지구 역사상 가장 몸집이 큰 새인 ‘코끼리 새’(Elephant birds)의 뇌구조를 분석한 연구결과가 공개됐다고 CNN 등 해외 언론이 지난달 30일 보도했다. 마다가스카르에서 화석으로만 발견되는 코끼리새는 동물분류학상 ‘에피오르니티대(Aepyornithidae)’과(科)에 속하는 날지 못하는 거대한 몸집의 새로 2속(屬) 15종(種)이 있는 것으로 알려져 왔다. 코끼리새는 마다가스카르에서 500~1000년 전까지 서식했던 것으로 추정되지만 이후 멸종을 맞이했다. 코끼리새가 멸종되기 전까지 어떤 서식 습관을 가지고 있었는지 정확히 파악된 바가 없다. 이에 미국 텍사스대학 연구진은 2종의 코끼리새 구개골 화석을 CT촬영하고, 두개골 화석의 내표면(엔도캐스트)을 분석했다. 학계에서는 지금까지 코끼리새가 에뮤나 타조처럼 몸집은 크지만 날 수 없고, 낮에 주로 활동하며 시력이 발달한 새일 것이라고 예상해왔지만, 뇌 구조를 분석한 결과 기존 예측과 다른 사실들이 밝혀졌다. 연구진은 코끼리새 2종의 시엽(중뇌에서 안구운동과 동공 조절 등을 담당하는 신경중추)이 다른 새에 비해 매우 작았으며, 오히려 야생성 조류이자 날지 못하는 조류인 키위(Kiwi) 새가 더욱 닮았다는 것을 확인했다. 대신 코끼리의 새의 후각신경구(후각과 관련한 2차 감각신경세포가 존재하는 부위)가 발달해 서식지에서 생존하는데 도움을 준 것으로 분석됐다. 즉 지구 역사상 가장 큰 새인 코끼리새는 기존 예측과 달리 야행성이고 눈이 퇴화한 편에 속해 시력이 좋지 않았지만 후각이 발달했던 새라는 것. 연구를 이끈 크리스토퍼 토레스 박사는 “누구도 코끼리새가 야생성일 것이라고는 생각하지 못했다”면서 “지금까지 코끼리새를 다룬 몇몇 연구들은 대부분 코끼리새가 낮에 더욱 활동적이었을 것으로 예상했다.”고 설명했다. 이어 “이번 연구는 우리가 지금까지 코끼리새를 포함한 조류에 대해 제대로 이해하지 못하고 있었다는 사실을 알려준다”면서 “특히 몸집이 이렇게 큰 새가 매우 작은 크기의 시각적 기관을 가지고 있었다는 사실은 매우 놀라운 발견”이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 ‘영국왕립학회보 B’(journal Proceedings of the Royal Society B) 10월 31일자 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

최근 들어 주의력결핍 및 과잉 행동장애(ADHD), 분노조절장애 등에 시달리는 사람들이 늘고 있다. 또 충동성으로 인한 각종 분노 범죄나 약물 중독 같은 일도 적지 않다. 많은 학자들은 이런 일의 근원을 찾는 데 몰두하는 가운데 국내 연구진이 이런 충동성 행동을 조절하는 신경회로를 처음으로 발견하는 데 성공했다. 고려대 생명과학과 백자현 교수팀은 동기, 학습, 감정에 관여하는 뇌의 편도체에서 도파민 관련 신경세포를 특이적으로 활성화시켜 충동성이 조절되는 것을 관찰했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호(22일자)에 실렸다. 충동성은 심사숙고라는 과정 없이 결과에 대해 생각하지 않은 채 기분에 따라 즉각적으로 행동하려는 것으로 정의된다. 충동성이 심해질 경우 중독관련 질환, 인격장애, 충동조절장애 같은 여러 종류의 정신질환으로 이어질 수 있다. 실제로 한국의 경우 ADHD는 2010~2013년 3년 동안 3배 가까이 증가했고 미국에서도 최근 15년 동안 3배가량 증가했다. 또 국내에서는 분노조절장애로 진료받은 환자는 2015년 5390명, 2016년 5920명, 2017년 5986명에 이르는 것으로 나타났다. 연구팀은 유전자 조작 생쥐와 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절하는 광유전학 방법을 이용해 뇌의 어떤 부위에서 충동적 행동을 조절하는지 분석했다. 그 결과 D2 도파민 수용체가 충동성 조절에 핵심역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 도파민은 뇌신경세포의 흥분 전달물질로 운동, 인지, 동기 부여에 영향을 줘 D1~D5까지 다섯 종류가 있다. 실제로 생쥐실험을 통해 D2형 도파민 수용체가 부족한 생쥐는 충동적 행동이 증가한다는 것을 확인했다. 반면 도파민 관련 신경세포를 활성화시키면 D2형 도파민 수용체가 활발해져 충동적 행동이 70% 정도 감소된다는 것을 발견했다. 백자현 교수는 “이번 연구는 지금까지 밝혀지지 않았던 새로운 충동성 조절 신경회로를 규명했다는데 의미가 있다”며 “자기통제능력의 결여로 인한 중독, 인격장애, 분노조절 장애 같은 현대 사회에서 특이하게 나타나는 각종 정신질환의 치료 타겟을 정하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

美-中 연구팀 “학생-교사간 교감이 학습동기 유발과 학습성취도에 영향” “캡틴, 오 마이 캡틴”이라는 대사로 유명한 1989년 영화 ‘죽은 시인의 사회’에는 로빈 윌리암스가 괴짜 국어선생님 키팅으로 등장한다. 키팅 선생님은 어른들의 눈으로 볼 때는 괴짜 같지만 학생들에게는 시의 아름다움과 자유로운 사고를 일깨우는 수업으로 진정한 ‘캡틴’으로 자리잡게 된다. 많은 학생들은 키팅 같은 좋은 선생님을 찾아 가르침을 받으려 하고, 교사들은 ‘키팅’ 선생님이 되기 위해 노력한다. 그렇다면 좋은 선생님의 기준은 뭘까. 여러 가지를 들 수 있겠지만 자신에게 도움을 줄 것으로 보이는 좋은 선생님은 학생들이 감각적으로 구분해낼 수 있다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 미국 듀크대 신경생물학과, 일본 도호쿠대 생명과학부, 중국 베이징대 생명과학부, 베이징대-IDG맥거번 뇌연구소, 베이징-칭화 생명과학센터 공동연구팀은 어린 금화조(Zebra finch)가 노래를 제대로 가르치는 성인 새를 감각적으로 찾아낸다는 사실을 발견했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 17일자에 실렸다. 금화조는 노래하는 새인 명금(鳴禽)의 일종으로 사회성이 발달해 있고 수컷이 암컷에게 구애하기 위해 노래를 부르는 것으로 알려져 있어 학습이나 기억 관련 실험을 할 때 자주 사용되는 동물이다. 특히 수컷의 노래는 종족 보존을 위해 필수적인 것으로 알려져 있다. 사람을 비롯해 많은 동물들은 생존과 관련되거나 집단의 문화를 배울 때 어른의 행동을 모방하는 방식을 따른다. 동물들에게 있어서 모방이 가장 좋은 학습 방법이라는 것은 알고 있지만 정확히 어떤 메커니즘으로 작동하는지는 알려지지 않았다. 연구팀은 정확한 음색과 음정으로 노래하는 수컷 어른 금화조의 노래를 녹음해 스피커로 들려주거나 금화조의 노래와 비슷한 다른 종류의 새의 소리를 들려주는 실험을 했다. 그 결과 실제 성인 금화조의 노래가 아니면 새끼 금화조들은 노래를 따라하지 않는 것을 확인했다.