 몸이 굳어가는 질환이다. 다른 퇴행성 뇌질환들처럼 정확한 발병원인이 파악되지 않아 치료방법도 없는 상황이다. 이런 가운데 한국기초과학지원연구원, 순천향대 의료과학과, 한국뇌연구원 치매연구그룹 공동 연구팀은 루게릭병을 유발시키는 단백질과 작동 메커니즘을 밝혀내 루게릭을 비롯한 퇴행성 뇌신경질환 치료제 개발 가능성을 높였다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘디벨롭먼트 셀’에 실렸다. 루게릭병 환자 신경세포에서는 ‘퍼스’를 비롯해 비정상적 단백질들이 응집돼 세포질에 과다하게 축적되며 이것들이 신경세포를 손상시키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 퍼스 단백질 응집체를 조절하는 ‘글루타치온 전이효소’(GSTO)라는 물질을 찾아냈다. 연구팀은 루게릭병과 똑같은 증상을 유발시킨 초파리에게 GSTO를 주입해 관찰했다. 그 결과 신경과 근육 연결 접합부 손상, 행동 퇴행이 나타났던 초파리들에게서 루게릭병 증상이 완화되는 것이 관찰됐다. 또 루게릭병을 일으킨 생쥐의 신경세포에도 GSTO를 주입한 결과 퍼스 단백질이 축적되는 것을 억제한다는 것이 관찰됐다. 이성수 기초과학지원연구원 박사는 “이번 연구 성과는 루게릭병 발병 메커니즘에 대한 이해를 높이고 신규 체료제 개발을 위한 새로운 전략에 도움을 줄 것”이라며 “실제로 후속 연구를 통해 유인원 같은 고등동물 모델에 적용해 효과적인 루게릭병 치료제 개발에 나설 것”이라고 말했다. 연구팀은 고령동물생육시설, 3차원 홀로토모그래피, 발광-형광 전임상분자영상시스템 등 첨단 광학영상 분석장비를 이용해 퇴행성 신경질환 발병 메커니즘을 추가로 연구할 계획이다.

무게 약 1.4㎏, 신경세포 약 1000억개, 이것들을 연결해 주는 시냅스 100조개가 있는 신체 기관이 바로 ‘뇌’다. 뇌는 우주, 심해와 함께 과학계 마지막 탐구 영역으로 남아 있다. 뇌신경과학 연구가 활발해지면서 뇌에 대한 수수께끼가 하나둘 풀리고 있다. 달리기를 할 때 출발선에 서 있다가 신호와 함께 전력 질주를 하고, 신호등이 빨간불일 때는 멈춰 있다가 초록불이 켜지면 일제히 움직인다. ‘당연한 것 아냐’라고 생각할 수도 있겠지만 뇌과학 측면에서 본다면 두 상황 모두 뇌는 출발 호각소리나 초록불이란 특정 신호까지 실행(움직임)을 억제하고 있는 것이다. 미국, 영국, 호주, 중국, 네덜란드 등 5개국 과학자들은 계획을 외부 신호에 맞춰 실행할 수 있게 하는 뇌 신경망을 처음으로 발견했다고 20일 밝혔다. 이 연구에는 미국 하워드휴즈 의학연구소, 막스플랑크 플로리다 뇌과학연구소, 베일러의대, 국립정신보건연구소(NIMH), 앨런 신경역학연구소, 영국 런던대(UCL), 호주 퀸즐랜드대 뇌연구소, 중국 남방과기대, 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 소속 생물학자와 신경과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 3월 15일자에 실렸다. 움직임을 제어하는 뇌 운동 피질은 움직임을 계획하는 단계와 실행하는 단계의 활동 패턴이 전혀 다르다는 것은 알려져 있었지만 무엇이 이런 패턴 전환을 가져오는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 수염을 건드린 뒤 특정 신호를 주면 오른쪽 먹잇감을 핥도록 하고, 수염을 건드리지 않고 신호만 주면 왼쪽을 핥도록 훈련시켰다. 