앵무새는 미래의 일을 ‘사람처럼’ 예측하기 위해 확률을 이해하고 그에 따라 행동할 수 있다고 뉴질랜드 과학자들이 밝혔다. 오클랜드대 연구진은 현지 토착 앵무새인 ‘케아’를 대상으로 한 일련의 실험 연구를 통해 이들 새가 자료를 합쳐 불확실한 미래의 일을 예측할 수 있다는 점을 발견했다고 밝혔다. 이런 통계 능력은 사람 외에도 고릴라와 오랑우탄 같은 유인원들에게만 존재하는 것으로 알려졌지만, 이 연구는 그렇지 않다는 점을 시사한다. 이번 결과는 이들 새가 사람의 말을 따라하는 능력 외에도 유아나 원숭이를 뛰어넘는 확률 개념을 지녔다는 것을 보여준다. 케아 앵무새에 관한 이 실험 연구는 이들 종이 간식이라는 보상을 얻을 수 있는 막대(교환품)를 연구원이 어느 손에 숨겼는지를 선택하는 데 확률을 이용한다는 점을 밝혀냈다. 이들 연구자는 앵무새가 어느 통에서 보상을 주는 검은색 막대를 꺼내 들고 있는지를 맞추기 위해 이용 가능한 모든 자료를 더해 결정을 내린다는 점을 알아냈다. 연구 주저자인 어멀리아 바스토스 박사는 “케아 앵무새는 불완전한 정보의 부족한 부분을 채움으로써 불확실한 미래의 일을 예측할 수 있다”고 말했다. 이 연구는 영장류나 유아를 대상으로 한 기존 실험 연구들을 반영한 것으로, 연구자들은 같은 실험으로 케아 앵무새가 아기와 원숭이보다 수행 성과가 뛰어나다는 점을 발견한 것이다. 바스토스 박사는 “만일 파란색 사탕이 대부분이고 노란색 사탕은 몇 개밖에 안 들어있는 통에 내가 손을 넣어 어떤 사탕을 꺼낸다면 당신은 내 손 안에 있는 사탕을 볼 수 없어도 그게 파란색일 가능성이 높다고 추측할 수 있다”고 말했다. 옥스퍼드대 출신으로 현재 오클랜드대에 재직 중인 이 생물학자는 케아 앵무새도 이와 같이 생각을 할 수 있다고 말했다.연구진은 본격적인 실험에 앞서 블로펠트와 브루스, 로키, 네오, 플랑크톤 그리고 테즈라는 이름의 앵무새 6마리를 대상으로 검은색 막대와 주황색 막대 중 검은색 막대를 선택했을 때만 간식을 줘 검은색 막대를 선택해야만 보상을 얻을 수 있다는 점을 인지하도록 훈련시켰다. 이후 일련의 실험에서 연구자들은 두 개의 투명한 통 안에 각각 손을 넣은 뒤 막대를 꺼냈는데 어떤 색상인지 모르게 한 상태에서 앵무새가 보상을 받을 수 있는 쪽을 선택하도록 했다.이들 새는 연구원의 손을 자기 부리로 대는 방식으로 손을 선택해야 했는데 거의 항상 검은색 막대가 더 많이 들어있는 쪽의 통을 선택했다. 이는 이들 새가 맛있는 간식을 더 많이 얻을 수 있다는 점을 의미한다.연구진은 또 투명한 통 안에 있는 막대들의 비율을 바꿔가며 실험을 반복했다. 한쪽 통의 내용물을 절반으로 줄이거나 중간에 물리적인 장벽을 설치했는 데 이런 실험 환경에서조차 이들 새는 보상을 얻을 확률이 변했다는 것을 인지했다. 즉 이들 새는 보상받을 수 있는 확률이 가장 높은 통을 선택한 것이다. 바스토스 박사는 “이들은 검은색 막대가 들어있을 확률이 높은 쪽을 바탕으로 손을 선택하고 있었다. 이는 사람 외에도 유인원에게서만 볼 수 있는 것이었다”고 말했다. 또 케아는 두 연구원이 각각 한 통에서 한 손으로 막대를 꺼내는 실험에서 이전 실험에서 검은색 막대를 손에 집어드는 성향을 보여준 연구원 쪽을 선호하는 것으로도 확인됐다. 바스토스 박사는 “우리는 케아가 판단을 내리기 위해 심지어 사람의 편향을 알아차린다는 점을 발견해 크게 놀랐다. 이들은 어느 연구원이 특정 유형의 막대를 더 잘 선택한다는 점을 이해하고 검은색 막대와 주황색 막대가 같은 비율로 들어있는 두 통에서 두 연구원이 각각 막대를 꺼내는 실험에서도 검은색 막대를 주로 꺼내는 연구원을 선택했다”면서 “이는 사람 외에도 대형 유인원들만의 독특한 능력이라고 생각됐던 또 다른 능력”이라고 설명했다. 이어 “한 종의 새에서 이런 유형의 복잡하고 높은 수준의 인지 과정을 보는 것은 통계 추론의 진화 역사를 이해하는 데 도움이 될 수 있다”고 덧붙였다. 앵무새의 뇌는 영장류의 것과 매우 비슷하다. 최근 연구에서는 이들 뇌에 있는 내측나선핵(SpM·medial spiriform nucleus)이라는 회백질 부위가 큰 것으로 확인됐다. 이 뇌 부위는 이들에게 정교한 문제 해결 기술을 제공하는 초고속 정보처리 장치로써 기능하는 데 여기에는 도구 사용 능력도 포함된다. 이들은 자신이 원하는 것을 사람에게 전달할 수 있고 숫자를 세고, 더하고 뺄 수 있다. 놀랍게도 이들은 심지어 제로(0)라는 개념까지 이해할 수 있다.세계에서 유일하게 고산지대에 사는 케아는 다 자라면 몸길이가 48㎝쯤 되며, 전체적으로 올리브색을 띄고 호기심이 많은 종으로도 유명하다. 하지만 이 종은 최근 몇 년간 멸종위기에 처해 현재 5000마리도 채 안 남은 것으로 알려졌다. 특히 이 종은 사람을 잘 따르는 성향을 지녀 종종 등산객에게 가서 간식을 얻어먹지만 이런 습성이 고착되면 스스로 먹이를 구하는 능력을 잃게 돼 자연에서 토태될 수 있다. 따라서 야생 개체에게는 먹이를 주지 않아야 한다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(3월 3일자)에 실렸다. 사진=어멀리아 바스토스 제공, 이미지=네이처 커뮤니케이션스 캡처 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