연구팀은 어린 새들이 노래를 배우는 과정에서 뇌의 어떤 부위가 활성화되는지에 특히 주목했다. 그 결과 사람의 언어중추라고 부르는 브로카영역과 비슷한 대뇌피질 부분과 수도관주변 회백질(PAG·Periaqueductal gray) 부위가 활성화되는 것을 확인했다. 수도관주변 회백질은 도파민을 방출하는 신경세포군이 포함돼 있는 곳으로 다른 개체와 정서적 교감이 이뤄질 때 활성화되는 것으로 알려져 있다. 실제로 이전에 성인 금화조를 한 번도 만난 적이 없는 어린 금화조들은 노래하는 성인 수컷 금화조의 노래를 들을 때 언어중추는 물론 PAG 부위가 활발히 움직였는데 노래를 부르지 못하는 수컷이나 암컷 금화조를 만났을 경우는 PAG 부위가 활성화되지 않는 것으로 나타났다. 특히 성인 수컷 금화조가 노래를 부르지 않고 있어도 새끼 금화조의 뇌에서는 PAG 부위가 활성화되는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이 같은 현상은 뇌신경세포가 소리가 아닌 다른 사회적 신호에 반응하는 것을 의미한다고 해석했다. 실제로 수컷 성인 금화조가 노래를 부를 때 새끼 금화조의 PAG 회로를 차단하면 학습에 참여하지 않고 딴청을 피는 것이 관찰됐다. 반대로 PAG를 활성화시키면서 수컷 성인 금화조의 노래를 녹음해 틀어주면 진짜 새가 없어도 학습에 적극적으로 참여하고 따라하는 현상이 나타났다. 연구팀 관계자는 “도파민은 돈이나 사탕 같은 외부 보상에 의해 강화되고 발현되기도 하지만 제대로 된 교사를 만날 경우에도 보상중추가 활발히 작동해 학습에 대한 동기가 발현될 수 있다”며 “사람의 경우에도 학습에 참여하는 학생들과 교사들의 정서적 교감이 학습동기는 물론 학습능률도 높일 것”이라고 설명했다. 리차드 무니 미국 듀크대 교수는 “금화조는 유전자로 전달받는 특성들 이외에 한 세대에서 다음세대로 학습을 통해 전달받는 것은 노래하는 것으로 마치 사람이 말을 배우는 것과 똑같은 행동”이라며 “이번 연구결과는 올바른 교사를 만나는 것이 좋은 학습 결과를 가져올 수 있다는 사실을 그대로 보여준 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 알츠하이머 치매나 파킨슨병처럼 퇴행성 신경질환 발병 공통원인이 세포 내 소기관인 미토콘드리아 때문인 것을 밝혀냈다. 한국생명공학연구원 위해요소감지BTN연구단, 한국기초과학지원연구원, 미국 스탠포드대 의대 공동연구팀은 퇴행성 신경질환이 세포 소기관인 소포체와 미토콘드리아가 상호작용을 하면서 만들어 낸 이상반응 때문이라는 것을 규명했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호에 실렸다. 미토콘드리아는 영양분으로 흡수된 포도당에서 세포의 주요 에너지원인 ATP를 만들어 내는 ‘세포내 발전소’이다. 또 세포내 칼슘 농도를 일정하게 유지하는 항상성에 관여함으로써 세포 에너지 대사 활성과 세포 사멸을 조절하기도 한다. 신경세포의 경우 복잡한 신경망 내에서 기능 유지를 위해 많은 에너지를 필요로 하는데 노화로 인한 미토콘드리아 기능저하와 손상된 미토콘드리아가 증가하면서 신경세포가 죽고 뇌손상이 촉진되면서 기억력 감퇴, 운동기능 조절 이상 같은 증상이 나타나기도 한다. 연구팀은 파킨슨병과 알츠하이머를 유발시킨 초파리의 신경세포를 관찰한 결과 소포체와 미토콘드리아의 접촉면이 늘어나 있고 이로 인해 미토콘드리아 내에 과도한 칼슘이 흡수돼 신경세포가 사멸된다는 사실을 확인했다. 파킨슨병 원인 유전자로 알려진 PINK1 돌연변이 유발 초파리에게서는 미토콘드리아 내 칼슘 농도가 증가하면서 도파민 신경세포 숫자가 현저하게 감소되고 미토콘드리아 칼슘채널을 억제할 경우 신경세포 사멸이 지연된다는 것도 확인했다. 알츠하이머 역시 칼슘채널을 차단할 경우 증상이 개선되는 것이 확인됐다. 이규선 생명공학연구원 박사는 “이번 연구결과는 퇴행성 신경질환을 효과적으로 치료하기 위해서는 미토콘드리아의 칼슘 항상성 조절이 중요하다는 것을 보여줬다”라며 “칼슘 항상성 조절은 퇴행성 신경질환 뿐만 아니라 암, 염증성 질환, 대사질환, 각종 노인성 질환 등 치료제 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사교육업체들을 중심으로 한 영어조기교육론자들은 외국어는 특정 시기가 지나면 언어 뇌가 굳기 때문에 영유아기 때부터 언어를 배워야 한다고 주장한다. 그렇지만 최근 뇌과학자들은 성인들도 현지인들처럼 외국어를 하기는 쉽지 않겠지만 외국어 배우는 것이 결코 어려운 일이 아니라는 결과를 내놓고 있다. 국내 연구진이 노래 부르는 새(명금) 연구를 통해 언어 학습의 원리를 밝혀냈다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 성인이 된 뒤에도 외국어를 완벽하게 학습할 수 있는 방법을 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 부설 한국뇌연구원 뇌신경망연구부 인지행동랩 고지마 사토시 박사가 명금류인 금화조(Zebra finch)를 분석해 아기 새가 ?를 배울 때 비브라토를 조절하는 방법을 체득하면서 실력을 높인다는 사실을 확인했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학저널’ 10월호에 실렸다. 카나리아, 꾀꼬리 같이 명금류의 수컷 아기 새는 아빠 새의 노래소리를 듣고 따라하면서 정확히 노래하는 법을 배우고 관련된 뇌 영역을 발달시키는 것으로 알려져 있다. 과학자들은 명금류의 소리학습 메커니즘을 통해 인간의 언어와 외국어 학습 비밀을 풀어낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 사토시 박사는 금화조 노래를 분석해 어린 금화조가 노래를 배울 때 음성의 떨림, 흔히 바이브레이션이라고 잘못 알려진 비브라토를 상황에 따라 변화시키며 정확한 음정의 노래를 배워가는 사실을 알게 됐다. 아기 금화조는 비브라토의 시행착오와 연습을 통해 최적, 최상의 음정으로 노래를 부르는 방법을 찾아낸다는 것이다. 지금까지 명금류의 뇌에 노래를 배우는 핵심부위인 ‘X영역’이 있는 것으로 알려졌지만 정확한 위치를 찾아내지 못했다. 사토시 박사팀은 운동, 학습, 인식과 관련된 대뇌기저핵에 X영역이 포함돼 있으며 이 부위의 신경세포를 이용해 비브라토를 조절하는 등 노래학습을 한다는 사실도 확인했다. 연구팀은 사람도 영유아기 때 비브라토 같은 흔들림을 사용해 음성패턴을 발달시키고 외국어 구조와 발음을 습득하는 것으로 추정하고 있다. 사토시 박사는 “궁극적으로는 새의 노래학습을 통해 인간 언어습득의 비밀을 풀고 성인이 돼서도 외국어를 완벽하게 학습할 수 있는 기술을 발견하는 것이 목표”라며 “아기새가 성장하면서 발성학습 능력이 떨어지는 것을 막아주는 약물 개발에 대한 연구를 진행 중”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 뇌·인지과학전공 서병창 교수팀이 신경세포와 심장세포에 존재하는 칼슘채널 복합체의 작용원리를 세포내에서 실시간으로 관찰?