연구팀은 실험을 하면서 생쥐의 뇌파를 측정했다. 실험 결과 신호를 받아 운동 계획을 실행할 때는 중뇌, 시상, 대뇌피질을 이어 주는 신경회로가 작동한다는 사실을 확인했다. 빛을 이용해 특정 신경회로를 통제할 수 있는 광유전학 기술로 이번에 발견한 신경회로 일부를 차단한 뒤 똑같은 실험을 했다. 신경회로 일부에 이상이 생기면 신호를 받아도 핥는 행동을 하지 않거나 신호를 받기 전에 핥는 행동을 하는 등 계획-실행 이상현상을 보이는 것이 관찰됐다. 카렐 스보보다 미국 하워드휴즈 의학연구소 교수는 “이번 연구로 운동 장애를 겪는 사람이 특정 상황을 신호로 여겨 운동 기능이 일시적으로 정상화되는 ‘역설적 운동신경증’을 설명할 수 있게 됐다”고 말했다. 하버드대 진화생물학과, 뇌과학연구센터 연구팀도 비슷한 연구를 수행해 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 3월 15일자에 발표했다. 악기 연주나 자전거 타기, 수영 같은 운동은 어릴 적 배워 놓으면 오랜 시간이 지난 뒤에도 금세 익숙하게 한다. 하버드대 연구팀은 흔히 ‘몸이 기억한다’고 하는 이런 학습 패턴에 대해 뇌는 어떤 식으로 작동하는지 의문을 품었다. 연구팀은 생쥐로 실험한 결과 복잡한 새로운 동작은 대뇌 운동피질-기저핵을 통해 학습된 뒤 시상을 거쳐 저장된다는 사실을 확인했다. 대뇌 운동피질이 손상되면 새로운 동작을 배우는 데 시간이 오래 걸리기는 하지만 학습은 가능하다. 그렇지만 기저핵이나 시상과 연결이 끊어질 경우는 학습한 동작을 다시 수행하지 못한다는 사실도 연구팀은 새로 확인했다. 스테판 볼프 메릴랜드대 교수(약리학)는 “이번 연구들은 뇌의 각 부위가 어떻게 학습과 실행을 통제하는지를 보여 주고 있다”며 “파킨슨병 같은 운동장애와 외상이나 뇌졸중 등으로 인한 뇌 부상의 환자들을 치료하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

코로나19를 가볍게 앓는 경우에도 기억 및 후각 등과 관련된 뇌 부위의 회백질이 감소하는 등 구조적 변화가 일어난다는 연구 결과가 나왔다. 7일(현지시간) BBC방송 등에 따르면 영국 옥스퍼드대 그웨나엘 두오드 교수팀은 국제학술지 ‘네이처’에서 코로나19 확진자 401명과 비감염자 384명의 뇌 자기공명영상(MRI)을 비교한 결과 코로나19를 경증으로 앓은 사람들도 뇌 회백질의 양이 감소하고 뇌의 노화 현상이 빨라지는 것으로 나타났다고 밝혔다. 뇌의 신경세포는 대부분 회백질에 분포해 있다. 연구 대상이 된 참여자들은 2012년 시작된 영국 건강 데이터베이스 사업 ‘바이오뱅크’(UK Biobank)에 참여한 51∼81세 노장년층이었고, 코로나19 환자 401명은 2020년 3월부터 2021년 4월 사이에 코로나19에 확진된 사람들로 입원 치료를 받은 15명 외에는 모두 경증이었다. 연구진은 코로나19 감염 전과 감염 4.5개월 후 이들의 뇌를 MRI로 촬영해 비교하고, 이를 비슷한 연령과 건강 상태, 흡연 여부, 사회경제적 배경 등을 가진 비감염자들과 비교했다. 그 결과 감염자는 기억·후각 관련 부위의 회백질 양이 비감염자보다 많이 감소한 것으로 나타났다. 건강한 사람의 경우 나이가 들면서 해마다 0.2~0.3% 감소하는 것이 정상이지만, 코로나19 확진자들은 회백질이 비감염자들보다 0.2~2% 더 많이 감소한 것으로 확인됐다. 코로나19 확진자들의 뇌에서는 냄새 및 기억과 관련된 영역인 안와전두피질과 해마곁이랑의 회백질 두께가 얇아지는 등 확진 후 4~5개월까지 다양한 변화가 나타났다. 