스마트폰도 중독되면 약물 중독과 마찬가지로 뇌의 모양과 크기를 물리적으로 변하게 한다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 독일 하이델베르크대 연구진이 스마트폰 중독자 22명을 포함한 스마트폰 사용자 48명을 대상으로 뇌 MRI 검사를 시행한 결과, 중독자는 뇌의 몇몇 부위에서 회백질 양이 적은 것으로 나타났다고 국제학술지 ‘중독행위’(Addictive Behaviors) 최신호에 발표했다. 이 연구에서는 또 스마트폰 중독자의 두뇌 활동은 스마트폰을 사용해도 중독되지 않은 일반인들보다 상당히 떨어져 있는 것으로 확인됐다. 연구 논문에 따르면, 스마트폰 중독자는 일반 사용자보다 왼쪽 앞뇌섬엽(left anterior insula)과 하측두 피질(inferior temporal) 그리고 해마주위피질(parahippocampal cortex)에서 회백질 양이 현저하게 적었다. 특히 이 연구에서 나타난 뇌섬염의 회백질양 감소는 약물 중독자의 뇌에서 나타나는 것으로 밝혀졌던 변화와 같은 것이라고 이들 연구자는 지적했다. 이들 전문가는 또 이런 경향은 스마트폰을 지나치게 사용하면 뇌에 물리적인 변화를 일으키는 것과 관계가 있음을 보여주는 최초의 물적 증거라고 덧붙였다. 이에 대해 연구 논문의 저자들은 “스마트폰이 다양한 나이대에서 쓰이고 있고 사용자가 점차 늘어나고 있다는 점을 고려할 때 이번 연구는 적어도 스마트폰 사용과 관련한 중독 행위를 나타낼 위험이 큰 사람들에 대해 스마트폰이 정말로 해롭지 않은지에 관한 의문을 제시한다”고 지적했다. 문제는 이뿐만이 아니다. 아이들의 스마트폰 사용 시간이 점차 늘어남에 따라 각국의 과학자들과 의료 전문가들 사이에서는 스마트폰 중독에 관한 점점 더 큰 우려가 나오고 있다. 지난해 10월 한국 정보통신정책연구원이 발표한 ‘어린이와 청소년의 스마트폰 보유 및 이용행태 분석’ 보고서에 따르면, 2018년 기준 아동·청소년의 하루 평균 스마트폰 이용시간은 1시간 53분으로 2015년의 1시간 29분에 비해 27%(24분) 늘었다. 또 스마트폰 보급률 역시 지속 증가해 초등학교 저학년을 제외하고는 90% 이상으로 집계됐다. 특히 초등학교 4~6학년(81.2%)의 스마트폰 보유율이 가장 많이 증가해 2018년 80%대에 진입했고, 중·고등학생의 스마트폰 보유율은 95%를 넘어 전체 응답자 보유율(87.2%) 대비 8%포인트 웃돌았다. 이에 대해 김윤화 정보통신정책연구원 부연구위원은 “어린이 및 청소년의 스마트폰 이용 및 보유 확대가 점차 낮은 연령대로 확산되는 경향을 보이고 있다”고 지적했다. 사진=Addictive Behaviors 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

10대. 어린이도 아니고 그렇다고 성인도 아니다. 한국 사회에서는 입시라는 거대한 압박감에 눌려 신음하는 시기이기도 하다. 말 잘 듣고 해맑던 아이가 어느 날 문득 내가 알고 있던 아이가 맞나 싶을 정도로 낯선 아이가 돼 있다가 어느 순간 내가 알고 있던 아이로 돌아와 있는, ‘청소년=외계인’(‘1318 청소년심리’)일 때도 있다. 10대는 다른 연령대보다 친구가 중요하다. 종종 “내 아이는 안 그래요”라며 믿고 싶겠으나, 집단폭행 가해자가 돼 있기도 한다. 최근 여중생 7명이 여자 초등생 1명을 집단폭행한 동영상이 인터넷에서 확산돼 공분을 샀다. 가해자 7명 모두 비행 청소년 수용 기관인 소년심사분류원으로 보내졌다. 39초 분량의 동영상은 가해자 중 한 명이 찍어 소셜미디어에 올렸단다. 폭행도 소셜미디어 메신저를 통해 남자친구 문제로 말싸움하다 벌어졌다고 한다. 가해자들은 만 10세 이상 14세 미만인 형사미성년자라 형벌 대신 보호 처분을 받는다. 그래서 청와대 국민청원 게시판에 지난 23일 이들을 처벌해 달라는 청원이 올라왔고 하루 만인 어제 20만명 이상이 동의했다. 소년법을 개정해 미성년자의 형사처벌을 강화해야 한다는 주장이 다시 불거지고 있다. 디지털 기술의 발달은 양날의 칼이다. 정보를 교환하고 서로 친해지기도 하지만, 때론 사이버 괴롭힘의 수단이 된다. 단체 대화방에서 집단적으로 따돌리거나(사이버불링), 굴욕 사진이나 저격 글을 올려놓고 단체로 대화방을 나가는(방폭) 폭력이 벌어지곤 한다. 교육부가 초등학교 4학년부터 고등학교 3학년까지 조사해 지난달 발표한 학교폭력 실태조사에서 피해를 입은 적이 있다는 응답자가 6만명으로 2년 연속 늘어난 데는 사이버 괴롭힘 증가의 영향도 컸다. 신경과학자 프랜시스 젠슨은 ‘10대의 뇌’라는 책에서 10대의 뇌는 모든 것을 더욱 빠른 속도로 학습하지만 회백질(기억력에 관여하는 물질)을 제거하면서 뉴런(신경세포)들을 없애는 등 상반되는 작용을 한다고 썼다. 배우는 뇌 앞에서 어른들은 어떻게 자극했을까. 자꾸 잊어버리는 10대에게 폭력의 부당함과 도움의 손길이 존재한다는 사실을 얼마나 반복했을까. 어른의 무지와 무관심이 10대들이 극단적인 선택을 하는 데 일조했을지도 모른다. 지난해 10대 자살률(10만명당 자살 사망자 수)은 5.8명으로 전년(4.7명)보다 22.1% 늘었다. 연령대별로 보면 가장 높은 증가율이고, 10대 사망자 10명 가운데 3명(35.7%) 수준이다. 한국의 자살률이 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 가장 높으니 10대 자살률 또한 가장 높다. 이 구조를 깨야만 진정한 선진국이다.

혈압약이 알츠하이머 위험을 낮춘다는 사실을 또 다시 입증하는 새로운 연구결과가 나왔다. 미국국립보건원(National Institutes of Health)이 혈압으로 인한 심장질환 위험이 높은 50세 이상 성인 9300명을 대상으로 2010년부터 추적관찰을 시작했다. 연구진은 이중 고혈압 환자 449명 두 그룹으로 나눈 뒤, 한 그룹은 수축기 혈압(최고혈압)을 140mmHg 이하로 낮추는 표준 치료를, 다른 그룹은 120mmHg 이하로 떨어뜨리는 공격적 치료를 시행했다. 동시에 실험 시작 전과 후에 MRI뇌 촬영을 통해 뇌의 백질에 나타난 병번 부위의 총 용적의 변화를 비교했다. 일반적으로 대뇌는 피질(겉부분)과 수질(속부분)으로 나눠져 있으며, 피질은 회색을 띠고 있어 회백질, 수질은 흰색을 띠고 있어 백질로 부른다. 이중 백질은 수많은 신경섬유로 구성돼 있고, 백질에 변병이 발생할 경우 MRI에서 밝은 하얀색으로 나타난다. 백질의 병변 용적이 증가할 경우 알츠하이머와 치매 등의 위험이 높아진 것으로 판단하는데, 추적연구 결과 표준치료를 받은 그룹은 밸질 병변 용적이 평균 평균 1.45㎤ 증가한 데 비해 공격적 치료 그룹은 0.92㎤에 그쳤다. 백질 병변은 신경세포를 보호하는 아교세포의 손상이 늘고 뇌혈관이 누출되는 것과 연관이 깊고, 이러한 증상들은 모두 고혈압과도 연관이 깊다. 연구진은 공격적인 혈압 약물치료가 병변의 증가를 억제할 수 있으며, 이것이 알츠하이머의 위험을 낮추는 것에도 도움이 될 것으로 판단했다. 한편 연구진은 이번 연구에 앞서 고혈압의 공격적인 치료가 치매로 이어질 수 있는 경도인지장애의 위험도 낮출 수 있다는 연구결과를 발표했었다. 자세한 연구결과는 미국 의사협회 저널(Journal of American Medical Association) 최신호(8월 13일 자)에 게재됐다. 사진=123rf.com(자료사진) 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