규명했다 DGIST는 칼슘채널 복합체는 알파1(α1), 베타(β), 알파2감마(α2δ) 소단위체로 구성돼 있으며 이러한 소단위체들은 칼슘채널이 세포내 칼슘이온 유입 조절을 통해 다양한 생리현상을 조절하는데 중요한 역할을 한다고 15일 밝혔다. 많은 과학자들이 복합체의 작용원리 규명과 분석에 집중했지만 이를 실시간으로 검증하는데 어려움이 있어 현재까지는 눈에 띄는 연구 성과가 나오지 못하고 있었다. 서병창 교수팀은 먼저 ‘라파마이신 유도 FKBP-FRB 이합체화 기법’을 변형·적용함으로써 칼슘채널 β소단위체를 세포소기관 세포소기관 : 원형질막, 소포체 및 미토콘드리아와 같은 세포 안에 들어 있는 작은 기관으로 움직이도록 유도해 눈으로 실시간 관찰이 가능한 환경을 조성했다. 그 후 패치클램프 기법을 사용해 그동안 연구가 불가능했던 칼슘채널 내 여러 소단위체의 작용원리뿐만 아니라 소단위체간의 상호작용을 규명할 수 있었다. 패치클램프 기법은 세포막에 첨단 직경이 1~수μm의 유리관 미세전극(조각 피펫)을 밀착시켜 피펫 내 영역을 외영역으로부터 전기적으로 격절시킴에 따라 전극첨단의 세포막 또는 세포전체를 전위 고정시키는 방법이다. 칼슘채널 내에서 β소단위체가 혼자 발현될 경우에는 α1소단위체와 안정적으로 결합하지만 다른 유형의 β소단위체가 같은 칼슘채널 내 2개 이상 존재할 경우 β소단위체들간의 상호 경쟁으로 기존의 α1·β결합 소단위체의 β소단위체가 다른 단일 β소단위체로 대체되며 안정성이 저하되는 사실을 규명했다. 이는 소단위체간의 경쟁적 작용으로 인해 살아있는 세포 속 칼슘채널에서 α1·β결합 소단위체의 역동적인 결합을 실시간을 관찰함으로써 관련 연구에 새로운 지평을 연 것이라 할 수 있다. 또한 소단위체간의 이러한 상호작용은 세포 내의 칼슘이온 유입을 보다 정밀하게 조절하는 것을 의미해 소단위체간의 긴밀한 상호작용의 중요성을 보여주고 있다. 그 외에도 서병창 교수팀은 칼슘채널 α1·β결합 소단위체가 분리하며 발생하는 채널내 칼슘유입 감소, 채널 차단속도 저하, 세포막 인지질에 의한 칼슘채널 활성도 감소 등 소단위체 작용에 의한 새로운 현상도 함께 발견했다. 서 교수는 “이번 연구는 신경세포와 심장세포에서 이루어진 만큼 향후 고혈압 및 다양한 뇌 질환의 새로운 치료방법 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다”며 “이번 연구에서 사용한 연구 기법은 단백질 간 상호 작용이 발생하는 세포 속 다양한 단백질의 연구에도 큰 영향을 줄 것으로 예상된다”고 말했다. 이번 연구에는 서 교수와 미국 워싱턴주립대 버틸 힐 교수, 제1저자로 DGIST 연준희 학생(뇌·인지과학전공 박사과정)이 참여했으며 연구성과는 세계적인 학술지 ‘미국국립과학원회보’ 최신호에 실렸다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

인공지능 시대에 인간에게 중요한 것은 창의성이라고들 한다. 왜냐하면 그동안 인간 고유의 활동으로 여겨져 왔던 지적 노동의 대부분을 인공지능이 대신할 것이기 때문이다. 그래서 인공지능이 하지 못하는 창의적인 일을 해야만 그나마 인간의 존엄을 유지할 수 있다는 것이다.그러면서 여러 사람이 꼽는 분야가 바로 예술이다. 하지만 어떤 이는 예술 작품도 인공지능이 창작할 수 있다고 주장하면서 다른 차원의 창의성이 필요하다고 역설한다. 즉 인공지능 시대에 필요한 것은 기존에 없는 새로운 데이터이며 새로운 데이터를 창조하는 능력만이 인간의 존재 역량이 될 수 있다는 것이다. 인공지능은 컴퓨터 기술의 비약적 발전과 뇌과학의 성과가 결합해 만들어졌다. 뇌과학이 인간의 학습은 신경세포들 간의 연결고리, 즉 시냅스에서 이루어진다는 것을 밝혀내자 컴퓨터 기술은 인공신경망이라는 알고리즘을 만들었다. 이 인공신경망을 최대한 복잡하게 만든 다음 거기에 빅데이터를 들이부어 인공신경망 스스로가 학습을 하게 만든 것이다. 이세돌 9단과 세기의 대결(?)을 펼쳤던 알파고는 이것의 결과물이다. 여기까지가 내가 아는 인공지능에 대한 지극히 초보적인 상식이다. 인공지능 시대가 우리에게 어떤 환경을 제공할지 자신 있게 말할 처지는 아니지만, 어쨌든 인공지능 시대에 대한 전문가들의 예측 및 바람을 조금 다른 시선으로 따져 볼 이유는 충분히 있다. 왜냐하면 전문가들이 예상하는 인공지능 시대가 오면 인간이란 무엇인가 하는 존재론적 문제가 심각하게 대두되기 때문이다. 당연히 이것은 구체적인 삶을 위협하면서 등장할 것이다. 윤재철 시인은 ‘창의성’이란 시에서 창의성은 “허리 꺾어지도록 끝없는 반복에서/풀리지 않는 그 고통에서”, “불꽃 튀듯 생겨나는 것”이라고 비유한 적이 있다. 시인에 의하면 창의성이란 반복되는 몸의 활동이 어떤 불가해한 장애 앞에서 섬광처럼 찾아오는 것이다. 인간은 단지 뇌가 아니라 몸 전체를 통한 온갖 감각의 파동으로 이루어진 존재이기에 여기서 시인의 통찰은 자못 깊다. 또 뇌에 저장된 정보로 희화화되고 있는 기억도 데이터가 아니라 현실의 사건을 통해 끊임없이 재해석되는 서사 또는 은유나 이미지에 가깝다. 그러니까 인공지능에게 육체적·지적 노동을 빼앗긴 현실 조건에서 창의성을 요구하는 것은 무지이거나 속임수에 가까운 것이다. 마르크스는 ‘자본론 1권’에서 자본주의 체제에서는 “과학이 독립적인 힘으로 노동 과정에 도입되는 정도에 비례해 노동 과정의 지적 잠재력을 노동자로부터 소외시킨다”고 말한 바 있다. 여기서 ‘지적 잠재력’은 창의성이라 바꿔 읽어도 무방하다. 따라서 인간이 생산해 내는 언어나 또는 시청각적 창작물을 데이터로 환원한 후 다시 빅데이터로 삼으려는 기술공학적 발상은 존재 자체를 비트(bit)로 환원시키려는 퇴폐적인 모험일 뿐이다. 그렇다면 왜 이러한 퇴폐적인 모험은 그치지 않고 시도되는 것일까. 인공지능 시대에는 빅데이터가 무형의 자본이 되기 때문이다. 대부분의 사람은 인공지능 시대를 피할 수 없는 사태처럼 받아들이고 있지만, 이는 우리의 현재가 자본‘주의’ 세상이기 때문에 발생하는 이데올로기 효과 때문이다. 사람들은 대체로 승리의 환호성을 함께 지를 수 있는 다수자가 되고 싶어 하지 변두리의 고독한 소수자가 되고 싶어 하지는 않는 것 같다. 그것은 (어떤 형태로든) 글쓰기에도 드러난다. 가급적 많은 사람에게 회자되는, 즉 지극히 일반화된 논리와 어휘를 무비판적으로 구사하려는 욕망들은 어렵지 않게 느낄 수 있는데, 나는 그것들을 ‘빅데이터가 되고 싶어 하는 글쓰기’라고 부르려 한다. 그런 글들은 사안에 대한 깊은 사유를 생략한 채 ‘좋아요’를 구걸하는 글을 쓴다. 독자에게 아부하는 것이다. 자신이 쓴 글이 빅데이터가 되는 게 시대의 흐름에 동참하는 것 같지만, 그것은 인공지능 시대의 자본이 되려는 욕망에 가깝다. 진정 창의적인 글은 빅데이터 되기를 거부하는 글이다. 이런 글쓰기를 ‘소수자 글쓰기’라고 부른다.