또 후각피질 영역의 손상과 뇌 크기의 전반적 감소 경향 등도 보였다. 치매와 관련해 인지장애를 진단하고 뇌 기능 및 정보처리속도를 측정하는 신경심리 검사방법인 ‘선 추적 검사’(Trail Making Test)에서는 회백질이 많이 감소한 사람일수록 성적이 좋지 않은 것으로 나타났다. 두오드 교수는 “경증 환자들까지 뇌에 변화가 분명하게 나타난다는 데 매우 놀랐다”면서 영향은 대부분 후각 관련 부위에 나타나고 있지만 그 이유는 명확하지 않다고 말했다. 이어 “뇌에서 관찰된 비정상적 변화들은 대체로 후각 상실과 관련된 것으로 보여 시간이 흐르면서 후각을 회복하면 뇌 변화도 줄어들 것으로 보인다”며 “향후 변화는 1∼2년 후 다시 참가자들의 뇌를 촬영해 분석하면 이를 정확히 알 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 코로나19와 관련 없이 수집된 뇌 데이터를 코로나19 유행 이후에 추적한 데이터를 통해 비교할 수 있었다는 점에서 의미가 있다는 평가를 받았다. 이 연구에 참여하지 않은 에든버러대 뇌임상연구센터 앨런 카슨 박사는 “뇌가 감염 자체가 아니라 면역이나 염증, 혈관, 심리·행동 변화 등의 영향을 받은 것일 수 있다”며 “이 연구가 보여준 것은 신경 변화 측면의 영향일 뿐 코로나로 인한 인지변화 메커니즘을 설명해주지는 못한다”고 지적했다. 연구 저자들 역시 “회백질의 손실과 조직 손상 증가가 기억에 문제를 일으키는지 여부는 아직 확인되지 않았다”고 인정했다.

죽어서 사라져야 할 세포가 살아남아 무한 증식하면 ‘암’이 발생한다. 또 비정상적으로 신경세포가 사멸될 경우 파킨슨병이나 치매가 발병한다. 국내 연구진이 세포가 살고 죽는 것을 결정하는 핵심 물질을 발견했다. 가천대 의대 연구팀은 세포의 생존과 사멸이라는 세포의 운명을 결정하는 핵심인자를 찾아내고 이를 활용한 약물개발을 할 때 필요한 핵심 메커니즘을 규명했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘세포사멸과 분화’에 실렸다. 사멸 세포는 세포 표면에 ‘잡아먹어줘’(eat-me) 신호를 표시해 대식세포나 호중구 같은 탐식세포가 쉽게 제거할 수 있도록 한다. 탐식세포는 유해한 외부 물질이 신체 내에 침투하거나 수명이 다한 세포조직을 파괴하는 역할을 하는데 탐식세포 장애가 발생하면 감염과 염증이 자주 일어나 만성질환의 원인이 된다. 신체에서 사멸 세포를 신속하게 제거하는 것은 세포 내 잠재적 염증반응와 항원, 자가면역반응을 억제하는 것으로 알려져 있다. 지금까지는 세포 내 생체막 주요 성분인 인지질 중 포스파티딜세린(PS)이 사멸 세포 표면으로 노출돼 대식세포의 ‘eat-me’ 신호로 작용하는 것으로 알려져 있었다. 그렇지만 연구팀은 포스포이노시톨 포스페이트(PIP)도 대식세포 작용의 핵심 물질이라는 점을 밝혀냈다. PIP의 7종 중 PI(3,4,5)P3가 세포막 안에서는 세포 성장을 촉진하는 신호전달기능을 하는데 세포막 밖으로 나올 경우는 세포 사멸을 표시해 작용한다는 것이다.오병철 가천대 의대 교수는 “이번 연구는 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심인자의 숨겨진 연결고리를 찾음으로써 자가면역질환, 암, 대사질환 연구에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 설명했다.