네덜란드 라이덴대 의대 연구팀은 자기공명영상(MRI) 기술을 이용해 체지방률과 뇌의 형태, 구조가 밀접한 연관성을 갖고 있다는 연구결과를 방사선 분야 국제학술지 ‘라디올로지’ 24일자에 발표했다. 연구팀은 체지방률과 뇌의 형태적 변화간 상관관계를 찾기 위해 영국 바이오뱅크 데이터베이스에 포함된 약 1만 2000명의 뇌영상 자료와 체지방률을 정밀 분석했다. 그 결과 체지방이 높을수록 뇌의 회백질 형태와 구조가 변한다는 사실을 확인했다. 일로나 데커 라이덴대 의대 영상의학과 박사는 “기존 연구들에 따르면 체지방률이 증가하면 인지능력이 떨어지고 치매 위험까지 높인다고 알려져 있었다”라며 “이번 연구를 통해 체지방 증가가 체내 염증반응을 일으켜 뇌의 형태와 구조에까지 영향을 미치고 결국 인지능력 저하를 가져올 수 있다는 것을 확인했다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌는 우리 몸에서 운동과 감각, 정서, 인지, 사고 등 다양한 기능을 조절하는 사령탑이다. 인간의 뇌기능은 인간을 지구상의 어떤 동물보다 강하게 만들었다. 인간은 뇌의 지적 능력으로 지구상에서 특별한 존재가 됐다. 흔히 지능이라고 하면 ‘아이큐’(IQ)를 떠올린다. 다양한 인지적 능력 중 공통적인 능력을 ‘g 요소’라 부르는데, 아이큐는 g 요소를 대변한다. 하지만 이러한 공통분모만이 지능의 전부가 아니다. 다양한 영역의 지능인 ‘다중지능’도 중요한 부분이다. 그렇다면 뇌의 어떤 기능이 지능을 결정하는 것일까. 지능을 결정하는 요인을 단순히 뇌의 크기로 본다면 인간은 코끼리나 고래보다 열등할 것이다. 체중 대비 대뇌피질의 뉴런 수로 보자면 고양이와 돌고래가 인간보다 우위다. 이렇듯 어느 하나의 변수만으로는 인간의 특수성을 완전히 설명하기 어렵다. 따라서 체중 대비 뇌의 무게나 시냅스 개수, 굵고 빠른 축삭, 뉴런 간의 짧은 거리 등 여러 가지 특성의 조합을 고려해 봐야 한다. 수행능력을 담당하는 전전두엽의 백질과 회백질의 부피 비율은 인간이 가장 높다. 특히 뇌부위 간 연결성을 의미하는 백질은 그 비율이 다른 동물에 비해 월등하다. 이는 뇌부위 간의 연결성이 지능의 중요한 역할을 담당한다는 것을 의미한다. 최근 독일 괴테대학의 컬스텐 힐거 박사팀도 이러한 견해를 지지하는 연구 결과를 발표했다. 309명으로부터 얻은 휴식기 기능적 자기공명영상 데이터를 이용해 신경망을 분석했다. 특히 전체적인 네트워크의 하위 구조인 모듈 분석으로 전두엽과 두정엽 신경망 모듈의 연결성이 IQ와 유의미한 상관관계를 나타낸다고 보고했다. 특한 기능을 하는 뇌부위들을 연결하고 통합하는 과정이 지능이 높고 낮음에 영향을 준다는 것을 의미하는 중요한 결과다. 한편 미국 일리노이대학의 애런 바비 교수에 따르면 지능에는 두 가지 종류가 있다. 현재 경험을 과거 정보와 연결하는 ‘결정성’ 지능과 현재 경험에 적응하며 추론하고 문제를 해결하는 ‘유동성’ 지능이 존재한다. 영구적인 뇌연결을 만드는 것보다는 기존 정보를 지속적으로 업데이트하면서 새로운 연결을 만들 수 있을 때 더 좋은 뇌기능을 보인다. 정보 처리 과정에서 결정성 지능 신경망은 쉽게 접근할 수 있는 반면 유동성 지능 신경망은 접근이 어렵다. 따라서 이러한 신경망 사이에서 자유롭게 전환할 수 있는 ‘융통성’이야말로 지능의 핵심이라는 것이다. 요즘은 ‘인공지능’이 대세다. 몇 년 전 알파고가 인간을 능가하는 바둑 실력을 선보인 상징적인 사건이 있었다. 인공지능의 활용은 우리에게 현실로 다가왔다. 하지만 여전히 인공지능에 대한 기대와 우려가 있다. 인간 지능의 뇌과학적 기전에 대해서도 정확히 이해하지 못하고 있다. 뇌과학을 통해 인간 지능의 원리를 좀더 정확히 이해하게 될 때 인간에게 더욱 도움을 줄 수 있는 인공지능을 개발하는 데도 큰 역할을 하게 될 것이라고 기대해 본다.

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

나무나 풀이 무성한 녹지 공간이 아이들의 학업 능력에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 연구진은 영국의 크고 작은 도시에 사는 만 11세 어린이 4758명을 대상으로 한 연구를 통해 위와 같은 결론에 도달했다고 ‘영국 교육심리학 저널’(British Journal of Educational Psychology) 최신호에 발표했다. 연구진은 구글 지도를 통해 이들 아동이 사는 지역에 녹지 공간이 얼마나 되는지를 측정해 분류했다. 그러고나서 이들 아동을 대상으로 공간 기억력 검사를 수행해 비교했다. 그 결과 녹지 공간이 많은 지역에 사는 아이들은 녹지 공간이 별로 없고 콘크리트로 된 지역에 사는 아이들보다 공간 기억력 점수가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 소득 수준과 주거 환경, 부모 교육 수준, 운동량 등에도 영향을 받지 않았다. 공간 기억력은 뇌가 기억을 바탕으로 원하는 위치를 찾는 능력이다. 이 능력은 사람이 위치를 잘 찾도록 할뿐만 아니라 논리적인 사고를 하게 돕는다. 또 이 능력이 높으면 뇌에서 집중력과 수학 능력에 영향을 미치는 영역의 회백질이 더 많다고 알려져 있다. 즉 녹지 공간이 많은 곳에 살면 집중력과 수학 능력이 더 높을 수 있다는 것이다. 이에 대해 연구저자인 아이리니 플러리 교수는 “공간 기억력은 아동의 학업 성취 중에서도 특히 수학 능력과 밀접한 관련이 있는 중요한 인지 능력”이라면서 “이번 결과는 녹지 공간이 뇌의 기능에 긍정적인 역할을 하는 것을 시사한다”고 말했다. 또한 “자연적인 녹지 환경에 노출되면 시각적이거나 청각적인 처리에 대한 요구가 줄어 주의력이 회복된다. 지속해서 주의하는 시간이 길어지면 정신적인 피로를 유발하며 이는 쉽게 짜증을 느끼고 산만해지는 특징이 있다”고 말했다. 이어 “녹지 공간은 부모의 건강과 웰빙도 높이며 이는 다시 자녀의 삶을 향상시킨다”고 덧붙였다. 끝으로 연구진은 이번 연구는 학교에서는 야외 학습을 더 자주 하고 정부와 건설업계는 공원 등 공공 용지를 유지하도록 해야 한다는 주장을 뒷받침하는 것이라고 말했다. 녹지 공간이 사람에게 미치는 연구는 이번이 처음은 아니다. 스페인에서는 공원과 정원, 삼림지대 근처에 살거나 푸른 나무가 많은 학교에 다닌 아이들은 번잡한 도시의 아이들보다 학업 능력이 평균 1년 앞선다는 연구 결과가 나오기도 했다. 사진=yarruta / 123RF 스톡 콘텐츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