나이가 들어가면서 가장 걱정스러운 질병 중에는 암과 함께 치매가 있다. 서서히 기억을 잃어 자신의 존재가 잊혀지는 뇌질환인 치매는 다양한 원인 때문에 발생하며 아직까지도 정확한 원인을 밝혀내지 못하고 있다. 국내 연구진이 노화로 인해 나타나는 치매 때문에 뇌혈관 장벽이 손상되는 메커니즘을 밝혀냈다. 경북대 의대 배재성, 진희경 교수팀은 치매로 인해 비정상적으로 증가된 효소 때문에 뇌혈관이 손상되면서 신경세포가 줄어들어 결국 기억력이 떨어지게 된다는 사실을 규명했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 최신호에 실렸다. 뇌혈관장벽은 뇌신경세포 기능을 유지하고 뇌조직 내 미세환경을 조절하기 위해 혈액에서 필요한 영양분은 통과시키고 위험물질은 막는 일종의 거름종이 역할을 하는 조직이다. 그런데 최근 뇌혈관장벽이 손상되면 치매를 비롯한 각종 퇴행성 뇌질환을 유발시킨다는 사실이 밝혀져 뇌혈관장벽 손상을 차단해 치매를 치료하는 기술이 연구되고 있다. 연구팀은 65세 이상의 노년층 혈액에서 분리한 혈장과 노화 동물모델의 혈장 및 뇌조직에서 ‘산성 스핑고마이엘리네이즈’라는 활성 물질이 비정상적으로 증가된다는 사실에 착안했다. 특히 노화 실험동물을 분석한 결과 산성 스핑고마이엘리네이즈는 뇌혈관 내피세포 사멸을 이끌어 뇌혈관장벽의 투과성을 높이는 것으로 밝혀졌다. 뇌혈관장벽의 투과성이 높아지면 신경세포나 신경조직이 쉽게 손상돼 기억력 감퇴를 불러일으키게 되는 것이다. 실제로 연구팀은 산성 스핑고마이엘리네이즈를 억제시킨 노화 동물에게서는 뇌혈관장벽의 투과성이 감소되고 신경세포 손상도 줄어들어 감퇴된 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 배재성 교수는 “이번 연구는 치매에서 산성 스핑고마이엘리네이즈를 조절함으로써 증상을 개선할 수 있다는 사실을 확인한 것”이라며 “뇌혈관장벽에 영향을 미치는 산성 스핑고마이엘리네이즈를 조절하면 퇴행성 뇌질환도 치료가 가능해질 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

현존하는 가장 무서운 질병으로 꼽히는 알츠하이머. 사람들은 무엇보다도 사랑하는 사람과 가족의 기억이 모두 사라진다는 것에 큰 두려움을 느낀다. 전 세계에서 알츠하이머를 치료할 방법을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되는 가운데, 최근 미국의 연구진은 알츠하이머에 걸린 쥐의 인지능력을 정상에 가깝게 되돌리는데 성공했다는 연구결과를 발표해 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 메이요클리닉 연구진은 쥐의 뇌에서 완전히 죽지도 않고, 동시에 정상 세포로도 기능하지 못하는 일명 ‘좀비 세포’가 알츠하이머 등 퇴행성 신경질환과 연관이 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 알츠하이머에 걸리도록 유전자를 조작한 실험 쥐를 대상으로 실험한 결과, 정식명칭이 ‘노쇠화 세포’(senescent cells)인 좀비 세포가 인지능력과 연관이 있는 해마 등 특정 뇌 부위에 축적되는 것을 확인했다. 이후 연구진이 역시 유전자 조작을 통해 이 노쇠화 세포를 제거하자, 알츠하이머와 관련된 타우 단백질 응집과 기억력 손실 등의 증상이 모두 감소하는 것을 확인했다. 뿐만 아니라 노쇠화 세포가 축적되지 않은 쥐는 축적된 쥐보다 해마 및 대뇌피질 신경세포의 퇴화가 더 느렸고, 기억력 손실도 감소하는 것으로 나타났다. 연구진은 실험쥐의 뇌조직을 정밀 관찰한 결과, 노화가 진행되면서 일반 세포가 노쇠화 세포로 변하는 것은 성상세포(astrocytes)와 소교세포(microglia)의 영향이 크다는 사실을 확인했다. 성상세포와 소교세포는 뉴런의 신호 전달 등 기억력과 인지능력에 중요한 역할을 하는 세포다. 연구진은 “이번 연구결과는 알츠하이머와 같은 퇴행성 신경질환이 나타나기 전 미리 노쇠화 세포를 제거하는 것이 질병의 진행에 큰 영향을 미칠 것이라는 사실을 보여준다”면서 “다만 이번 연구 결과를 사람에게 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것”이라고 설명했다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

소리를 제대로 듣지 못하는 노인이 늘고 있다. 16일 건강보험심사평가원에 따르면 70세 이상 노인 난청 환자는 2010년 6만 1550명에서 지난해 11만 8560명으로 7년 만에 두 배 가까이 늘었다. 중년 이후에 아무런 이유 없이 소리가 들리지 않는다면 ‘노인성 난청’을 의심해 봐야 한다. 변재용 강동경희대병원 이비인후과 교수에게 노인성 난청 치료법에 대해 들었다.Q. 노인성 난청 원인은 어떤 것이 있나. A. `젊었을 때 소음에 장기간 노출된 적이 있거나 영양이 부족할 때, 가족력이 있을 때, 고혈압이나 당뇨병이 있으면 발생 가능성이 높아진다. 또 병의 진행도 빠르다. 주로 고음부터 들리지 않고 시간이 갈수록 점차 대화할 때도 불편을 느낄 정도로 심해진다. Q. 환자 증상은. A. 일단 노인성 난청이 있으면 말을 구별하는 능력이 떨어진다. 주로 고음 청력손실이 심하기 때문에 ‘말이 들리긴 하지만 무슨 말인지 모르겠다’고 자주 호소한다. 어린아이나 젊은 여성처럼 목소리가 가늘고 높은 사람의 말소리는 특히 알아듣기 어렵다. 낮은 목소리를 정확히 알아듣지 못할 때도 있다. 달팽이관 안의 신경세포의 수가 줄어들면서 귀에서 전달되는 소리를 정확히 처리하지 못하기 때문이다. 노화로 뇌의 정보 처리 시간도 줄어들어 증상이 심해진다. 최근에는 난청이 인지능력 저하와 치매 발생 위험요인으로 작용할 수 있다는 연구결과도 있다. Q. 어떤 검사와 치료가 필요할까. A. 조금씩 소리가 안 들리면 먼저 ‘청력검사’를 받아봐야 한다. 노인성 난청은 ‘순음청력검사’와 ‘어음검사’ 등의 간단한 검사로 쉽게 진단할 수 있다. 회복하려면 ‘청각 재활치료’를 받아야 한다. 퇴행성 변화가 일어난 신경조직을 다시 정상 상태로 복원하기는 쉽지 않지만 난청이 더 악화하는 것을 막을 수 있다. 최근에는 성능이 좋은 보청기가 많이 개발돼 난청환자들의 고통을 줄이고 있다. 보청기는 아무런 자극이 없는데도 소리를 느끼는 ‘이명’ 완화에도 큰 도움이 된다. 너무 시끄러운 곳에 가는 것을 삼가고 난청의 정도와 유형을 정확하게 측정해 자신에게 맞는 보청기를 사용하는 것이 가장 좋은 치료법이다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