뇌를 연구하는 물리학자, 방송에서 자주 등장해 대중에게 가장 익숙한 과학자로 알려진 정재승 교수가 이끄는 연구팀이 생각만으로 로봇팔을 자유롭게 움직일 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 정재승 교수팀은 생각만으로 로봇팔을 높은 정확도로 원하는 대로 움직일 수 있는 ‘뇌-기계 인터페이스’(BMI) 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 컴퓨터 과학 분야 국제학술지 ‘어플라이드 소프트 컴퓨팅’ 2022년 3월호에 실렸다. 생각과 의도만으로 로봇이나 기계를 움직이게 만드는 BMI 기술은 최근 급속도로 발전하고 있다. 실제로 사지마비 환자들에게 적용해 일부 효과를 얻은 연구들도 있다. 그렇지만 뇌파는 개인차가 크고 단일 신경세포에서 신호를 읽는 것이 아니라 넓은 영역에 있는 신경세포 집단의 전기적 신호특성을 해석해야 하는데 그 과정에서 잡음이 크다는 한계점이 있다. 그 때문에 손 뿐만 아니라 팔까지 원하는 방향으로 움직이하게 만드는 기술의 정확도는 높지 않다. 연구팀은 로봇 팔 조종 방향에 대한 의도를 뇌 활동만으로 인식하는 인공지능 모델을 개발하고 3차원 공간에서 24개 방향을 90% 이상의 정확도로 정교하게 해석하는 시스템을 개발했다. 기존 고사양의 하드웨어가 필요한 인공지능 기술과는 달리 낮은 사양의 하드웨어에서도 AI학습이 가능하도록 해 스마트 모바일 기기에서도 폭넓게 응용할 수 있도록 했다. 연구팀은 축적 컴퓨팅 기법을 이용해 개인의 뇌파 신호의 중요 특성을 인공신경망이 자동으로 학습해 찾을 수 있도록 했다. 또 유전자 알고리즘으로 최적의 뇌파 특성을 효율적으로 찾을 수 있게 시스템을 설계했다.이번 연구에서 만들어진 BMI 인공지능 모델은 3차원 공간에서 각각 8가지 방향, 총 24가지 방향으로 움직일 수 있으며 실제 뇌파 해석을 통해 로봇팔을 움직이는 시뮬레이션 결과 평균 90%(90.9~92.6%)의 정확도를 보인 것으로 확인됐다. 이번 기술은 사지마비 환자나 사고로 팔을 잃은 환자를 위한 로봇팔 장착 및 제어는 물론 메타버스, 게임, 엔터테인먼트 애플리케이션(앱) 등 다양한 시스템에 적용이 가능할 것으로 전망된다. 연구를 이끈 정재승 카이스트 교수는 “뇌파로 로봇팔을 구동하는 기존의 BMI 시스템들은 대부분 고사양 하드웨어가 필요해 실시간 응용을 하거나 스마트 기기 등으로 적용이 어려웠다”며 “이번 기술은 90~92%의 정확도로 움직일 수 있도록 해 메타버스나 스마트기기 앱에서도 쉽게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

코로나19 후유증으로 타는 냄새조차 맡지 못한 부모를 2살 아기가 구했다. 28일(이하 현지시간) 워싱턴포스트는 불 난 집에서 제일 먼저 위험을 감지한 ‘가족의 영웅’ 네이슨 달(2)을 소개했다. 지난 15일, 미국 텍사스주 포트워스시 외곽 와이즈카운티의 작은 마을 앨보드에서 주택 화재가 발생했다. 불은 삽시간에 번졌고, 6년간 일가족의 보금자리였던 집은 겨우 뼈대만 남았다. 그래도 다행인 것은 인명 피해가 전혀 없었다는 점이다. 