당신이 실제 나이보다 젊다고 느끼고 있다면 당신의 뇌는 덜 늙었을 가능성이 크다는 연구결과가 나왔다. 서울대 연구팀이 59~84세 성인남녀 68명을 대상으로 한 연구를 통해 자신이 실제 나이보다 어리다고 느끼는 사람들의 뇌는 실제로 노화가 덜 진행됐음을 확인했다고 국제 학술지 ‘프론티어스 인 에이징 뉴로사이언스’(Frontiers in Aging Neuroscience) 최신호에 발표했다. 연구팀은 이들 참가자의 뇌를 자기공공명영상(MRI) 장치로 촬영한 자료를 자세히 분석했으며, 참가자들에게 “실제 나이와 비교해 볼 때 당신은 몇 살이라고 느끼는가?”고 질문했다. 참가자들은 “난 내 실제 나이보다 어리다”와 “난 내 실제 나이와 같다”, 그리고 “난 내 실제 나이보다 나이가 많다”라는 세 가지 답변 중에서 선택했다. 또한 이들 참가자의 실제 인지 기능을 확인하기 위한 기억력 검사가 진행됐다. 이뿐만 아니라 참가자들은 스스로 자신의 성격 특성과 우울 증상, 그리고 인식하고 있는 전반적 건강 상태를 보고해야 했다. 연구팀은 이번 연구를 통해 실제 나이보다 어리다고 느끼는 사람들은 뇌에서 청력과 감정, 의사결정, 그리고 자기 통제와 관련한 부위의 회백질 양이 그렇지 못한 사람들보다 더 많다는 사실을 확인했다. 또한 이들 참가자는 그렇지 못한 참가자들보다 더 좋은 기억력을 갖고 있고 자신을 더 건강하다고 생각하며 우울해질 가능성도 더 낮았다. 이에 대해 연구에 참여한 최진영 서울대 심리학과 교수는 “우리는 더 어리다고 느끼는 사람들이 더 어린 뇌의 구조적 특징을 지니고 있음을 알아냈다”고 말했다. 또 연구팀은 자신이 실제 나이보다 늙었다고 느끼는 사람들은 회백질 손실 때문에 일상적인 일을 수행하기가 더 어려워졌을 수도 있다고 보고 있다. 또 다른 이론으로는 실제 나이보다 늙었다고 느끼는 사람들은 건강한 생활 방식을 끌어내는 동기가 낮아 인지적 건강이 나빠진 것일 수도 있다는 것이다. 이에 대해 최진영 교수는 “누군가가 실제 나이보다 나이 들었다고 느낀다면 이는 뇌의 노화에 기여할 수 있는 자기 생활 방식과 습관, 그리고 신체 활동을 평가해 뇌 건강을 더 잘 관리하도록 조치 할 수 있는 신호가 될 수 있다”고 말했다. 사진=아이클릭아트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

적게 먹는 것이 오래 사는 비결이라는 속설을 입증한 실험 결과가 공개됐다고 사이언스 데일리 등 과학전문매체가 5일 보도했다. 프랑스국립과학연구원(CNRS)는 회색 쥐여우원숭이(grey mouse lemur)를 대상으로 식습관에 따른 수명의 변화를 관찰했다. 연구진은 성체 초기의 쥐여우원숭이 한 그룹에게 다른 그룹보다 평균 30% 적은 칼로리의 먹이를 제공했다. 이후 최초 10년간 이 그룹의 평균 수명을 꾸준히 지켜본 결과, 칼로리를 적게 섭취한 그룹은 다른 그룹에 비해 수명이 50% 더 긴 것을 확인했다. 구체적으로 살펴봤을 때, 칼로리를 제한한 그룹의 중앙 생존기간(median survival, 관찰 대상의 생존기간을 1~99등으로 가정했을 때, 50번째에 해당하는 대상의 생존기간)은 9.6년이었다. 반면 칼로리 제한을 하지 않은 그룹의 중앙 생존기간은 6.4년이었다. 최대 수명 역시 칼로리를 제한한 그룹이 더 길었다. 칼로리를 제한하지 않은 그룹의 최대 수명은 11.3년이었지만, 적게 먹은 그룹에 속한 대부분의 쥐여우원숭이는 이 기간까지 생존해 있었다. 칼로리를 제한한 그룹의 쥐여우원숭이에게서는 운동능력이나 인지능력이 감소되는 현상이 나타나지 않았다. 뿐만 아니라 나이가 들어감에 따라 발생할 수 있는 병리학 적 이상 측면 즉 암이나 당뇨 같은 병의 발생 위험도 감소하는 것으로 나타났다. 뇌 데이터를 분석했을 때, 덜 먹은 그룹은 회백질(대뇌피질) 및 백질(회백질 사이를 연결하는 조직)이 위축되는 속도는 눈에띄게 줄어드는 것을 확인했다. 일반적으로 회백질 부피가 줄면 치매 등 퇴행성 질환에 걸릴 확률이 높아지는 것으로 알려져 있다. 연구진은 이번 연구결과가 만성적으로 칼로리를 제한하는 것이 수명이 비교적 짧은 원숭이나 쥐 등 영장류의 수명을 연장시키는데 매우 효과적이라는 사실을 입증한다면서, 이러한 칼로리 제한이 운동 등 다른 요소와 결합했을 때 수명에 어떤 영향을 미치는 지를 살펴보는 것이 이후 연구 과제라고 설명했다. 자세한 연구결과는 세계적인 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션즈‘ 최신호에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