마치 스위치를 끄듯 차단하면 고질적인 만성신경통을 완화할 수 있는 뇌 신경부위를 과학자들이 발견했다. 미국 보스턴아동병원 등이 참여한 연구진은 일반적으로 통각과 다른 촉각을 구분하지만 손상 시 그렇지 못하는 뇌 신경망을 발견했다고 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(12일자)에 발표했다. 연구진이 찾아낸 뇌 신경부위는 확성기처럼 감각 정보를 확대한다. 이는 작은 신경세포 군집으로 신체의 다른 부위에서 척수를 통해 전해진 감각 신호를 증폭해 돌려보내며 이때 촉각이나 통각 중 하나를 느끼게 한다. 그런데 이런 감각 정보를 주고받는 복잡한 신경계의 어느 한 곳이 손상되면 이를 통해 전달되던 신호가 방해를 받아 만성신경통으로 이어질 수 있는 것이다. 신경 손상은 다치거나 암 또는 대상포진 등의 질환이 원인이 될 수 있으며 이로 인해 적절하지 못한 감각 신호를 유발한다. 예를 들어 환자는 즉각적이거나 분명한 원인이 없어도 불에 댄 듯한 쓰라림이나 따끔거림을 느끼거나 마비된 듯 감각을 느끼지 못할 수도 있다. 또 어떤 환자는 눕기만 해도 피부에 극심한 통증을 느낄 수도 있다. 이런 통증은 정확한 원인을 예측해 치료하기 어려워 신체적 불편함을 일으킬 뿐만 아니라 정신적인 고통을 주기도 한다. 지금까지는 항염증제와 같은 진통제를 투여해 신경에서 어떤 압박을 제거함으로써 어느 정도 통증을 줄일 수도 있고 항우울제나 항발작 약물이 효과가 있는 사람들도 있지만, 대다수 사람들에게 신경통은 심각한 고통을 준다. 연구에 참여한 알반 라트레몰리에르 박사는 “정상적인 상황에서 척수에 있는 촉각 및 통각 층은 억제성 신경세포에 의해 확실히 분리되지만 신경이 손상되면 이런 억제가 사라진다”고 말했다. 연구진은 이번 연구에서 신경통을 지닌 쥐들에게서 발견한 신경세포 군집을 증식하거나 잘라냈을 때 이들 동물이 가벼운 접촉에도 더는 안 좋게 반응하지 않지만 침으로 찌르거나 열을 가해 뜨겁게 하는 등 실질적인 통각에는 여전히 반응하는 것을 알아냈다. 물론 이렇게 뉴런을 제거하거나 유전자를 없애는 것만이 환자의 신경통을 치료하는 유일한 방법이 아닐 수도 있지만, 이번 결과는 연구자들에게 앞으로 치료 방법을 개발하기 위한 표적과 메커니즘을 제공한다. 또다른 공동저자 클리퍼드 울프 박사는 “우리는 인지와 기억, 두려움, 그리고 불안 등 뇌의 더 큰 정신 활동이 통증을 더 크게 또는 작게 느끼게 할 수 있다는 점을 잘 안다”면서 “이제 우리는 통증의 정도에 원인이 있을 수 있는 생리학적인 경로를 확인했다”고 말했다. 이어 “우리는 뇌에서 통증 조절 장치를 찾아냈다. 이제 우리는 이 장치를 차단하는 법을 알아내야 한다”고 덧붙였다. 사진=미국 보스턴 아동병원 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“운동이 건강한 삶을 사는데 도움을 준다.” “규칙적인 신체활동이 건강한 노년을 보장해준다.” 운동이 건강에 도움을 준다는 것을 당연한 사실로 받아들이지만 이런 명제들에는 과학적으로 명확히 해명되지 않은 의문들이 많이 숨어있다. 특히 전 세계적으로 고령화 사회로 가는 속도가 점점 빨라짐에 따라 과학자들은 노년층의 가장 큰 걱정인 ‘치매’가 신체활동으로 예방될 수 있는지에 대한 연구를 활발히 하고 있다. 그런 가운데 미국 연구진들이 동물실험을 통해 운동이 알츠하이머 치매 위험성을 낮출 수 있다는 단서를 찾아내는데 성공했다. 미국 하버드대 의대, 솔크생명과학연구소, 매사추세츠종합병원, 플로리다 애틀란틱대, 다나-파버 암연구소 공동연구팀이 규칙적인 운동이 치매 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 진행성 알츠하이머 치매에도 효과가 있다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 7일자(현지시간)에 실렸다. 특히 이번 연구에는 성균관대 생물학과를 졸업하고 미국 시카고대에서 신경생물학으로 박사학위를 받은 뒤 하버드대 의대 신경과 교수로 재직 중인 최세훈 교수가 1저자로 참여했다. 스웨덴 과학자들은 스웨덴 여성 1000명을 40년간 추적조사해 심혈관 건강이 우수한 사람은 보통인 사람보다 치매 발병이 평균 9.5년 지연됐다는 연구결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경학’ 4월호에 발표하기도 했다. 이처럼 지속적인 운동은 노년에 기억관련 문제의 위험을 줄일 수 있다는 연구들이 많이 발표되고 있다.알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용해 실험한 많은 연구들이 쳇바퀴 타기 같은 운동을 시킨 생쥐들은 알츠하이머 원인물질로 알려진 베타아밀로이드 단백질 덩어리가 잘 생기지 않는다는 것을 밝혀내고 있다. 이번 미국 연구진도 쳇바퀴를 타는 등 활발하게 신체활동을 시킨 생쥐들은 기억력 테스트에서 운동량이 적은 생쥐들보다 우수한 성적을 거뒀다고 밝혔다. 연구팀은 운동이 학습과 기억에 핵심적 역할을 하는 해마부위에서 새로운 신경세포(뉴런)을 만들어내는데 도움을 주는 것으로 분석했다. 운동이 신경세포 수를 일정하게 유지시켜 기억력 감퇴를 막아준다는 설명이다. 그러나 이번 연구결과에 대해 연구자들은 ‘추가 분석이 필요하다’고 입을 모으고 있다. 미국 국립노화연구소 신경과학자인 마크 맷슨 박사는 “운동으로 생겨나는 신경세포와 알츠하이머로 인해 퇴화하고 사멸하는 뉴런은 다른 종류이기 때문에 이번 연구결과는 좀 더 신중하게 접근해야 할 것”이라면서도 “지금까지 과학자들은 베타아밀로이드라는 알츠하이머 유발물질에만 집중해왔는데 이번처럼 다양한 방식으로 알츠하이머 치매 치료 방식을 찾는다면 치매 정복에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 신약개발 업체인 (주)지엔티파마가 개발한 뇌졸중 치료제에 대한 국내외 임상 2상이 환자 300명을 돌파하는 등 순조롭게 진행되고 있다. 또 함께 개발한 뇌세포 보호 치매 치료제도 반려견 치매 예비 임상시험에서 탁월한 효과를 보인 것으로 확인됐다. 더불어민주당 최고위원인 남인순 국회의원(보건복지위)이 주최하고 (가칭)한국뇌질환연구협회와 (주)지엔티파마가 주관한 ‘제2회 뇌과학 발전 포럼’이 7일 서울 여의도 국회입법조사처 대회의실에서 열렸다. 이날 포럼에서 (주)지엔티파마의 곽병주 박사는 ‘노령화 시대 4차 산업혁명의 과제(치매와 뇌졸중)’란 주제발표를 통해 “과학기술부와 경기도의 예산을 지원받아 개발한 뇌졸중 치료제 ‘Neu 2000’은 급성 뇌졸중후 발생하는 뇌세포 손상을 효과적으로 방지하기위해 세계 최초로 개발한 다중표적약물로, 글루타메이트 신경독성과 활성산소 독성을 동시에 억제하는 특징이 있다”고 설명했다. 곽 박사는 “그동안 제약사에서 뇌 신경세포에 존재하는 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트가 과도하게 방출되는 것을 억제하는데만 초점을 맞췄기 때문에 실패했다”고 덧붙였다. 실제로 전세계 빅파마들이 뇌졸중 치료제 개발에 나서 임상만 250여차례 진행됐지만 모두 실패했다. 그는 “지난해부터 ‘Neu 2000’ 임상 2상을 진행하고 있는데, 현재까지 중국에서는 204명(목표 236명), 국내에서는 108명(목표 210명)의 뇌졸중 환자에 대한 임상 연구가 순조롭게 진행되고 있다”고 밝혔다. 뇌졸중 임상 2상에 300명이 넘는 환자가 참여한 것은 매우 이례적이다. 중국은 올해 안에. 국내는 내년 상반기중 임상 2상이 끝날 것으로 전망된다. 뇌졸중은 전 세계적으로 매년 1500만여명이 발생해 600만여명이 사망하고 500만명이 영구장애를 겪는 것으로 알려졌다. 곽 박사는 “뇌졸중과 치매 알츠하이머 등 뇌신경질환의 진단및 예방, 치료 기술 개발을 실용화 하기위해서는 뇌신경과학, 정보전자통신, 뇌관련 의료기관이 한곳에 결집해 협력할수 있는 클러스터 조성과 정부의 지원시스템 구축이 시급하다”고 강조했다. 이날 포럼 첫 세션의 좌장을 맡은 연세대학교 생명 시스템대학 오영준 교수도 “의료관련 클러스터 조성에는 적지 않은 예산이 투입되는데 이를 한쪽이 책임지기에는 부담스러울수도 있다. 정부와 민간이 서로 보완적 관계를 유지하는 게 바람직하다”고 말했다. 이어 두번째 세션에서 삼성서울병원 재활의학과 김연희 교수는 ’치매의 인지재활’ 주제 발표에서 “치매 발병전 또는 발병 초기에 뇌가소성을 증진할수 있는 인지재활 치료와 약물, 운동 등 복합 치료를 진행하면 효과를 기대할수 있다”고 밝혔다. 지엔티마파의 이진환 수석연구원은 ‘알츠하이머병 신약 로페살라진의 중개연구에서 만난 반려견 치매’ 발표를 통해 “인지기능장애증후군(치매)을 앓고 있는 반려견을 대상으로 뇌세포 보호 치매치료제 ‘로페살라진’을 8주간 투여한후 주인을 몰라봤던 반려견이 주인에게 꼬리치며 안기는 등 인지 기능이 확연히 개선됐다”면서 “약물을 끊은후 4주 이상이 지나도 그 효과가 유지되는 것으로 미뤄, 증상 완화제가 아니라 근원적인 치료제임이 확인됐다”고 덧붙였다. 포럼에서는 이밖에 보건복지부 김주영 보건산업진흥과장(첨단의료복합단지 의료클러스터 육성방안), 서울대학교 김상윤 교수(치매,알츠하이머병, 그리고 AD control), 조선대학교 이건호교수(치매국책연구단장), 연세대학교 약학대학 김영수 교수 등의 주제발표가 있었다. 한편 포럼에 앞서 남인순 국회의원은 개회사를 통해 “뇌질환 가운데 특히 치매 연구개발 사업을 확대해야 한다. 고위험군에 대한 예방 가이드라인을 연구하고 약물관리 등의 예방방법을 포함한 임상연구도 추진해야 한다”고 강조했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

경기도내 신약개발업체가 개발한 뇌세포 보호 치매 치료제가 반려견 치매 예비 임상시험에서 탁월한 치료 효과를 보여 주목을 받고 있다. 　반려견이 치매에 걸리면 주인식별 혼돈, 방향감각 상실, 밤과 낮의 수면 패턴 변화, 잦은 배변실수, 식욕변화 등 증상을 보인다. 12세 이상의 반려견중 40%가 치매에 걸리는 것으로 알려졌다. 　경기도 용인시 소재 ㈜지엔티파마는 3일 자사가 개발한 치매치료제 합성신약인 ‘로페살라진’이 반려견 치매(인지기능 장애 증후군) 치료를 위한 예비 임상시험에서 효과가 입증됐다고 밝혔다. 　예비임상은 임상 2~3상에 들어가기 전에 약물의 효과와 안전성을 탐색하는 연구로, 반려견 치매에 대한 뇌세포 보호 신약의 임상시험 결과가 나온 것은 세계에서 처음이다. 　로페살라진은 알츠하이머 치매의 원인인 뇌신경세포 사멸 및 아밀로이드 플라크의 생성을 유발한다고 알려진 활성산소와 염증을 동시에 억제하는 다중표적약물이다. 경기도, 과학기술부, 보건복지부, 아주대 등의 지원을 받아 개발했으며 동물은 물론 사람의 임상 1상에서 안전성이 검증됐다고 회사측은 밝혔다. 　지엔티파마는 반려견 치매도 사람처럼 뇌세포 손상과 아밀로이드 플라크가 쌓이며 인지기능장애를 겪는다는 사실을 확인하고 서울 청담동 소재 이리온 동물병원과 손잡고 치매에 걸린 반려견에 6마리를 대상으로 지난 2월부터 5개월간 예비 임상을 진행했다. 　임상에 참여한 반려견들은 14살 이상으로 사람과 똑같은 치매 증상을 보였다. 주인을 몰라볼 뿐 아니라 배변을 가리지 못해 집안을 더럽히고 수면장애로 밤에 잠을 못 자는 치매증상을 앓고 있었다. 　예비 임상시험은 중증 치매로 진단받은 반려견 6마리를 대상으로 총 8주간 로페살라진을 하루에 한번씩 경구 투여한 후 안전성 및 약효를 검증하는 방식으로 진행됐다. 　약물 투여 후 4주와 8주째 반려견의 인지기능을 문진과 행동기능 검사로 평가한 결과 인지기능 및 활동성이 정상 수준으로 확연히 개선된 것으로 나타났다. 　예비임상을 주도한 이리온 동물병원 문재봉 원장은 “주인을 몰라봤던 반려견이 8주 이내에 주인에게 꼬리치며 안기는 등 호전된 모습을 눈으로 직접 확인했다. 혈액 검사와 임상행동 검사에서 약물에 의한 부작용이 전혀 발생하지 않았다”고 연구 결과를 설명했다. 　15살 반려견을 키우고 있는 박종건(39)씨는 “우리 깐돌이가 13살부터 이름을 불러도 대답하지 않고 대소변도 잘 가리지 못했다. 게다가 활동성도 떨어지고, 잠도 못 자는 등 이상 증세를 보여 마음이 무척 아팠는데 치료 8주 만에 정상으로 돌아왔다”며 기쁨을 감추지 않았다.　지엔티파마는 로페살라진의 반려견 예비 임상 시험에서 안전성과 약효가 검증됨에 따라 충북대학교 동물의료센터와 이리온 동물병원을 비롯한 5개 동물병원 등과 공동으로 로페살라진에 대한 허가용 임상시험에 착수하기로 했다. 　또 반려견에 대한 허가용 임상시험이 정상적으로 진행되면 내년 초쯤 세계 최초의 반려견 치매 치료제가 출시될 것으로 전망했다. 　지엔티파마 곽병주 대표는 “심각한 인지기능장애를 앓고 있는 반려견에서 로페살라진 투여 후 빠른 시간내에 치료효과를 확인할수 있었다”며 “반려견에 대한 임상이 끝나면 치매환자를 대상으로 임상 2상을 진행해 5년이내에 알츠하이머 치료제 개발을 완료할 것”이라고 밝혔다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람의 뇌신경세포를 그대로 흉내낸 인공 시냅스 소자를 개발해 화제가 되고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST), 서울대, 중앙대, 포스텍 공동연구팀은 전이금속 물질인 ‘탄탈옥사이드’를 이용해 인간의 뇌에서 기억을 담당하는 신경세포인 뉴런과 연결부위인 시냅스의 기능을 그대로 모사한 인공 시냅스 소자를 개발하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티리얼즈&인터페이스’ 최신호에 실렸다. 시냅스는 뇌에 있는 뉴런과 뉴런이 신경 전달물질을 주고 받을 수 있도록 축색돌기와 수상돌기가 만나는 부분으로 수 십 조에서 수 백조개가 있는 것으로 알려져 있다. 뇌에서 정보를 전달하는 이 시스템은 컴퓨터와 비교했을 때 비교적 적은 에너지로도 고도의 병렬 연산을 처리할 수 있어서 컴퓨터 공학자들은 시냅스의 생물학적 기능을 모방한 인공 소자 개발에 관심을 갖고 있다. 연구팀은 탄탈옥사이드를 이중층으로 만들고 표면을 제어해 고성능 인공 시냅스 소자를 만들었다. 이 소자는 전기신호 강도에 따라 탄탈옥사이드층의 저항값이 커지거나 작아지면서 시냅스의 신호전달 시스템을 흉내냈다. 이번에 개발한 소자는 기억을 저장하는 장기기억 강화작용과 기억을 지우는 장기억제작용 같은 기억의 생성, 저장, 삭제 과정인 시냅스 가소성 구현에도 성공했다. 특히 기존 컴퓨터 소자와 달리 낮은 전력으로도 병렬연산이 가능해 상용화될 경우 방대한 양의 빅데이터 처리에도 활용될 수 있을 뿐만 아니라 인공지능 개발 등 차세대 지능형 반도체 소자 기술에도 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다. 이명재 DGIST 지능형소자융합연구실장은 “이번 연구결과는 기존 인공 시냅스 소자의 단점을 보완한 동시에 뉴런 기능을 최대한 모방함으로써 인간의 뇌를 모사한 뉴로모픽 시스템 인공지능 개발에 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기록적인 더위가 기승을 부리고 있다. 더위에도 불구하고 우리의 체온은 일정하게 유지된다. 흥미로운 점은 체온을 유지하기 위한 몸의 반응이 뇌에서 시작된다는 것이다. 뇌는 어떻게 우리의 체온을 조절하고 있는 것일까.온도에 대한 감각은 피부에 있는 수용체에서 출발한다. 영국 킹스칼리지런던의 피터 맥노튼 교수는 더위에 반응하는 특별한 체내 단백질을 발견해 보고했다. ‘TRPM2’라는 이온통로단백질은 34~42도 범위에서 열리면서 양이온을 통과시켜 신경세포를 활성화시킨다. 피부 신경말단에서 신경이 활성화되면 이 신호는 척수의 감각 경로를 통해 뇌로 전달되고 최종적으로 ‘시각교차앞핵’에 도달해 더위를 인지하게 한다. 실험적으로 TRPM2 유전자의 발현을 억제한 생쥐는 38도인 곳에서도 벗어나려고 하지 않고 더위에 둔감했다. 일단 시각교차앞핵이 더위를 감지하면 ‘숨뇌’로 신호를 전달해 자율신경계를 통해 체온을 낮출 수 있는 반응을 유발한다. 첫째는 혈관확장 반응이다. 쥐는 꼬리에서, 토끼는 귀에서, 사람은 손·발 등에서 혈관확장 반응을 통해 열을 발산한다. 열발산이 늘어나면 중심부 체온을 낮춰 더위 속에서 일정한 체온을 유지하는 데 도움이 된다. 둘째는 땀이다. 자율신경계 중 교감신경계가 땀샘을 자극해 땀을 분비한다. 피부로 올라온 수분은 곧이어 증발하면서 주변의 열을 제거하는 기능을 한다. 추위에 대한 몸의 반응도 비슷한 경로를 거친다. 낮은 온도를 감지하는 데는 ‘TRPM8’이라는 이온통로단백질이 필요하다. 26~28도부터 TRPM8이 작동하기 시작한다. TRPM8에 의해 발생한 신호는 동일한 경로를 통해 시각교차앞핵으로 전달돼 반응을 일으킨다. 첫째는 오한 반응으로, 근육을 떨게 해 열을 발생시킨다. 둘째로 갈색지방을 연소시켜 열을 발생시킨다. 셋째는 혈관수축 반응으로 열손실을 줄여 주는 역할을 한다. 열발생을 늘리고 열손실을 막아 체온 저하를 막아 주는 것이다. 한편 세균이나 바이러스에 감염되면 정상보다 체온이 높아지게 되는데 이때도 시각교차앞핵의 역할이 중요하다. 감염에 의해 염증 유발 물질들이 증가하면 혈관 내피세포에서 ‘프로스타글란딘 E2’의 생산이 늘어나고 ‘중앙 시각교차앞핵’에 작용해 체온을 떨어뜨리지 못하게 한다. 결과적으로 체온은 상승하고 열이 감염질환을 극복하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 또 최근 중국 상하이기술대의 션웨이 교수는 ‘복측시각앞핵’ 안의 억제성 신경세포를 활성화시킬 때 체온 저하가 일어난다고 보고했다. 이 부위는 수면을 유발하는 부위로도 잘 알려져 있어 흥미롭다. 이 신경세포가 활성화되면 체온저하와 수면유발이라는 두 가지 현상이 동시에 일어난다. 체온이 떨어지는 것과 잠이 드는 것이 서로 밀접한 연관성이 있다는 것을 보여 주는 연구결과다. 열대야가 일상이 돼버린 요즘 이 신경세포를 활성화하면 좀더 편한 밤이 될 수도 있겠다는 상상을 해 본다.

국내 연구진이 산소 부족으로 인한 각종 뇌혈관 질환으로 인한 뇌손상을 치료할 수 있는 물질을 개발했다. 대구경북과학기술원(DGIST) 라종철 박사팀은 뇌혈관 폐색으로 피 흐름이 줄어들면서 뇌조직이 정상적으로 기능하지 못하는 허혈성 뇌졸중으로 막혔던 혈관에 혈액이 다시 돌 때 나타나는 추가 뇌손상을 막을 수 있는 치료물질을 발견했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경약리학’ 8월호에 실렸다. 산소공급은 뇌신경세포 기능을 위해 필요하다. 허혈성 뇌졸중이 발생하면 저산소증이 나타나 뇌세포 손상이 발생하고 이후 뇌에 다시 산소를 공급하는 과정에서도 손상되는 ‘재관류 손상’이 발생하기도 한다. 허혈성 뇌졸중이나 고산병이 발생하면 혈관을 통해 뇌 신경세포에 공급되는 산소공급이 줄어들면서 저산소증이 나타난다. 뇌손상을 막기 위해서는 혈액을 공급해줘야 하는데 다시 산소를 공급받는 과정에서 신경세포가 갑자기 흥분해 추가적 뇌손상이 나타나기도 한다. 혈류를 정상화하는 단계에서 신경세포 흥분을 조절해 손상을 억제하기 위한 치료제가 필요하다. 연구팀은 뇌신경세포에 혈액이 다시 공급될 때 과다한 흥분을 일으키는 이온통로를 찾아냈다. 이와 함께 혈류를 정상화하기 전에 이 이온통로를 억제하는 물질을 사용하면 신경세포의 흥분억제는 물론 독성 유발을 막을 수 있다는 사실도 확인했다. 기존에는 뇌졸중 환자나 급성 심근경색 환자 회복을 위해 체온을 32도로 낮춰 뇌로 가는 혈액으로 인한 충격을 줄이는 저체온요법이 많이 사용됐지만 추가 뇌손상을 완벽하게 막지는 못했다. 이번에 개발한 기술은 신경세포의 흥분을 직접 낮춤으로써 효과를 더 높일 수 있다는 장점이 있다. 연구팀이 이번에 활용한 이온통로 억제제는 부정맥 치료용으로 사용되던 약물이었다. 이번 연구를 통해 뇌의 재관류 손상 억제용으로도 효과가 있음을 증명하고 저산소성 뇌손상 치료용 약물로 국내 특허 출원했다. 라종철 박사는 “이번 연구는 저산소증과 신경염증이 신경세포의 기능에 미치는 영향을 확인하는 동시에 허혈성 뇌졸중이나 저산소증으로 발생하는 뇌손상을 억제할 수 있는 치료용 약물 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

원광대가 근위축성측삭경화증(일명 루게릭병) 한방 치료제 임상시험 승인을 받아 관심을 모으고 있다. 원광대는 한의학전문대학원 김성철 교수가 개발한 루게릭병 치료용 후보물질인 ‘메카신’(Mecasin)의 제품화를 위한 임상시험이 식약처 승인을 받았다고 31일 밝혔다. 메카신은 작약, 감초, 정제부자 등 한약재에서 성분을 추출해 낸 것으로 국내 특허를 획득했다. 메카신은 원광대 광주한방병원과 산본병원에서 진행 중인 임상시험이 완료단계에 있다. 김 교수는 “양약 대신 부작용이 적고 루게릭병 억제에 효과가 큰 한방치료제 개발이 절실하다”며 “메카신이 항산화 유전자를 늘리고 신경세포 보호 및 항염증 작용을 해 루게릭병에 효과가 있는 것을 확인했다”고 말했다. 원광대는 국내 의약품 전문회사와 메카신의 제품화를 추진할 계획이다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

일본 정부가 ‘유도만능줄기(iPS)세포’를 활용한 파킨슨병 치료에 대해 세계 최초로 임상시험을 승인했다. 일본 언론들은 30일 “다카하시 준 교토대 교수 연구팀이 iPS세포로 뇌의 신경세포를 만들어 파킨슨병 환자의 뇌에 이식하는 치료의 임상시험 계획에 대해 정부로부터 승인을 받았다“며 “조만간 대상 환자를 선정해 임상시험에 들어갈 것”이라고 보도했다. iPS세포는 이미 분화가 끝난 사람의 체세포에 세포분화 유전자를 주입해 분화 이전의 상태로 되돌리는 기술이다. 이를 응용하면 질병으로 손상된 세포를 iPS로 대체해 정상세포로 바꿀 수 있다. 이 기술을 처음 개발한 야마나카 신야 교토대 iPS세포연구소장은 2012년 노벨 생리의학상을 수상했다. 일본 정부는 질병 치료 가능성에 주목하고 지난 10년간 iPS세포 연구에 1000억엔(약 1조원)을 투자해 왔다. 파킨슨병은 사람의 뇌에서 도파민(운동을 조절하는 정보전달 물질)을 생성하는 신경세포가 감소해 발생하는 질환이다. 근육 경직, 몸 떨림 등이 대표적인 증상으로 치매, 뇌졸중과 함께 3대 노인성 질환으로 통한다. 일본의 파킨슨병 환자는 16만명으로 추정되며 한국은 2016년 기준 9만 6499명이 이 병으로 진단받았다. 도파민을 보충하는 약물 투입 이외에 별다른 치료법은 발견되지 않은 상태다. 지난해 다카하시 교수팀은 건강한 사람의 체세포에서 iPS세포를 만들고 도파민을 분비하는 신경세포의 전구세포로 분화시킨 뒤 파킨슨병에 걸린 원숭이의 뇌에 주입하는 실험을 진행했다. 일정 시간이 지난 뒤 자기공명영상촬영(MRI) 등으로 원숭이의 뇌를 관찰한 결과 신경기능이 일부 회복된 사실이 확인됐다. 당시 연구 결과는 국제학술지 네이처에 게재됐다. 다카하시 교수는 “2년간 연구에서 가장 큰 단점으로 거론됐던 암 유발 부작용이나 면역 거부반응이 나타나지 않았다”고 설명했다. 한편 우리나라에서도 김동욱 연세대 의대 교수가 배아줄기세포를 이용해 파킨슨병 원숭이 치료 실험을 진행한 바 있다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr 서울 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

“1주일에 3일 밤샘 작업이 일상이었던 워커홀릭이었죠. 갑작스런 난청으로 병원을 찾았고 청각장애 진단을 받게 됐어요. 살아갈 자신이 없어 6개월간 집안에만 박혀 있었죠. 불현듯 ‘이래선 안 되겠다. 내 몸을 한 번 디자인 해보자’란 생각으로 시작한 게 운동이었죠” 2017년 맥스큐 머슬마니아 아시아 챔피언십 패션 여자모델 부문 그랑프리에 빛나며 ‘머슬퀸’, ‘머슬여신’이란 화려한 수식어를 갖게 된 이연화씨가 운동을 시작하게 된 계기다. 다양한 고난과 역경 속에서 승리했던 사람들이 그렇듯 역경은 곧 새로운 도전의 밑거름이었다. 지난 23일 강남의 한 피트니스센터에서 만난 그녀 또한 그랬다. 그녀는 “복잡하고 많은 일들 속에서 내 자신의 재능을 발휘할 시간도 부족한 데 운동하는 사람들은 너무 여유로운 사람들 아닌가”라고 생각했을 정도로 운동의 ‘운’자와는 담을 쌓고 살았다고 한다. 하지만 과도한 일에 대한 욕구가 사단이었다. 과중한 프로젝트로 그녀의 몸은 망가졌고 결국 청각장애 진단을 받았다. 강도 높은 병원 치료로 신경세포가 돌아왔지만 우울증이 생기고 희귀난치병을 얻게 됐다. 너무나 열심히 살아왔고 목표만 향해서 달려왔는데 예기치 못한 갑작스런 불편함이 너무 원망스러웠다. 그녀는 “당시 메르스 사태로 사람들이 마스크를 쓰고 다녔어요. 가뜩이나 청각 장애로 듣기가 어려웠는데 마스크를 쓴 사람들과 대화하다 보니 더 잘 들리지 않아 매우 답답했었다”며 자신에게 닥친 생활 속 여러 불편함을 생생히 체험하게 됐다고 했다. 이러한 절망 속 삶으로부터 탈출하고자 선택한 운동은 큰 대회 수상의 기쁨과 새로운 삶을 살아갈 수 있는 원동력이 됐다. 제2의 인생이 시작된 것이다.물론 시작은 녹록치 않았다. 오랫동안 운동해 온 사람들과 비교해 근육량은 당연히 부족했고 몸을 만들기 위해 해야 할 일들이 이만저만 아니었다. ‘남들 다 하는’ 기본적인 몸만들기 뿐 아니라 ‘남들과 비교우위로 보여질 수 있는’ 차별화 된 몸을 부각시키기 위해 어깨와 엉덩이 부위 운동에 집중했다. 패션 여자모델 부문 그랑프리를 수상할 수 있었던 것도 가장 중요한 심사기준인 몸의 밸런스, 즉 너무 과하지도 부족하지도 않는 근육의 모습을 통해 보여지는 균형적인 아름다움이었기 때문이었다. 여기에 그녀 자신만의 독특한 개성이 묻어나는 표현력을 충분히 녹여 넣었다. 무대 위에서 화려한 비키니 의상을 입은 채 엉덩이를 흔들거나 손 뽀뽀를 날리는 포징(posing) 동작에 대해서 민망하지 않았는지 묻자 “그게 바로 가장 힘들었다”며 웃음 지었다. 그녀는 “강의를 위해 무대에 많이 섰던 경험으로 무대 공포증은 없었다. 하지만 난생 처음 비키니와 높은 힐을 신고 많은 사람들 앞에서 워킹 한다는 생각만으로도 너무 민망해 집에서 혼자 거울보고 연습했다”며 “시간이 지나면서 점점 몸이 만들어지게 되자 몸에 대한 자부심이 생겼고 내 몸의 어느 부분을 보여주고 감추어야 되는지 깨닫게 되자 자연스러운 포징을 연출 할 수 있었다”고 말했다. 그녀는 “건강한 정신을 가진 몸이 아름다운 거 같다. 몸이 좋다거나 날씬해서 아름다운 게 아니라 내 몸에 대해 스스로 만족하면 그게 아름다운 몸”이라고 말했다. 자신만의 운동 비법에 대해선 다소 싱겁게 “집에 설치된 많은 전신 거울을 보면서 한 발 들고 설거지하기, 소파에 앉아 TV 보며 바른 자세 유지하기 등 생활 속에서 하는 모든 동작이 운동 비법”이라고 했다. 아무리 건강한 몸을 위해 노력하고 있다해도 병에 대한 재발의 두려움은 늘 그녀를 힘들게 한다. 하지만 병 앞에서의 단순한 체념이 아닌, 당당한 그녀의 모습이 아름답게 느껴졌다. “갑작스럽게 아프고 나니깐 내가 언제 죽을지 모르겠단 생각이 들더라고요. 언제 다시 이렇게 아픔이 찾아올지 모르는 희귀 난치병이라 제 삶이 조금 짧을 수도 있어요. 그런 짧은 삶이 예정돼 있더라도 매순간 최선을 다해 행복하게 살려고 노력 하고 있어요”라고 했다. 앞으로 꿈과 소망을 묻자 “내 몸과 잘 어우러지는 나만의 패션 분야에서 선두 주자가 되고 싶어요. 우리나라엔 아직 그런 사람이 많지 않지만 해외엔 많이 있어요. 그런 유명인들처럼 멋진 셀럽이 되고 싶어요”라고 말했다. 소망과 꿈이 꼭 이뤄지길 바란다.　 글 박홍규 기자 gophk@seoul.co.kr 영상 박홍규, 곽재순 ssoon@seoul.co.kr