모두, 이 집에 살던 2살 아기 네이슨 덕이다. 이날 새벽 4시 30분쯤, 단잠에 빠져있던 카일라 달(28) 부인은 아들이 깨우는 소리를 들었다. 부인은 “침대로 온 아들이 발을 두드리더라. 처음에는 잠옷을 벗겨달라는 줄 알았다”고 밝혔다. 하지만 부인이 아들 쪽으로 고개를 돌렸을 때, 눈앞은 시뻘건 불길과 연기로 가득했다.네이슨은 “엄마, 뜨거워요(Mama, hot)”라는 말을 반복했다. 괜한 잠투정이 아니라, 집에 불이 났다는 걸 알리러 온 것이었다. 부인은 “아들이 기침하며 뜨겁다고 내 발을 두드렸다. 애들을 데리고 무조건 여기서 빠져나가야겠다는 생각밖에 안 들었다”고 설명했다. 부인은 남편과 함께 네이슨 등 자녀 다섯 명을 데리고 가까스로 불 난 집을 탈출했다. 일가족 7명이 탈출하자마자 불길은 집 전체를 휘감았다. 잠잠하던 화재경보기는 그제야 위험을 알렸다. 부부는 코로나19 후유증으로 미각과 후각을 상실했다. 두 사람 모두 집 안을 가득 채운 연기 냄새를 맡지 못한 이유다. 게다가 정기 점검에서는 멀쩡했던 화재경보기까지 하필 이날 오작동했다. 하마터면 일가족 모두 목숨을 잃을 뻔한 것이다.부인은 “막내아들 네이슨은 원래 형과 같이 잔다. 그런데 불이 난 날 몸이 좋지 않아서 부부 침실과 이어진 거실에 재웠다. 우리는 냄새를 못 맡아 불이 난 줄도 몰랐는데, 네이슨이 화염으로 가득 찬 거실을 빠져나와 침실로 왔다. 기적이다. 신의 은총이다”라고 감격스러워했다. 이어 “우리 가족이 6년간 산 집이 한순간에 잿더미가 됐다. 차 두 대도 전소됐다. 모든 것이 사라졌다. 앞으로 험난한 삶이 이어질 것이다. 하지만 네이슨이 아니었다면 우리는 이미 이 세상 사람이 아니었을 것이다. 막내아들이 우리를 살렸다. 자신은 물론 가족 모두를 구했다”고 기특해했다. 임시거처를 마련하기 위해 인터넷 모금함을 설치한 이들 가족은 다음 주말 막내아들을 위해 작은 파티를 열 생각이다. 부인은 “아들은 아직 자신이 무슨 일을 했는지 잘 모르는 것 같다. 하지만 자신에게 쏟아지는 많은 관심은 즐기고 있다”고 웃어 보였다.텍사스주에서는 꼭 1년 전에도 비슷한 사고가 있었다. 지난해 1월 텍사스주 와코 지역 한 가정집에서는 코로나19로 후각을 상실한 일가족 3명이 불이 난 집에서 잠을 자다 겨우 탈출했다. 일가족은 잠시 집에 신세를 지고 있던 친척 소녀 덕에 목숨을 건졌다. 소녀는 그 집에서 유일하게 코로나19에 걸리지 않은 사람이었다. 최근 미국 유전자 분석 기업 ‘23앤드미’ 연구에 따르면, 코로나19에 걸렸던 사람 6만 9841명 중 4만 7298명이 냄새나 맛을 잘 느끼지 못하는 것으로 나타났다. 지난해 국제학술지 ‘셀’(Cell)에 발표된 논문에 따르면, 코로나19로 인한 후각 장애는 바이러스가 ‘지지세포’를 감염시키기 때문으로 드러났다. 콧속 비강에는 냄새를 감지하는 후각상피가 있다. 후각상피는 후신경세포, 지지세포, 기저세포 등으로 구성돼 있다. 후신경세포는 냄새를 신경 신호로 뇌에 전달하며 지지세포는 이런 후신경세포를 지지한다. 독일과 벨기에, 미국 공동연구팀은 코로나19 바이러스가 이 지지세포를 감염 시켜 후각 장애가 일어나는 것으로 분석했다.