쇼핑 중독, 수집 강박, 이유 없는 도벽, 게임 중독 등을 일으키는 뇌의 부위를 국내 연구진이 처음으로 확인했다. 카이스트 생명과학과 김대수, 기계공학과 이필승 교수 공동연구팀은 뇌 시상하부 앞쪽에 있는 ‘내측 시삭전야’(MPA)라는 부위가 소유 본능을 자극한다는 사실을 확인하고 이 연구 결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 최신호에 실었다. 지금까지 내측 시삭전야는 수컷의 성 행동에 영향을 미치는 뇌 부위로만 알려져 있었다. 연구팀은 또 MPA 움직임을 조절해 동물의 행동을 변화시키는 기술도 개발했다. 연구팀은 생쥐를 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 장난감을 갖고 놀게 하고 다른 그룹에는 아무 것도 주지 않고 놀도록 한 뒤 뇌를 분석했다. 그 결과 장난감을 갖고 노는 쥐들에게서 MPA 신경회로가 활성화되는 것을 발견했다. 연구팀은 생쥐의 뇌에 광섬유를 심은 뒤 빛으로 해당 부위를 자극하자 생쥐들이 장난감 뿐만 아니라 주변의 물건에 집착하는 이상행동을 보이는 것을 확인했다. 연구팀은 MPA가 중독현상에 관여하는 중뇌의 ‘수도관주위 회백질’(PAG)로 흥분성 신호를 보낸다는 사실을 밝혀내고 이 시스템을 MPA-PAG신경회로라고 이름 지었다. 연구팀은 귀뚜라미의 MPA-PAG회로를 자극하자 먹잇감에 대한 사냥행동이 증가한다는 것도 추가 관찰하는데 성공했다. 연구팀은 생쥐의 머리에 눈 앞에 물체가 보일 수 있도록 장치를 씌우고 MPA-PAG회로를 무선으로 자극해 생쥐가 눈 앞의 물체를 따라가도록 하는 조종기술도 개발했다. 김 교수는 “이번 연구는 생물학적으로 MPA가 물건에 집착하도록 만든다는 사실을 밝혀냈고 기계공학적으로 해당 뇌 부위를 무선제어할 수 있는 기술을 만든 대표적인 융합연구 성과”라며 “수집 강박, 이유 없는 도벽, 게임중독 등을 치료할 수 있는 단서를 포착하게 됐다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간과 가장 밀접한 반려동물인 개와 고양이 중 어느 쪽이 더 똑똑할까? 미국 테네시주 밴더빌트대학 연구진에 따르면 동물의 대뇌피질(대뇌반구의 표면에 있는 얇은 회백질 층)에 있는 뉴런(신경세포)의 개수가 지능을 결정짓는데 중대한 역할을 한다. 특히 사고능력과 계획 능력, 복잡한 행동 능력 등이 이 대뇌피질의 뉴런 개수와 연관이 있다. 연구 결과 개는 5억 3000만개의 대뇌피질 뉴런이 있는 반면, 고양이는 2억 5000만개인 것으로 나타났다. 개가 고양이에 비해 2배 더 똑똑할 확률이 높다는 뜻이다. 참고로 인간의 대뇌피질 뉴런 개수는 160억 개에 이른다. 연구진은 “인간을 포함한 동물이 가지고 있는 신경세포의 개수가 이 동물의 지적 정신 상태와 행동 능력 등을 결정하며, 과거의 경험을 바탕으로 앞으로의 일을 예측하는 수준의 사고능력의 수준이 달라진다”면서 “다만 뇌가 크다고 해서 대뇌피질의 신경세포 개수가 많다고는 볼 수 없다”고 설명했다. 연구진에 따르면 골든리트리버는 자신보다 몸집이 3배에 달하는 불곰보다 더 많은 대뇌피질 신경세포를 가지고 있다. 또 뇌의 크기와 대뇌피질 신경세포 개수의 비율로 봤을 때 가장 똑똑한 포유류 중 하나는 라쿤인 것으로 조사됐다. 식육목 미국너구리과의 포유류인 라쿤은 뇌 크기가 고양이 정도에 불과하지만, 대뇌피질 신경세포 개수는 개와 거의 유사한 것으로 나타났다. 연구진은 “개가 고양이에 비해 더 많은 대뇌피질 신경세포를 가지고 있는 것은 사실이지만, 우리 연구는 결정적으로 개가 고양이보다 더 많이 똑똑하다는 것을 의미하는 것은 아니다. 지능이라는 것은 매우 미묘하고 주관적인 측정일 수 있기 때문”이라고 전했다. 이어 “하지만 우리는 생물학적으로 누가 더 똑똑한지를 이야기 할 때 고려할 만한 요소(대뇌피질 신경세포 개수)가 있다는 사실을 알게 됐다”고 덧붙였다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

신체 활동이 두뇌 발달과 관계가 있어 학업 성적에도 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 스페인·호주·미국 공동 연구진이 만 8~11세 과체중 및 비만 아동 101명을 대상으로 한 연구를 통해 신체 활동이 활발할수록 뇌의 특정 영역 9곳에 있는 회백질 양이 많다는 것을 밝혀냈다. 이런 뇌 영역은 인지 및 집행 기능은 물론 학업 성취 능력에 중요하다. 즉 신체 활동이 시험 성적에 영향을 줘 결과적으로 커서 성공 여부에도 영향을 줄 수 있다는 게 연구진의 설명이다. 특히 이번 연구는 과체중이나 비만 아이들을 조사 대상으로 삼아 신체 활동이 뇌 구조에 극적인 영향을 준다는 것을 처음으로 확인했다는 점에서 의미가 크다. 정상 체중의 경우 뇌의 구조적인 차이가 확연하게 드러나지 않기 때문이다. 연구진은 이번 연구에서 아이들의 신체적 건강 특히 유산소 능력과 운동 능력은 대뇌 피질과 피질 하부 영역으로 알려진 특정 영역의 더 많은 뉴런과 직접 연관성이 있다는 것을 발견했다. 유산소 건강은 오랫동안 운동을 효율적으로 할 수 있는 능력이다. 특히 이 능력은 운동 제어뿐만 아니라 학습(모방)과 사회 인지(공감)에 중요한 전두피질의 더 많은 회백질과 관계가 있었다. 또한 유산소 운동은 기억을 통제하는 해마와 해마방회의 능력을 높였다. 그리고 시각적 자극을 인식해 기억하는 하측두회와 학습에 관여하는 미상핵에도 영향을 줬다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 스페인 그라나다대학의 프란시스코 오르테가 박사는 “우리 연구는 신체 건강이 더 좋은 아이의 뇌가 신체 건강이 나쁜 아이의 뇌와 다른지 그리고 이런 차이가 학업 성적에 영향을 주는지와 같은 질문에 답하는 게 목표다”면서 “답은 짧고 강하게 ‘그렇다’로 아이들의 신체 건강은 뇌에서 중요한 구조적 차이와 직접 관계돼 있으며 이런 차이는 아이들의 학업 성적에 반영된다”고 설명했다. 이어 “우리가 아는 한 과체중이나 비만 아동에서 신체 건강과 회백질 양의 연관성을 조사한 연구는 지금까지 없었다”고 덧붙였다. 특히 이번 연구에서 중요한 점은 운동 능력이 언어 처리와 독서 능력에 필요한 두 영역인 하전두회와 상측두회의 회백질 양을 늘리는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 반면 근력 운동은 뇌의 어떤 영역에서도 기능이 나아지는 것과 연관성이 없었다. 연구를 이끈 이렌 에스테반-코르네호 박사는 “신체 건강에 영향을 받는 대뇌피질과 피질 하부 영역의 회백질 양은 아이의 학업 성적 향상과 연관성이 있었다”고 말했다. 이어 “신체 건강은 운동을 통해 바꿀 수 있는 요인이며 과체중이나 비만 아동의 유산소 능력과 운동 능력을 높이면 두뇌 발달과 학업 성취를 자극하는 효과적인 접근 법이 될 것”이라고 덧붙였다. 운동이 회백질의 혈류를 증가해 뇌 건강을 향상한다는 사실은 이미 오래전부터 알려졌다. 하루 한 시간씩 운동하면 알츠하이머병 위험이 절반으로 줄어든다는 연구 결과도 있다. 오르테가 박사는 “신체 건강에 따른 두뇌 용적의 차이는 아이들의 성장하는 뇌뿐만 아니라 성인과 노인들의 뇌에서도 확인된다”면서 “몇몇 연구는 노인 중 신체가 건강한 이들은 그렇지 못한 이들보다 해마 용적이 더 크다는 것을 일관성 있게 보여줬다”고 말했다. 또한 그는 노인들 중에서 1년 동안 유산소 운동을 한 이들은 해마의 자연적인 감소를 줄일 뿐만 아니라 해마 용적을 오히려 2% 늘려 기억력 향상을 끌어낸 또 다른 연구 결과를 언급하기도 했다. 그는 “전반적으로 기존 연구는 더 나은 유산소 운동 수준을 가진 사람들은 뇌의 특정 부위가 더 발달해 결국 인지 능력에 긍정적인 영향을 미치는 것을 보여준다”면서 “따라서 운동을 통해 좋은 건강 수준을 유지하면 신체뿐만 아니라 뇌와 인지 능력에도 좋다는 것을 새로운 증거는 시사한다”고 말했다. 이어 “유산소 운동을 통해 똑똑해져라”고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘뉴로이미지’(NeuroImage) 지난달 1일자에 실렸다. 사진=ⓒ Robert Kneschke / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

여러 가지 일을 한꺼번에 해내는 멀티태스킹 능력이 뛰어난 것에 자부심이 있는 사람들이 간혹 있다. 그런데 TV를 보면서 스마트폰으로 게임이나 인터넷을 하는 등 멀티태스킹 능력으로 여러 기기를 사용하면 뇌의 건강 상태가 나빠질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 26일(현지시간) 미국 건강전문 헬스데이뉴스에 따르면, 국제학술지 ‘플로스원’(PloS ONE) 최신호에 실린 이번 연구에서는 멀티태스킹이 뇌의 구조를 나쁜 쪽으로 바꿀 수 있어 그리 좋지 않은 것으로 나타났다. 이른바 ‘미디어 멀티태스킹’으로도 불리는 이 능력을 평소에 더 많이 사용한다고 보고한 사람들은 자기공명영상(MRI) 검사에서 추론 및 감정과 높게 관련이 있는 뇌 영역에서 회백질의 밀도가 더 적었다. 심지어 이들 참가자는 정신적으로 어려운 일에 대해 더 나쁜 반응을 보였고, 사회적인 상황에서 더 자주 감정적인 어려움을 겪었다. 그렇다면 뇌 건강을 지키려면 어떻게 해야 하는 것일까. 또 다른 연구에 따르면, 마음챙김 명상으로 널리 알려진 행동 훈련 기술 등 특정 활동은 뇌의 회백질 농도를 높이는데 도움이 된다. 여기서 마음챙김 명상은 근심부터 과식까지 다양한 문제를 극복하도록 현 시점에 집중하는 법을 가르쳐준다. 또한 집중에 방해가 되는 것이나 오락물, 또는 게임을 제공하는 것 이상으로 집중하지 않고 놀 때는 실제로 다른 능력이 향상될 수 있다. 예를 들어 액션 게임은 짧은 시간 안에 여러 표적을 추적하는 능력을, 그림 맞추기나 기억력에 관한 게임은 시각적인 검색 작업 능력을 향상할 수 있다. 더욱 인상적인 점은 외국어를 배우면 나이에 상관없이 뇌 기능을 높이는 데 도움이 될 수 있다. 물론 외국어를 해외여행 중에 사용하며 얻는 더 많은 재미는 덤이다. 사진=ⓒ Patricia / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

사람의 지능과 관련한 유전자 52개를 발견했다고 과학자들이 지난 22일(현지시간) 밝혔다. 특히 이 중 40개는 지금까지 지능과의 관련성이 밝혀진 적이 없는 유전자다.세계적 학술지 네이처 자매지 네이처 제네틱스 최신호에 실린 이번 논문에 따르면 새로 발견된 이들 ‘지능 유전자’는 수만 명의 지능지수(IQ) 검사 결과의 약 20%를 설명할 수 있다. 연구를 이끈 네덜란드 신경유전체학인지연구센터(CNCR)의 다니엘러 포스투마 연구원은 “처음으로 IQ에서 상당한 유전적 영향을 감지할 수 있었다”면서 “이 결과는 지능의 생물학적 근거에 관한 지식을 제공한다”고 말했다. ●IQ 높은 것은 자폐증과 가장 큰 연관성 보여 새롭게 발견된 높은 IQ와 관련한 유전자 변이 대부분은 특히 신경세포의 분화와 시냅스(신경정보 전달경로)의 형성 등 뇌세포 생성을 제어하는 데 관여하는 것이었다. 30명의 과학자가 참여한 이번 연구팀은 선행 연구 13건에서 수집한 유럽인 참가자 약 7만 8000명의 유전자 프로파일과 IQ 검사 기준의 지능 평가를 상세하게 분석했다. 또한 이번 연구에서는 높은 IQ와 관련한 유전자 변이 대부분은 학교에 더 오래 다니고 유아기에 머리둘레가 더 크며 키가 더 크고 심지어 금연에 성공한 사례와 같은 다른 특성과도 연관성이 있었다. 그중에서도 특히 가장 강한 연관성 중 하나는 자폐증으로, 자폐증을 앓는 사람들은 IQ가 높을 가능성이 컸다고 포스투마 연구원은 지적했다. 그는 “높은 IQ와 관련한 유전자 변이는 자폐증 스펙트럼 장애가 생길 위험이 증가하는 것과도 관련이 있었다”면서 “특히 ‘생크3’(SHANK3)이라는 이름의 유전자는 이런 관련성을 설명하는 매우 유력한 후보”라고 설명했다. 생크3 유전자는 조울증을 유발하는 것으로 알려졌다. 물론 지능 유전자를 모두 찾아내려면 수백만 명분의 게놈(전체 유전 정보)을 해석해야 한다. 그렇지만 이를 위해 필요한 원시 자료와 계산 능력은 아직 손에 넣지 못하고 있다고 포스투마 연구원은 말했다. 또한 그는 “지능과 관련한 유전자는 수천 개가 있다”면서 “우리는 가장 중요한 유전자 52개를 발견했지만, 실제로는 더 많을 것”이라고 지적했다. ●“인생 성공은 대뇌피질 크기 아닌 단련에 달려” 그렇지만 이 모든 유전자를 발견하더라도 지능 측정 결과를 유전자로 설명할 수 있는 비율은 50% 정도에 불과하다고 전문가들은 입을 모은다. 머리가 좋아지는 것에 기여하는 유전적 특성을 모두 찾아낸다고 해도 IQ 수치를 높이거나 인생의 성공 여부를 예측하기에는 턱없이 부족할 수 있다는 것이다. 그는 또한 “성공에 결부되는 주된 요인은 자신의 대뇌피질(회백질)을 원래 크기의 크고 작음에 불문하고 단련하는 것”이라면서 “만일 유전적으로 소질이 큰 사람이 학습에 전혀 힘쓰지 않는다면 이를 통해 성공할 기회는 확실히 줄어들 것”이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