1970년대 미국에서는 베트남전 참전 후 귀국한 군인들 중에서 우울증과 불안장애를 겪거나 과도한 폭력성향을 보이는 이들이 증가했다. 이전까지는 전투피로증으로 알려져 있지만 베트남전 이후 정신과학계에서는 ‘외상후스트레스장애’(PTSD)라는 신경정신과질환으로 구분하기 시작했다. PTSD는 전쟁 뿐만 아니라 대형사고, 자연재해를 만나거나 가정 및 학교폭력, 학대 등으로 인해 심각한 사건을 경험한 뒤 나타나는 것으로 알려졌다. 충격적이고 잊고 싶은 기억이 반복적으로 떠오르면서 정상적인 사회생활을 방해하고 알콜중독이나 우울증, 조현병 등으로 발전될 가능성이 크다. 이 때문에 많은 과학자들은 잊고싶은 충격적인 기억을 지울 수 있는 방법을 연구하고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 잊고 싶은 공포기억을 조절할 수 있는 새로운 방법을 찾았다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 연구진은 뇌신경회로 내 억제성 시냅스 기능이 공포기억 형성에 관여하고 이를 조절할 수 있는 단백질을 발견했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘생물 정신과학’ 지난해 12월 31일자에 실렸다. PTSD는 남성 20명중 1명, 여성은 10명중 1명 꼴로 경험하는 의외로 흔한 신경질환이다. 그렇지만 현재는 인지행동치료와 선택적 세로토닌 재흡수 차단제 계통의 우울증 약물치료가 병행되고 있을 뿐 PTSD를 직접 치료할 수 있는 방법은 없다. 연구팀은 기억에 관여하는 해마 안쪽 흥분성신경세포에서 특정 단백질의 활성을 조절할 수 있는 생쥐를 이용해 실험을 했다. 그 결과, IQSEC3라는 단백질 활성을 억제하면 해마 신경세포의 억제성 시냅스 숫자, 신경전달, 장기가소성이 감소하는 것이 확인됐다. PTSD의 주요 원인인 충격적이고 나쁜 기억을 IQSEC3 단백질을 이용해 조절할 수 있다는 사실을 알게 된 것이다. 연구를 이끈 엄지원 DGIST 교수는 “이번 연구는 공포기억 형성을 매개하는 핵심인자를 밝혀내 PTSD를 수반하는 뇌질환의 신규 치료전략으로 활용하는데 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

국내 연구진이 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환인 파킨슨병의 발병 연결고리를 찾았다. 한국기초과학지원연구원 바이오융합연구부, 건국대 생명공학과 공동연구팀은 파킨슨병 발병 과정을 찾고 이를 바탕으로 예방 및 치료를 위한 전략과 방법을 체계화했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 약학 분야 국제학술지 ‘영국 약학회지’ 1월호에 실렸다. 퇴행성 뇌질환인 파킨슨병은 뇌간 중앙부위에 있는 뇌흑질의 도파민계 신경세포가 파괴되면서 행동 장애가 나타나고 심하게는 치매로 전개되는 질환이다. 전 세계적으로 1000만명 가량이 앓고 있지만 아직 정확한 발병원인이 파악되지 않아 근본적 치료제도 없는 상황이다. 이번 논문에서는 파킨슨병의 원인으로 주목돼 온 알파시누클레인의 응집현상과 세포 공장으로 알려진 세포소기관 미토콘드리아의 기능장애와 관련된 다양한 기전을 밝힌 최신 연구결과를 총망라해 정리했다. 알파시누클레인은 환경변화에 따라 올리고머나 아밀로이드 피브릴과 같은 응집체를 형성해 파킨슨병, 치매 등 다양한 퇴행성 질환을 유발하는 원인으로 알려져 있다. 이번 논문에서는 뇌세포 사이에 신경전달을 돕는 알파시누클레인의 이상 증상으로 인해 올리고머와 같은 독성 단백질 응집체를 형성하고 미토콘드리아 기능장애는 물론 뇌신경세포 사멸을 초래한다는 점에 초점을 맞추고 있다. 이번 연구는 알파시누클레인이 미토콘드리아 기능장애는 물론 기능유지를 돕는 메커니즘도 갖고 있다고 밝히고 있다. 알파시누클레인을 표적으로 해 미토콘드리아 항상성을 유지시킬 수 있는 후보물질, 임상실험물질을 제시하는 것은 물론 파킨슨병 조절 기전과 원리도 제시해 주목받고 있다. 연구에 참여한 최동국 건국대 교수는 “노인성 치매나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경변성 질환은 알파시누클레인 단백질의 응집현상과 밀접한 관계가 있다”라며 “이번 연구는 알파시누클레인과 미토콘드리아 상호작용 기전을 체계적으로 분석한 것으로 신경변성질환 이해와 새로운 파킨슨병 치료법을 설계하는데 중요한 역할을 할 것”이라고 설명했다.

신약 개발 기업인 지엔티파마가 차세대 염증 및 통증질환 치료제로 개발 중인 플루살라진에 대한 우선권 특허를 미국특허청에 출원했다고 30일 밝혔다. 이번 특허는 플루살라진이 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 천식 모델에서 탁월한 약효가 검증됨에 따라 출원했다. COPD와 천식은 난치성 질환으로, 폐 염증과 조직 손상을 막을 근본적인 치료제 개발이 시급한 실정이다. 특히 COPD는 담배 연기나 직업적 유해가스 노출, 폐 감염 등으로 인해 기관지와 폐 실질에 만성적인 염증이 발생해 기도가 좁아지고 폐가 파괴되는 질환이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 COPD는 허혈성 심장질환, 뇌졸중에 이어 2019년 전 세계 사망의 3번째 원인으로 약 323만 명이 사망했다. 같은 해 천식 환자는 약 2억 6200만 명으로 보고됐으며, 그중 약 46만 명이 사망했다. 현재 치료제는 코르티코스테로이드 등의 소염제, 베타-2 작용제와 항콜린제 등의 기관지 확장제가 기침과 호흡곤란 등에 사용되고 있지만 증상을 완화하는 데 그칠 뿐이다. 이번 지엔티파마가 특허를 출원한 플루살라진은 차세대 염증 및 통증 치료제로 개발 중인 신약 후보물질이다. 지엔티파마 원소정 박사 연구팀은 장기 흡연에 노출된 쥐의 폐에서 △기관지 점막 상피세포 괴사 △기관지폐포세척액 염증세포 증가 △폐포 주머니와 공간 팽창 △TNF-α와 같은 염증 사이토카인 발현 증가 등의 증상이 플루살라진 경구 투여에 의해 유의적으로 확연하게 줄어든다는 사실을 확인했다. 플루살라진의 폐 조직 보호와 염증 억제 효과는 오브알부민에 의해 유도되는 천식 생쥐모델에서도 검증됐다. 곽병주 지엔티파마 곽병주 대표이사(연세대학교 생명과학부 겸임교수)는 “플루살라진은 기존 비스테로이드 소염제의 부작용을 획기적으로 개선한 소염 작용과 조직보호 작용을 보유한 차세대 염증질환 신약후보 물질”이라며 “쥐와 개를 대상으로 수행한 비임상시험에서 플루살라진의 탁월한 안전성이 확보됨에 따라 내년에 임상 1상을 개시할 예정”이라고 밝혔다. 지엔티파마는 다중표적 뇌신경세포 보호 약물인 넬로넴다즈를 개발해 심정지 환자와 급성 뇌졸중 환자를 대상으로 임상 2상과 임상 3상을 각각 진행 중이다. 뇌졸중 치료제 임상 3상은 국내 처음이다. 회사 관계자는 “COPD 환자를 대상으로 임상시험을 개시하면 지엔티파마는 전 세계 사망의 원인이 되는 3대 질환 치료제 개발을 선도하게 될 것”이라고 말했다. 한편, 흡연, 미세먼지 등 대기오염 악화 등 영향으로 COPD및 천식 치료제 시장은 성장세다. 미국 시장 조사 전문 기관인 얼라이드 마켓 리서치에 따르면 2022년 COPD및 천식의 글로벌 시장 규모는 503억달러(60조원)에 달할 것으로 전망했다. 국내는 2000억원 규모로 추정된다.