사람의 지능과 관련한 유전자 52개를 발견했다고 과학자들이 22일(현지시간) 밝혔다. 특히 이 중 40개는 지금까지 지능과의 관련성이 밝혀진 적이 없는 유전자다. 세계적 학술지 네이처 자매지인 제네틱스(Nature Genetics) 최신호에 실린 이번 연구논문에 따르면, 새롭게 발견된 이들 ‘지능 유전자’는 수만 명의 지능지수(IQ) 검사 결과의 약 20%를 설명할 수 있다. 이는 우리 지능의 20%가 이런 유전자에 영향을 받고 있다는 것. 연구를 이끈 네덜란드 신경유전체학·인지연구센터(CNCR)의 다니엘러 포스투마 연구원은 “처음으로 IQ에서 상당한 양의 유전적 영향을 감지할 수 있었다”면서 “이 결과는 지능의 생물학적 근거에 관한 지식을 제공한다”고 말했다. 새롭게 발견된 높은 IQ와 관련한 유전자 변이 대부분은 특히 신경세포의 분화와 시냅스(신경정보 전달경로)의 형성 등 뇌세포 생성을 제어하는데 관여하는 것이었다. 30명의 과학자가 참여한 이번 연구팀은 선행 연구 13건에서 수집한 유럽인 참가자 약 7만8000명의 유전자 프로파일과 IQ 검사 기준의 지능 평가를 상세하게 분석했다. 또한 이번 연구에서는 높은 IQ와 관련한 유전자 변이 대부분은 학교에 더 오래 다니고 유아기에 머리둘레가 더 크며 키가 더 크고 심지어 금연에 성공한 사례와 같은 다른 특성과도 연관성이 있었다. 그중에서도 특히 가장 강한 연관성 중 하나는 자폐증으로, 자폐증을 앓는 사람들은 IQ가 높을 가능성이 컸다고 포스투마 연구원은 지적했다. 그는 “높은 IQ와 관련한 유전자 변이는 자폐증 스펙트럼 장애가 생길 위험이 증가하는 것과도 관련이 있었다”면서 “특히 ‘생크3’(SHANK3)라는 이름의 유전자는 이런 관련성을 설명하는 매우 유력한 후보”라고 설명했다. 생크3 유전자는 조울증을 유발하는 것으로 알려졌다. 반대로 조현병이나 비만증을 앓는 사람들에서는 높은 IQ와 관련한 특정 유전자가 존재하지 않는 경우가 더 많았다. 물론 지능 유전자를 모두 찾아내려면 수백만 명분의 게놈(전체 유전 정보)을 해석해야 한다. 그렇지만 이를 위해 필요한 원시 자료와 계산 능력은 아직 손에 넣지 못하고 있다고 포스투마 연구원은 말했다. 또한 그는 “지능에 관련한 유전자는 수천 개가 있다”면서 “우리는 가장 중요한 유전자 52개를 발견했지만, 실제로는 더 많은 것”이라고 지적했다. 그렇지만 이 모든 유전자를 발견하더라도 지능 측정 결과를 유전자로 설명할 수 있는 비율은 50% 정도에 불과하다고 전문가들은 입을 모은다. 머리가 좋아지는 것에 기여하는 유전적 특성을 모두 찾아낸다고 해도 IQ 수치를 높이거나 인생의 성공 여부를 예측하기에는 턱없이 부족할 수 있다는 것이다. 그는 “이들 유전자의 영향에 대해서는 모든 것이 각각 독립적인 것으로 받아들여지고 있다”고 지적하면서 “지능을 높이는 요인이 되는 것은 (지능 유전자의 순수한 개수뿐만 아니라) 여러 유전자 변이에 의한 특정 패턴일지도 모른다”고 말했다. 또한 “‘성공’에 결부되는 주된 요인은 자신의 대뇌피질(회백질)을 원래 크기의 크고 작음에 불문하고 단련하는 것”이라면서 “만일 유전적으로 소질이 큰 사람이 학습에 전혀 힘쓰지 않는다면 이를 통해 성공할 기회는 확실히 줄어들 것”이라고 말했다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

살이 쪄 제2형 당뇨병을 동반하면 치매 위험이 급격히 커진다는 연구 결과가 나왔다. 이화여대가 미국 유타대와 함께 30~60세 한국인 150명을 대상으로 한 공동 연구를 통해 과체중이나 비만을 동반한 제2형 당뇨병은 그렇지 않은 경우보다 뇌 조직에 악영향을 준다는 것을 밝혀냈다. 이미 비만과 제2형 당뇨병은 기존 연구를 통해 각각 독립적으로 치매 위험을 키우는 것으로 알려졌지만, 비만이 2형 당뇨병을 동반할 경우 뇌에 어떤 영향을 주는지에 대해서는 거의 알려진 것이 없었다. 연구진이 자기공명영상(MRI) 장치로, 과체중이거나 비만으로 제2형 당뇨병이 있는 집단과 정상 체중으로 제2형 당뇨병이 있는 집단, 그리고 정상 체중으로 어떤 중증 질환도 없는 집단의 뇌를 분석해, 대뇌피질의 평균 두께를 측정했다. 또한 참가자들의 기억력과 정신운동 속도, 그리고 실행 기능에 관한 검사를 통해 인지 능력을 평가했다. 그 결과, 과체중이나 비만으로 제2형 당뇨병이 있으면 뇌 조직에 악영향을 받는 것으로 나타났다. 이들 집단의 경우 뇌의 신경 세포 대부분이 있는 회백질이 건강 집단보다 훨씬 더 얇았다. 이는 치매나 알츠하이머병 등 신경 퇴행성 질환의 잘 알려진 위험 인자이다. 당뇨병 환자의 경우 뇌의 핵심 부분인 측두와 전전두두정, 운동, 그리고 후두의 피질 군집에서 회백질이 상당히 얇은 것으로 나타났다. 특히 과체중이나 비만한 집단의 측두와 운동 피질에서 그 정도로 심한 것으로 확인됐다. 또한 측두 피질의 위축은 알츠하이머병 환자 뇌의 대규모 구조에서 가장 초기에 볼 수 있는 변화 중 하나로 확인됐다. 연구진은 “이번 연구는 2형 당뇨병을 가진 환자들이 뇌 조직과 인지 기능을 유지하려면 과체중이나 비만이라는 위험 인자를 줄이기 위한 조기 개입이 필요하다는 것을 강조했다”고 말했다. 이번 연구 결과는 유럽당뇨병학회지 ‘당뇨병학’(Diabetologia) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가장 간편하게 먹을 수 있는 간식 중 하나인 과일. 그런데 이 먹거리 덕분에 우리 인간을 비롯한 영장류의 뇌가 크고 강하게 발달했을 가능성이 크다는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴욕대 연구진은 이번 연구 논문에서 과일을 먹는 것은 식물 이파리와 같이 가장 기본적인 먹거리에서 발전한 중대한 과정으로, 뇌의 부피를 늘리는 데 필요한 에너지를 제공했다고 주장했다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 미국 뉴욕대의 알렉스 데카시엔 박사는 “이렇게 해서 우리는 아주 거대한 뇌를 갖게 됐다”면서 “우리는 음식의 질을 크게 높여 지금 식사로 이어질 수 있었다”고 설명했다. 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 생태와 진화’(Nature Ecology&Evolution) 최신호(27일자)에 실린 이번 연구는 영장류 140종 이상의 주식을 조사했다. 이때 영장류의 음식은 최근 진화 과정에서 그리 크게 변하지 않았다고 가정했다. 분석 결과, 과일을 먹는 영장류는 식물의 잎을 주식으로 삼는 영장류보다 약 25% 더 큰 뇌를 가지고 있는 것으로 나타났다. 더 큰 뇌는 복잡한 사회 집단에서 생존과 번식에 필요성을 느껴서 발달했다는 이론이 1990년대 중반부터 정설처럼 여기져 왔지만, 이번 결과는 여기에 의문을 던지고 있는 것이다. 데카시엔 박사는 “한 집단에서 살아남기 위한 도전 과제는 지능을 높이는 데 도움이 됐을지도 모르지만, 영장류 사회생활의 복잡성과 대뇌피질(회백질) 크기 사이에는 어떤 연관성도 발견되지 않았다”고 지적했다. 뇌의 크기와 강하게 관련한 것은 과일을 먹는 것이었다. 과일과 같은 음식은 이파리와 같은 기본 영양 공급원보다 더 많은 에너지를 함유하고 있어 더 큰 뇌를 발달시키는 데 필요한 여분의 에너지를 만들어낸다. 이와 동시에 과일을 맺는 식물과 과일이 있는 위치, 그리고 이를 먹는 방법 등을 기억하는 것이 영장류의 뇌가 더 크게 성장하는 데 도움이 됐을 가능성이 있다. 또한 더 큰 뇌는 그 기능을 유지하기 위해 더 많은 에너지를 필요로 한다. 데카시엔 박사는 “우리의 뇌는 몸무게의 2%에 불과하지만 전체 에너지의 25%를 소비하고 있다는 것은 잘 알려진 사실”이라면서 “뇌는 에너지가 매우 많이 드는 장기인 것”이라고 말했다. 이 연구는 우리 뇌가 어떻게 진화했는지에 대한 일부 정설에 도전하면서도 계속 진행될 것이다. 연구를 검토한 영국 레딩대의 크리스 벤디티 박사는 “난 이번 연구가 영장류와 다른 포유류의 인지적 복잡성을 설명하고자하는 앞으로의 연구에 다시 초점을 맞추고 활력을 불어 넣을 것이라고 확신한다”면서도 “하지만 아직 많은 의문은 남아 있다”고 말했다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뇌과학자들 사이에서 ‘의식’은 연구하기 어려운 주제로 악명이 높다. 의식은 어려운 철학적 질문과 연결된 연구주제여서 정의하는 것부터 난해하다. 하지만 최근 뇌 과학의 발달로 의식에 관한 연구도 신경생물학적 접근이 가능해졌고 조금씩 그 비밀이 밝혀지고 있다. 지난 2월 미국 메릴랜드주의 베데스다에서 열린 ‘브레인 이니셔티브’ 회의에서 한 연구결과에 이목이 집중됐다. 크리스토프 코흐 앨런뇌과학연구소장은 진기한 뇌 사진 한 장을 공개했다. 생쥐의 뇌에서 ‘클라우스트룸’이라는 부위의 신경세포 3개의 전체 경로를 영상화한 사진이었다. 단 3개의 신경세포 가지가 생쥐 뇌 전체를 빙둘러 복잡한 가지를 펼치고 있는 모습은 경이로웠다. 이 신경세포가 다양한 뇌 부위와 긴밀한 연결구조를 갖고 있다는 것은 클라우스트룸이 의식현상과 긴밀하게 연결돼 있음을 보여주는 소견이다. 클라우스트룸은 대뇌의 껍질에 해당하는 ‘피질’ 안쪽의 회백질 틈에 얇은 종이처럼 펼쳐진 신경세포의 무리를 가리키는 말이다. 대략적인 해부학적 위치는 관자놀이와 귀의 중간쯤이다. 최신 시각화 기술을 이용해 대뇌피질의 거의 모든 부분이 클라우스트룸으로 신경섬유를 주고받고 있음이 확인됐다. 크리스토프 코흐와 DNA를 발견한 프란시스 크릭은 이 부위에 의식이 존재할 것이라고 예측해 왔다. 하지만 클라우스트룸은 매우 얇은 신경세포 층으로 이뤄져 있고 전기적 신호가 강한 ‘뇌섬엽’과 ‘조가비핵’ 사이에 위치해 구조와 기능 연구가 쉽지 않았다. 2014년 이런 가설을 지지하는 증례가 발표됐다. 코우 베이시 조지워싱턴대 교수는 난치성 간질을 앓고 있는 54세 여성의 간질 부위 수술을 위해 뇌심부에 전기 자극을 주면서 환자의 반응을 테스트했다. 전기자극이 클라우스트룸에 가해지자 의식적 행동이 중단되고 주변의 자극에 전혀 반응하지 못하는 상태가 됐다. 환자는 전기자극이 멈추면 즉시 정상적인 상태로 돌아왔고 의식 소실을 기억하지 못했다. 의식소실이 있을 때 뇌파상 간질파는 관찰되지 않아 간질발작은 아닌 것으로 확인됐다. 베이시 교수는 인공적인 전기자극으로 클라우스트룸의 기능이 방해받을 때 의식이 소실된 것으로 보아 이 부위가 통합적 의식과 관련된 뇌활동이 일어나는 부위라는 가설을 지지했다. 그렇다면 의식은 어떻게 측정할 수 있을까. 마르셀로 마시미니 밀라노대 박사는 감각이나 행동적 반응과 무관하게 의식을 측정하는 방법을 개발했다. 피험자의 뇌신경에 자기장을 이용해 자극을 준 뒤 이에 대한 뇌의 반응을 뇌파로 측정해 ‘교란 복잡 지수’(PCI)라는 것을 산출했다. 예를 들어 각성상태처럼 의식 수준이 높은 상태에서 PCI는 0.6 전후이고, 깊은 수면상태에서는 0.2 전후로 나온다. PCI를 이용하면 각성상태와 수면상태, 마취상태는 물론 의식은 정상적이지만 표현은 불가능한 ‘감금 증후군’도 뚜렷하게 구별할 수 있다. 데카르트는 모든 것을 의심하되 의심할 수 없는 하나의 명제는 ‘나는 생각한다. 고로 존재한다’라고 했다. 내가 생각하는지, 아닌지 알기 위해서는 의식이 필요하다. 따라서 ‘나는 (나의 생각을) 의식한다. 고로 존재한다’라는 말이 더 정확한 말일지 모르겠다. 최근 의식에 대한 뇌 과학은 상당한 진보를 이뤘지만 아직 모르는 것이 더 많은 미지의 영역이다. 한 가지 분명한 것은 뇌 과학의 발달이 언젠가는 의식의 발생 과정과 원리를 이해해 인간을 더욱 인간답게 이해하고 의식의 장애를 일으키는 질환을 극복하는 데 도움을 줄 것이라는 점이다.

　성인들 중에는 코골이가 심해 자다가 주기적으로 호흡이 멈추는 폐쇄성 수면무호흡증(OSA)을 가진 사람들이 적지 않다. 아이들도 이런 증상을 보일 때가 있다. 편도나 코 뒷부분 인두편도(아데노이드)가 비정상적으로 커지는 경우다. 아이들의 무호흡증을 적절하게 치료하지 않으면 아이들의 정상적인 발달에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 　미국 연구진은 이런 증상을 앓고 있는 아이들은 기억과 언어, 지각, 결정, 감정 심지어 운동능력이 정상적인 아이들보다 떨어질 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 지능지수 점수도 또래 평균보다 10점 정도 낮다는 것도 확인했다. 시카고대 의대 아동수면연구소, 캘리포니아 LA대(UCLA) 간호대, 뇌연구소, 생명공학과 공동연구진의 이번 연구는 기초연구 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 17일자에 발표됐다. 　아동 OSA환자는 미국 기준으로 전체 영유아 중 5% 안팎으로 4~10세쯤에 가장 심해졌다가 사춘기가 지나면서 나아지는 경우가 많다. 연구팀은 중증 OSA를 앓고 있는 7~11세 남녀 어린이 16명의 뇌 자기공명영상(MRI)과 미국 국립보건원(NIH) 데이터베이스에 있는 정상적 아이들의 MRI를 비교했다. 　그 결과 뇌 바깥쪽 회백질 부분의 곳곳이 정상적인 아이들보다 덜 발달한 것을 확인했다. 특히 복잡한 행동이나 계획, 충동조절, 기억력 등에 영향을 미치는 전두엽 피질, 시각 및 청각, 언어능력을 담당하는 측두엽, 심혈관 및 호흡기능을 제어하는 뇌간 부분에서 차이를 보였다. 　레일라 케런디쉬-고절 시카고대 의대 교수는 “이번 연구만으로는 아동 OSA가 뇌세포를 수축시키거나 파괴하는지에 대해 정확히 알 수는 없지만 산소 부족이 뇌의 회백질의 발달을 멈추게 만든다고 볼 수 있다”며 “아동 OSA는 뇌가 가장 발달할 시기에 나타나고 인지장애와 연관이 있는 만큼 조기에 발견해 치료할 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr