뇌졸중은 뇌의 일부분에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터짐으로써 해당 부분의 뇌가 손상되는 질환이다. 뇌졸중은 물론 심근경색 같은 뇌심혈관질환은 돌연사의 주요 원인이면서 최근 30년 동안 전 세계 사망원인 1위로 꼽히고 있다. 뇌심혈관질환의 원인을 찾기 위해서는 영상의학장치가 많이 사용되는데 특히 자기공명영상(MRI)이 널리 쓰이고 있다. 많은 의과학자들이 뇌졸중을 조기에, 정확하게 진단하기 위해서 더 정밀한 영상진단기술을 개발하기 위한 연구를 하고 있다. 이 같은 상황에서 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 화학과, 연세대 의대 영상의학과 공동연구팀은 현재보다 10배 더 정밀하게 혈관 곳곳을 관찰할 수 있는 고성능 자기공명영상(MRI) 조영제를 개발하고 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 9일자에 발표했다. ‘사이오’(SAIO)라고 이름 붙여진 이번에 새로 개발된 조영제는 미세혈관 직경인 0.2~0.8㎜보다 1500배 정도 작은 5㎚(나노미터) 수준이다. 이 때문에 몸 속 모든 혈관 구석구석으로 침투해 혈관을 10배 더 자세히 관찰할 수 있다. 또 현재 MRI 촬영에는 가돌리늄 조영제가 사용되는데 만성신장질환을 앓고 있는 환자에게는 소변으로 배출되지 않아 ‘신원성전신섬유증’이라는 부작용을 일으킬 수 있다. 그런데 사이오 조영제는 가돌리늄 대신 철분을 사용해 이 같은 문제를 근본적으로 없앨 수 있다고 밝혔다.연구팀은 사이오를 이용해 생쥐의 뇌를 촬영한 결과 머리카락 굵기인 100㎛(마이크로미터)의 미세혈관까지 선명하게 볼 수 있는 3차원 정밀 MRI 뇌혈관 지도를 만드는데 성공했다. 또 MRI 촬영후 사이오는 생쥐의 방광으로 모두 모여 소변으로 배출되는 것이 확인됐다. 신장에 문제가 있는 생쥐에게서도 부작용 없이 모두 몸 밖으로 배출되는 것도 관찰했다. 천진우 IBS 나노의학연구단 단장(연세대 화학과 교수)는 “지금까지 MRI 기술이 큰 고속도로만 보여주는 수준이라면 이번에 개발한 조영제를 이용하면 좁은 동네 골목길까지 자세하게 볼 수 있는 정도”라며 “이번에 개발한 조영제는 영상의학기기의 해상도를 높이는 동시에 신체 안전성을 동시에 만족시킨다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

곤충의 청각기관을 통해 명령을 받아 특정 임무를 수행할 수 있는 로봇을 과학자들이 만들어냈다. 이스라엘 텔아비브대 연구진은 죽은 사막메뚜기에게서 떼어낸 청각기관 조직을 삽입한 바이오하이브리드 로봇이 박수라는 특정 소리를 명령어로 인식해 전진하거나 후진하는 움직임을 수행하는 실험에서 성공했다.실험에서 로봇은 연구원의 박수 소리 한 번에 앞으로 움직였고 연이은 박수 소리 두 번에 뒤로 움직였다. 이는 기묘하게 보일 수도 있지만, 생물학적 시스템 중에서도 특히 감각 시스템이 어떻게 기계 시스템에 더욱더 잘 통합할 수 있는지를 이해하기 위한 것이었다. 연구 교신저자인 벤 마오즈 박사는 “우리는 기존 기술과 쉽게 비교하기 위해 훨씬 큰 도전이 되는 후각 신호와 달리 청각 신호를 선택했다. 임무는 로봇의 마이크 부분을 죽은 곤충의 청각기관으로 교체하고 그 능력을 사용해 주위 환경에서 발생하는 소리의 전기적 신호를 감지하는 것”이라고 설명했다.연구진은 실험에 앞서 주위 환경에서 발생하는 청각 신호를 수신하고 반응할 수 있는 로봇을 설계하는 것부터 시작했다. 그러고 나서 이산화탄소로 마취한 젊은 사막메뚜기에게서 청각기관을 정교하게 분리해냈다. 이는 곤충의 감각 기관이 지난 몇억 년간 단순하지만 민감하게 진화해 작고 가벼우며 매우 다양한 환경에 적응하고 에너지 소비가 적어 많은 인공 감각 장치를 능가하기 때문이라고 연구진은 설명했다.마오즈 박사는 로봇을 위한 미소유체 칩인 내장형 청각감지장치(Ear-on-a-Chip)를 개발했다. 이 장치는 실험 내내 메뚜기 청각기관에 산소와 영양분을 제공함으로써 조직을 살아있게 하고 전기 신호를 기관에서 꺼내어 증폭한 뒤 로봇에 전달한다. 이 칩은 듣는 로봇을 뜻하는 ‘이어봇’(Ear-bot)이라고 부를 만큼 로봇의 마이크 장치를 완전히 대체했다. 이 시스템은 마치 원래의 기계식 마이크를 사용하듯 소리에 반응했다. 중요한 점은 이 시스템이 로봇의 고유 소음인 모터 소리와 인간이 만든 소음인 박수 소리를 구별할 수 있다는 것이다. 마오즈 박사는 “실험에서 나타난 결과와 같이 메뚜기 청각기관은 광범위한 주파수에 민감해 소리의 진동에 반응할 수 있다. 생물학적 시스템이 전자적 시스템보다 무시할 만큼 적은 에너지를 소비한다는 것을 이해해야 한다”면서 “이는 크기가 작아 매우 경제적이고 효율적”이라고 설명했다. 또한 “비교를 하자면 노트북은 시간당 약 100W를 소비하지만 인간의 뇌는 하루에 약 20W를 소비한다. 자연은 우리보다 훨씬 더 발달했으므로 우리는 이를 이용해야 한다”고 말했다. 연구진이 보여준 원리는 후각과 시각 그리고 촉각 같은 다른 감각을 로봇에 통합하는 연구에도 적용할 수 있다. 이에 대해 연구진은 “예를 들어 어떤 동물은 폭발물이나 마약을 탐지할 수 있는 놀라운 능력을 갖고 있다”면서 “생물학적 코를 지닌 로봇을 만드는 것은 우리가 인간의 생명을 보존하고 오늘날에는 불가능한 방법으로 범죄자를 식별하는 데 도움을 줄 수 있다”고 설명했다. 이어 “어떤 동물은 질병을 발견하는 방법을 알고 있다. 또 다른 동물은 지진을 감지할 수 있다”면서 “하려는 마음만 있으면 무엇이든 할 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 스위스 학술논문 발행기관인 MDPI(Multidisciplinary Digital Publishing Institute)가 출간하는 ‘센서스’(Sensors) 최신호에 실렸다. 사진=텔아비브대, MDPI 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간의 뇌 용적 증가가 매머드와 같은 거대 동물의 멸종과 밀접한 관계가 있다는 점을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 260만 년 전 아프리카에서 인간은 도구를 사용해 평균 무게 450㎏ 이상의 거대 동물을 비교적 쉽게 사냥할 수 있었다. 하지만 세월이 흘러 거대 동물이 점차 멸종한 약 3만 년 전 몸집이 90%까지 줄어든 작은 동물은 달아나는 속도가 빨라 우리 조상은 더욱더 정교하고 과감한 사냥 방법을 터득해야 했다. 이는 인간의 인지 능력을 더욱더 높게 발달하도록 해 뇌의 용적을 650㏄에서 1500㏄까지 두 배 이상 커지게 했다고 이스라엘 텔아비브대 연구진은 지적했다.초기 인류가 생존을 위해 필요한 에너지원과 지방을 얻기 위해 거대 동물을 사냥해서 생존했다는 것은 이미 기존 연구에서 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자인 미키 벤도르 박사는 “인간이 서로 협력해 작은 동물을 쫓으며 사냥하던 방식은 움직임과 사고 과정 모두에서 훨씬 더 많은 에너지를 소비하는 뇌의 기능에 장기적으로 진화적인 압박을 가했다. 포식자로부터 끊임없이 위협을 받아 매우 빠르게 도주할 수 있는 작은 동물을 사냥하려면 더 정교한 사냥 도구뿐만 아니라 추격에 적응하는 능력이 필요했다”면서 “빠른 추적은 동물의 행동에 관한 지식, 즉 더 큰 기억 장소에 저장해야 하는 정보를 바탕으로 빠른 의사 결정을 요구했기에 인지 활동 역시 증가했다”고 밝혔다. 인간은 동물들의 크기가 줄어들기 시작했을 때 이들 동물을 사냥하는 것을 돕기 위해 개를 길들이고 활 및 화살과 같은 다른 무기를 제작하기 시작했다. 석기시대 말기에는 동물의 크기가 훨씬 더 작아졌다. 이는 인간이 사냥감에서 얻을 수 있는 에너지보다 더 많은 에너지를 쓰도록 강요했다는 것이다. 결국 인간은 동물을 사육하고 식물을 재배하는 환경에 적응할 수 있었다. 이는 실제로 농업혁명이 일어났을 때라고 벤도르 박사는 지적했다. 그는 “인간이 영구적인 정착지로 이주해 농부가 되면서 뇌의 크기는 현재의 1300~1400㏄로 줄어들었다”면서 “이는 사육 재배한 동식물이 사라지지 않는 상황에서 더는 사냥에 뛰어난 인지 능력을 할당할 필요가 없었기 때문”이라고 설명했다. 연구에 참여한 란 바르카이 텔아비브대 교수도 “인간의 뇌는 700만 년간 세 배까지 성장했지만, 침팬지의 뇌는 비슷한 크기로 남아 있다”면서도 “호모 에렉투스든 호모 사피엔스든 간에 인간이 출현한 곳에서는 그리 오래 지나지 않아 거대 동물의 멸종을 볼 수 있었다”고 말했다. 이어 “거대 동물에 의존한 사냥 방식은 대가를 치렀다”면서 “우리의 근연종인 네안데르탈인과 같은 다른 종은 거대 동물이 멸종하면서 적응하지 못해 함께 사라졌지만 호모 사피엔스는 농업에 의존해 다시 시작할 수 있었다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 엘스비어가 발행하는 국제제4기학연합(INQUA) 동료검토 학술지 ‘쿼터너리 인터내셔널’(Quaternary International) 최신호(2월 19일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미세한 벌레의 신경망을 본뜬 인공지능이 발전을 거듭하고 있다. 모델은 흙속에서 박테리아를 먹고사는 예쁜꼬마선충. 지금까지 인류가 가장 완벽하게 파악한 동물이다. 배양과 보존, 관찰이 쉬운 데다 수명이 2~3주에 불과해 연구에 안성맞춤이다. 길이 1㎜의 이 투명한 벌레는 암수 한 몸이 99%, 수컷이 1%다. 성충의 체세포 숫자는 딱 959개(수컷은 1031개), 신경세포는 정확히 302개(수컷은 385개)다. 다세포 생물 중 유전체 전체의 DNA 서열, 즉 게놈이 모두 밝혀진 최초의 동물이다. 두 차례의 노벨생리의학상(2002년 세포자살, 2006년 RNA 간섭)에 직접 기여했으며 2008년에는 녹색형광단백질 연구에 이용돼 노벨화학상 수상에 한몫했다. 2019년에는 뉴런(신경세포) 전체의 연결망을 그린 지도, 즉 커넥톰이 완성돼 과학저널 네이처의 표지를 장식했다. 무엇보다 이 벌레는 자연에서 매우 다양한 행동을 한다. 예컨대 좋아하는 온도를 찾아가고, 수컷이 배고플 때는 먹이를, 배부를 때는 짝짓기 상대를 찾아간다. 먹고 배탈이 난 먹이는 다시 먹지 않고, 주변에 먹이가 적으면 알을 덜 낳으며, 술에 취하면 물에서 수영하는 행태와 땅에서 기어가는 행태를 뒤섞어서 보인다. 단순한 구조에도 불구하고 정보를 효율적이고 조화롭게 처리하는 능력을 갖춘 것이다. 이 같은 성능은 인공지능 연구자들의 눈길을 끌었다. 지난해 10월 미국 MIT와 오스트리아 과학기술대의 공동 연구진이 ‘네이처기계지능’에 발표한 논문을 보자. 이들은 예쁜꼬마선충의 신경계를 모방하는 새로운 수학 모델을 개발해 인공신경망에 장착했다. 인공신경망은 살아 있는 뇌와 마찬가지로 서로 연결된 많은 신경세포로 구성된다. 특정 세포의 활성화 여부는 수신하는 신호를 합산해 결정된다. 합계값이 어떤 문턱값을 넘으면 해당 세포는 자신과 연결된 신경세포들에 신호를 보낸다. 다음 세포들에게서도 동일한 과정이 반복된다. 신경망에서는 이러한 문턱값 혹은 가중치를 매개변수라고 한다. 이들 매개변수에 대한 조정은 신경망이 특정한 과제를 해결할 수 있을 때까지 자동학습 과정을 통해 계속된다. 연구팀은 자율주행차의 차선 유지라는 과제를 선정했다. 도로의 이미지가 계속 입력되면 이를 바탕으로 핸들을 오른쪽으로 꺾을지, 왼쪽으로 꺾을지를 결정하는 것이다. 이들의 알고리즘은 다른 최첨단 기계학습 알고리즘보다 훨씬 간단했지만 성능은 뒤지지 않는 것으로 나타났다. 논문의 저자들은 “오늘날 수백만 개의 매개변수가 있는 심층학습 모델은 자율주행과 같은 복잡한 작업을 학습하는 데 자주 사용된다. 그러나 우리는 새로운 접근 방식을 통해 신경망의 크기를 100분의1 규모로 줄일 수 있었다. 이 시스템에서 사용하는 훈련 가능한 매개변수는 7만 5000개에 불과하다”고 밝혔다. 이 연구팀은 지난주 미국에서 열린 인공지능학술대회(AAAI)에서 진전된 성과를 발표했다. 훈련 단계뿐만 아니라 업무수행 과정에서도 학습을 계속하는 인공신경망을 개발한 것이다. 유연하게 모습을 바꾼다는 의미에서 ‘액체’망이라는 이름을 붙였다. 새로운 데이터 입력에 지속적으로 적응하도록 기본 방정식의 매개변수를 변경하는 게 특징이다. “앞으로 로봇제어, 자연어와 영상 처리 등 모든 형태의 시계열 데이터를 처리하는 성공적인 방법이 될 것”이라고 논문의 주 저자인 라민 하사니는 말한다. 또한 대부분 신경망의 행태는 학습단계 후에 고정되므로 수신하는 데이터 흐름의 변화에 적응하지 못한다. 폭우로 인해 자율주행 차량의 카메라 시야가 가려지는 경우에 제대로 작동하지 못하는 것이다. 이와 달리 ‘액체’ 신경망은 예상 밖이거나 잡음이 심한 데이터에 더 탄력적으로 대응할 수 있다. 새 신경망은 다른 최첨단 시계열 알고리즘을 몇 퍼센트 포인트로 앞서는 성능을 보였다. 대기 화학에서 교통 패턴에 이르기까지 데이터 세트의 미래값을 보다 정확하게 예측한 것이다. 또한 네트워크의 크기가 작은 덕분에 막대한 컴퓨팅 능력을 동원하지 않고도 과제를 수행했다. 저자들은 “자연에서 영감을 받은 뛰어난 신경망은 미래 지능 시스템의 핵심 요소가 될 수 있다”고 말한다.

빈뇨 증상에 소변 참기 어려워져환자 10명 중 9명, 50대 이상 남성방광염·방광결석·신장 기능 저하 등제대로 치료 안 하면 합병증 불러수분 섭취량 조절·약물치료 효과적 # 동네에서 작은 청과물 업체를 운영하는 60대 정모씨는 몇 해 전부터 소변을 보기가 두려워졌다. 바쁘게 일하는 와중에 소변이 자주 마려워 급하게 화장실을 찾아도, 따끔거리는 통증 때문에 편하게 소변을 본 적이 드물다. 밤중에도 소변이 마려운 느낌에 깨는 일이 많아 피로가 쉽게 가시질 않는다. 증상이 도저히 나아질 기미가 보이지 않자 병원을 찾은 정씨는 의사한테서 전립선비대증이 이미 심각하게 진행됐다는 진단을 받았다.전립선비대증은 정액의 일부를 만들고 정자에 영양을 보급하는 구실을 하는 전립선이 커지는 현상이다. 남성의 노인성 질환 가운데 매우 흔한 질환 중 하나이기도 하다. 생명에 위협을 주는 질환은 아니지만 노년 남성의 삶의 질을 충분히 좌우할 수 있는 병이기 때문에 신경이 많이 쓰일 수밖에 없다. ● 소변줄기 가늘어지거나 끊어지며 나와 전립선비대증 초기에는 소변이 두 줄기로 나가는 증상이 나타난다. 이후 심하면 소변을 볼 때 통증이 느껴진다. 전립선은 소변을 방광에서 외부로 이동시키는 관인 요도를 둘러싸고 있는데, 전립선이 커지면 방광에서 소변이 나오는 흐름을 방해하기 때문이다. 전립선비대증이 더 악화되면 요도를 막아 소변을 완전히 배출하는 데 문제가 생기기도 한다. 소변을 다 보고도 뭔가 남아 있는 듯한 잔뇨감을 느낄 수 있다. 심한 경우 소변을 참기 어려워 옷을 내리기도 전에 소변이 나오기도 하고, 본인도 모르게 소변이 나와 속옷이 젖어 있는 경우 역시 생긴다. 전립선이 작더라도 위치가 요도 쪽에 가까워 배뇨에 영향을 주는 경우도 있다. 그 외에 소변이 자주 마려운 빈뇨 증상도 따라온다. 소변 줄기가 예전보다 가늘어진 게 느껴질 수 있다. 소변을 보는 중간중간 소변 줄기가 끊어졌다가 다시 시작되는 증상도 나타난다. 전립선은 사춘기부터 팽창을 시작하지만 30세 전후가 돼야 약 20g 정도의 밤톨 크기가 된다. 증상이 본격화하는 건 50대부터다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 2019년 전립선비대증 환자 가운데 50대 미만은 8%에 불과했고 50대 19%, 60대 31%, 70대 30%, 80대 12%로 10명 중 9명 이상이 50대 이상 남성이었다. 전 세계적으로 봐도 인구의 4분의1이 겪는 증상이라고 한다. 전립선비대증 환자는 2015년 105만명, 2017년 119만명, 2019년 132만명으로 지속적으로 늘어나는 추세다. 유달산 서울아산병원 비뇨의학과 교수는 “50대에 접어들면 그간 열심히 작동해 온 신체 곳곳이 하나둘 이상 신호를 보내기 시작한다. 전립선도 그중 하나”라면서 “특히 60세를 넘긴 남성이라면 관리를 하지 않을 경우 점점 증상이 심해져 소변 보기가 어려워진다. 일상 속에서 전립선비대증을 의심할 수 있는 증상이 나타나면 비뇨기과를 방문해 하루라도 빨리 관리를 시작해야 한다”고 강조했다. 이어 “다만 나이에 따라 의심해 볼 수 있는 질병은 다르다. 50세 미만에서는 전립선염이, 그 이후에는 전립선비대증이 대표적으로 나타난다”고 밝혔다. ●사소한 배뇨장애로 여기면 안 돼 환자들이 배뇨장애 증상을 경험할 경우 비뇨기과 방문부터 고려해야 하는 이유는 또 있다. 사소한 배뇨장애로 여겼다가 중증질환이 발견되는 경우도 있기 때문이다. 김장환 세브란스병원 비뇨의학과 교수는 “전립선비대증 환자들이 가장 많이 호소하는 증상 중 하나인 야간빈뇨만 하더라도 신체의 질병 없이 단순히 수분을 지나치게 많이 섭취하는 습관 때문에 생기기도 하지만 방광이나 신장에 문제가 있다거나 뇌, 척수 질환으로 판명되는 경우도 있다”고 밝혔다. 요도가 좁아지는 요도협착증이 오면 방광염, 방광결석과 같은 합병증이 생기거나 신장에 무리가 가는 식이다. 초기에는 통증조차 별로 없어 환자가 스스로 자신의 병을 깨닫기 어렵다는 게 전문가들의 말이다. 대한전립선학회에 따르면 전립선비대증의 발생은 가족력과 연관성이 많다. 가족 중 한 명 이상에게 전립선비대증 이력이 있으면 나머지 식구들도 비대증에 걸릴 위험이 훨씬 높다. 또한 몸속 세포가 끊임없이 생성과 소멸을 반복하는 과정에서 죽는 세포와 비교해 새로 만들어지는 세포가 상대적으로 많아지다 보니 비대증이 일어난다. 이때 ‘남성 호르몬이 영향을 끼친다’, ‘성장 인자가 관여한다’는 등의 다양한 연구가 있지만 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았다. ●성기능 저하는 오해… 수술 전후 차이 없어 전문가들은 증상이 심하지 않으면 6개월에서 1년 간격으로 정기검진을 진행하고 배뇨습관 개선, 수분 섭취량 조절 및 식이요법 등을 시행하라고 조언한다. 전립선비대증으로 인한 배뇨장애를 일차적으로 해결하는 방법으로 약물치료를 시행할 수 있다. 전립선을 이완시켜 소변을 시원하게 보게 만들거나, 남성호르몬 활성화를 억제해 전립선 크기를 줄이고, 배뇨장애를 개선할 수도 있다. 증상이 중등도 이상인 경우에는 적극적인 치료를 고려해야 한다. 배웅진 가톨릭대 서울성모병원 비뇨의학과 교수는 “술, 담배를 피하고 채소, 과일 등을 먹으면 예방 효과가 있다고 이야기하는 분들이 많은데 건강기능식품, 식이요법, 운동요법 등 전립선비대증에 좋다고 알려진 것들은 대부분 의학적으로 완전히 증명되지 않았다”면서 “간혹 과대 포장된 건강기능식품 효과만 믿고 병원을 찾지 않아 치료 시기를 놓치는 환자들이 있는데 이러한 일이 없도록 해야 한다”고 지적했다. 만약 소변을 전혀 보지 못하는 급성요폐나 요로감염 그리고 신장 기능이 저하되고 방광결석이 동반되는 경우라면 반드시 수술치료를 받아야 한다. 수술적 치료는 재발률도 낮을 뿐 아니라 효과도 좋고 약물을 중단할 수 있는 긍정적인 면이 많다. 배 교수는 “항간에 퍼져 있는 오해와 달리 성기능은 수술 전후 차이가 거의 없다”면서 “수술과 관련된 여러 증상은 수술 전에 환자와 충분히 상담하고 설명을 하기 때문에 걱정하지 않아도 된다”고 강조했다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

세브란스병원 장기이식센터서 수술 성공 2년 전 사고로 오른팔이 절단된 남성의 팔 이식 수술이 국내에서 성공했다. 손과 팔 이식이 법적으로 허용된 이후 첫 수술 성공 사례다. 세브란스병원 장기이식센터 수부이식팀 성형외과 홍종원 교수와 정형외과 최윤락 교수, 이식외과 주동진 교수는 62세 남성 최모씨에 뇌사 기증자의 팔을 이식하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 최씨는 2년 전 사고로 오른쪽 팔꿈치 아랫부분이 절단됐다. 세브란스병원 성형외과에서 의수 등 추가 치료를 받던 중 팔 이식을 원했고, 1년여 동안 내부 평가를 거쳐 세브란스병원 장기이식센터에서 보건복지부 국립장기조직혈액관리원에 장기이식 대기자로 등록했다. 이달 초 심정지로 뇌 손상이 발생해 세브란스병원에 장기 및 조직을 기증한 뇌사자의 팔을 이식받을 수 있게 됐다. 수술은 성형외과와 정형외과의 협업 아래 지난 9일 오후 1시 30분부터 약 17시간에 걸쳐 진행됐다. 팔 이식은 뼈와 근육, 힘줄, 동맥, 정맥, 신경, 피부를 접합하는 고난도 수술이다. 의료진은 이번 수술에서 최씨의 남아있는 팔 조직을 최대한 보호하면서 이식 후 정상적인 기능을 하는 데 초점을 맞췄다. 특히 정상적으로 기능하는 반대편 팔과의 길이를 맞춰 고정했다. 최 교수는 “아무리 이식된 팔이라도 정상인 팔과 되도록 길이가 같아야 일상생활에 불편함을 줄일 수 있다”면서 “힘줄과 신경은 손의 정상적인 기능 회복을 위해 필수적이므로 무엇보다 많이 주의해 봉합했다”고 말했다. 또 혈관 일부를 연결할 때는 혈류가 잘 통하는지를 거듭 확인하는 과정을 거치고서야 수술이 끝났다. 홍 교수는 “수술 후 이식받은 팔에 피가 잘 통해야 이식한 팔의 정상 회복을 기대할 수 있기 때문에 수술 중에도 여러 차례 확인을 거듭했다”고 말했다. 수술이 성공적으로 마무리됐고, 수술 후에도 최씨는 현재 면역거부 반응이나 다른 부작용 없이 건강한 상태인 것으로 확인됐다. 병원 측은 곧 이식한 팔의 기능을 끌어올리기 위한 재활치료를 시작할 예정이다.팔 이식의 최종 목표는 손이 가지고 있는 운동 기능과 감각 기능을 최대한 살려 밥을 먹고 옷을 입고 문 손잡이를 돌리는 등 일상적인 생활이 가능하게 하는 것이기 때문이다. 세브란스병원은 이번 수술이 2018년 8월 손과 팔 이식이 합법화된 후 처음으로 시행돼 성공한 사례라는 데 의미를 부여했다. 앞서 2017년 대구 W병원에서 팔 이식 수술에 국내 처음으로 성공한 사례가 있으나 당시에는 법이 미비한 상태였다. 세브란스병원은 이번 팔 이식 수술을 진행하는 데 있어 대구 W병원의 조언을 받기도 했다. 손이나 팔을 이식받으려면 절단 후 최소 6개월이 지나야 하고 환자가 등록된 병원에서 심장과 간, 신장, 폐 등 생명 유지에 필요한 장기를 기증하기로 한 뇌사자에게서만 손·팔을 기증받을 수 있다. 기증자가 나타나더라도 혈액형이나 교차반응 등 이식에 필요한 면역검사 외에 팔의 크기나 피부색, 연부조직 상태 등을 고려해야 하므로 대상자를 구하기 힘들다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

지구에 있는 수많은 동물 가운데 인간은 큰 뇌와 뛰어난 지능으로 지구 생태계의 정점에 선 유일한 존재다. 하지만 이렇게 큰 뇌를 유지하기 위해서 치르는 대가도 만만치 않다. 대부분의 포유류에서 뇌가 기초 대사량에서 차지하는 비율은 2~8% 수준이지만, 인간의 경우 20~25%에 달한다. 쉬고 있을 때 사용하는 에너지의 1/4~1/5 정도가 뇌를 유지하기 위해서 들어가는 것이다. 과학자들은 인간을 제외한 포유류도 큰 뇌를 유지하기 위해 적지 않은 비용을 지불한다는 사실을 발견했다. 리딩 대학 과학자들이 이끄는 국제 연구팀은 뇌의 크기가 해당 포유류의 서식 밀도에 주는 영향을 조사했다. 날아다니거나 헤엄치지 않는 육상 포유류 656종의 서식 밀도와 뇌의 크기를 비교하자 매우 유의미한 연관성이 있다는 사실이 밝혀졌다. 비슷한 크기의 포유류라도 뇌가 클수록 개체 수는 현저히 감소했다. 예를 들어 몸무게 11㎏에 뇌 무게 95g인 바르바리 마카크 원숭이(Barbary macaque)의 서식 밀도는 1㎢에 36마리다. 그런데 몸무게는 비슷하지만, 뇌 무게는 123g인 큰긴팔원숭이(siamang)는 1㎢에 14마리로 거의 1/3 수준에 불과하다. 같은 몸무게를 지닌 동물이라도 에너지 소비가 많은 뇌가 큰 경우 당연히 더 많은 땅이 필요하지만, 예상보다 더 큰 차이가 난 것이다. 물론 이는 뇌의 크기뿐 아니라 주로 먹는 먹이나 생활 방식, 천적의 존재 등 다양한 요인에 의한 것이지만, 뇌의 크기는 대부분의 포유류에서 밀도에 영향을 미치는 중요한 요소였다. 뇌가 크고 지능이 높으면 사냥을 하거나 천적을 피하는데 더 유리하지만, 몇 퍼센트만 더 먹어야 해도 먹이가 부족한 상황에서 생존 가능성이 떨어진다. 생존 경쟁이 치열한 자연에서는 작은 차이도 무시할 수 없는 결과를 초래한다. 따라서 인간을 제외한 동물들은 적당한 뇌 크기를 지니도록 진화했다. 인간은 이 제약에서 벗어난 유일한 포유류다. 높은 지능이 어떤 임계점을 넘으면서 뇌가 소비하는 것 이상의 에너지를 풍족하게 공급할 수 있게 했을 것이다. 인류는 농경이 시작되기 전에는 다양한 도구의 사용 덕분에 그리고 농경 시대 이후엔 농작물과 가축을 키워 충분한 식량을 구했다. 결국 인간은 큰 뇌를 개체 수 증가에 유리하게 사용한 매우 예외적인 사례인 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

약 2억3700만 년 전 지구에 존재한 한 파충류는 비록 날개가 없지만 익룡의 초기 조상 중 하나였다는 연구 결과가 나왔다. 미국 버지니아공대 등 국제연구진은 최신 CT 촬영기법으로 날개가 없지만 긴 뒷다리가 특징인 라게르페티드(lagerpetids)와 날개가 있는 프테로사우루스(pterosaurs·이하 익룡)의 유사성을 밝혀냈다.익룡은 공룡의 근연종으로 공룡 만큼 잘 알려지지 않았지만 크기는 전투기부터 모형비행기 수준까지 다양하며 비행 능력이 뛰어났다. 익룡은 약 6600만 년 전 공룡과 함께 멸종하기 전까지 약 1억5000만 년 동안 하늘을 지배하며 비행 능력을 진화해온 최초의 파충류였다. 하지만 익룡이 어느 동물에서 진화하고 비행 능력을 얻을 수 있었는지는 지난 200년간 풀리지 않은 수수께끼였다.그런데 이번 연구에서 연구진은 수수께끼의 파충류 라게르페티드가 열쇠가 될 수 있다고 주장한다. 연구 공동저자 스털링 네스빗 버지니아공대 교수는 “‘익룡이 어디에서 왔을까?’라는 질문은 파충류 진화 역사에서 여전히 풀지 못한 수수께끼 중 하나”라면서도 “이제 우리는 답을 얻었다고 생각한다”고 말했다. 라게르페티드는 이미 학계에서 알려지긴 했지만 발견된 화석은 비교적 드문 편이다. 라게르페티드에 속하는 드로모메론 그레고리(Dromomeron gregorii)의 화석은 1930~1940년대 텍사스주에서 처음 발견됐지만 지난 2009년에 이르러서야 식별될 수 있었다. 이 발굴의 특징은 일부 두개골 등 머리 부위가 잘 보존됐다는 것인데 이 파충류는 균형 감각이 뛰어나 민첩할 가능성이 높다는 것을 시사한다. 연구진은 남아메리카 대륙에서 라게르페티드에 속하는 더 많은 종을 발견한 뒤 이 그룹이 2억3700만 년 전부터 2억1000만 년 전인 후기 트라이아스기 동안 고대 초대륙인 판게아 전역에서 서식한 작고 날개 없는 파충류라고 결론지었다. 고생물학자들은 이미 라게르페티드 뼈의 길이와 모양 등 특징이 익룡 뼈의 특징과 비슷하다고 지적한 바 있다. 하지만 이전에 발견된 화석은 거의 없었기에 라게르페티드는 공룡에 좀 더 가까운 것으로 여겨졌다.이에 따라 연구진은 최근 몇 년간 북아메리카 대륙뿐만 아니라 브라질과 아르헨티나 그리고 마다가스카르에서 발굴된 라게르페티드 두개골과 앞다리뼈 그리고 척추뼈를 자세히 조사했다. 또 최근 발견된 두개골에 대해 미세단층촬영(μCT)을 시행해 뇌와 감각기관을 재구성했다. 여기서 μCT는 X선을 사용해 물리적 물체의 3차원 단면을 만든다. 또 다른 공동저자 미셸 스토커 버지니아공대 조교수는 “CT 데이터는 고생물학 연구에서 획기적인 것”이라면서 “이런 섬세한 화석 중 일부는 거의 80년 전 발굴됐는데 이 기술로 최초로 발굴된 드로모메론 두개골 속 뇌와 내이의 해부학적 구조를 세심하게 재구성해 익룡의 초기 조상임을 확인할 수 있었다”고 설명했다. 연구진은 라게르페티드의 뇌와 감각기관이 익룡의 것과 비슷한 점이 많다고 판단했다. 익룡의 향상된 감각 능력과 관련한 뇌 특징도 라게르페티드에 존재하는 데 이런 특징은 비행 전에 진화됐음을 나타낸다. 라게르페티드는 스스로 날 수 없었지만 익룡이 날 수 있도록 해주는 신경해부학적 특성들 중 일부를 이미 진화시켰다는 것이다. 연구에 참여한 스위스 프리부르대학의 세르조샤 에버스 박사는 “비행은 정말 매력적인 행동으로 지구 역사 동안 여러 차례 진화됐다”면서 “이 종과 다른 멸종 동물과의 관계에 관한 새로운 가설이 제시하는 점은 익룡 비행의 기원을 이해하는 데 있어 중요한 진전”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(12월 9일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

동거남 아들 여행 가방에 가둬 숨지게 해“숨 안 쉬어진다” 호소에도 꺼내주지 않아1심 징역 22년…“살인 고의성 다투겠다” 항소 충남 천안에서 동거남의 9살 아들을 여행 가방에 가둬 숨지게 한 40대 여성에 대한 항소심이 시작된다. 대전고법 형사1부(부장 이준명)는 18일 오후 2시 30분 316호 법정에서 살인·아동복지법상 상습 아동학대·특수상해죄 피고인 성모(41)씨 사건 항소심 첫 공판을 연다. 성씨는 지난 6월 1일 천안 자택에서 동거남의 아들 B군을 가로 50㎝·세로 71.5㎝·폭 29㎝ 크기의 여행용 가방에 3시간가량 감금했다가, 다시 4시간 가까이 가로 44㎝·세로 60㎝·폭 24㎝의 더 작은 가방에 가둬 결국 숨지게 한 혐의로 재판에 넘겨졌다. 검찰은 성씨가 가방 위에 올라가 짓누르거나 안으로 뜨거운 헤어드라이어 바람을 불어 넣고, 가방 속에서 움직임이 잦아든 피해자에 대해 적극적인 구호 조처를 하지 않았다고 밝혔다. B군이 감금 과정에서 수차례 ‘숨이 안 쉬어진다’고 호소했지만, 성씨는 그를 꺼내주지 않은 것으로 나타났다. 지난 9월 1심을 맡은 대전지법 천안지원 형사1부(부장 채대원)는 “아이에 대한 동정심조차 찾아볼 수 없고 그저 분노만 느껴진다”며 성씨에 대해 징역 22년을 선고했다. 1심 재판부는 “피해자 체형의 마네킹을 같은 재질과 크기의 여행용 가방에 넣어 현장 검증한 결과 가슴과 배, 허벅지가 거의 밀착된 상태였다. 피해자는 밀폐된 공간에서 7시간 넘게 감금되고 피고인이 친자녀들과 함께 가방 위에 올라가 뛴 것으로 인해 가슴 등이 눌려 숨을 쉬지 못해 저산소성 뇌 손상으로 숨진 것으로 보인다”며 성씨가 미필적 고의로 살인을 저질렀다고 판단했다. 이에 대해 피고인 측은 “살인 고의성 여부를 다시 다투겠다”는 취지의 주장과 함께 양형 부당 등을 이유로 항소한 것으로 전해졌다. “피고인을 사회와 영원히 격리해야 한다”며 1심에서 무기징역을 내려 달라고 요구했던 검찰 역시 항소장을 냈다.최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

2015년, 브라질 상파울루 대학 과학자들은 브라질 남부에서 매우 원시적인 공룡 화석을 발견했다. 약 2억 3000년 만 전 살았던 '부리올레스테스 슐트지'(Buriolestes schultzi)는 두 발로 걷는 작은 공룡으로 외형상 수각류 육식 공룡처럼 생겼지만, 사실 거대한 네 발 초식공룡인 용각류의 일종이다. 우리에게 친숙한 거대한 초식 공룡도 처음에는 이렇게 곤충이나 작은 동물을 잡아먹는 소형 육식 공룡에서 시작했다. 하지만 이들의 진화 과정은 아직 베일에 가려 있다. 브라질 산타 마리아 연방 대학의 로드리고 템프 뮐러 박사가 이끄는 연구팀은 고해상도 CT 스캔을 이용해서 부리올레스테스의 두개골을 정밀하게 분석했다. 그 결과 놀랍게도 이 작은 공룡의 뇌실(brain case, 뇌를 둘러싼 두개골 부분)이 거의 완벽하게 보존되어 있다는 사실이 밝혀졌다. 덕분에 과학자들은 부리올레스테스의 작은 뇌가 어떤 형태인지 재구성할 수 있었다. (사진 참조) 부리올레스테스는 몸길이 1m가 약간 넘는 소형 육식 공룡이지만, 이를 감안해도 무게 1.5g에 불과한 작은 뇌를 지니고 있었다. 뇌의 구조 역시 영화 쥐라기 공원에 등장하는 영리하고 민첩한 수각류 공룡보다 악어를 닮은 원시적인 형태였다. 참고로 악어류는 공룡과 함께 지배 파충류라는 큰 그룹에 속하는데, 트라이아스기 중반 초기 공룡은 아직 악어와 비슷한 원시적인 두뇌를 가지고 있었음을 시사하는 결과다.부리올레스테스의 뇌에서 또 다른 특징은 상대적으로 잘 발달된 소뇌 및 시각 부위와 예상보다 작은 후각 신경이다. 따라서 부리올레스테스는 주로 눈으로 먹이를 찾고 사냥했던 것으로 보인다. 하지만 그 후손인 디플로도쿠스나 브라키오사우루스 같은 초대형 초식 공룡은 후각 신경이 잘 발달되어 있다. 이는 용각류 진화 과정에서 나중에 획득한 특징으로 해석된다. 마지막으로 흥미로운 사실은 부리올레스테스의 뇌가 후손보다 오히려 크다는 것이다. 1.5g에 불과한 뇌에도 불구하고 몸무게 비율로 봤을 때 부리올레스테스의 뇌는 대형 초식 공룡보다 큰 편이다. 수각류 공룡과는 반대로 용각류 공룡의 경우 뇌의 상대적 크기가 작아지는 방향으로 진화했는데, 과학자들은 이번 연구를 통해서도 그 사실을 확인할 수 있었다. 물론 비율이 낮아져도 뇌 자체는 커졌기 때문에 용각류가 진화과정에서 더 바보가 되었다고 말할 순 없지만, 용각류 초식 공룡의 진화 과정에서 뇌는 그렇게 생존에 중요한 장기는 아니었던 셈이다. 과학자들은 조그만 부리올레스테스의 두개골 화석에서 많은 사실을 밝혀냈다. 하지만 이 작은 공룡이 어떻게 거대한 초식 공룡으로 진화했는지 여전히 모르는 부분이 많다. 이 비밀을 밝히기 위해서 과학자들은 계속해서 지층을 뒤져 새로운 화석을 발견하고 첨단 장비를 이용해서 이를 상세히 연구할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

스마트기기 함께 쓰는 시간 길어질수록 주의력 감소… 심하면 기억 왜곡될 수도 가벼운 개입으로 행동 유도, 실패 확률 커 우편·이메일·문자메시지 쓰면 효과 없어상식은 사람들이 알고 있거나 알아야 하는 지식들을 말한다. 그렇지만 잘못 알려진 것은 물론 새로운 연구를 통해 기존 상식을 뒤집는 경우도 자주 있다. 최근 뇌신경과학자들이 그동안 상식처럼 받아들여져 왔던 것들이 잘못됐음을 보여 주는 재미있는 연구 결과들을 잇따라 발표해 주목받고 있다. 미국 스탠퍼드대 심리학과, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경과학과, 뉴로스케이프, 신경과학연구소 공동연구팀은 미디어 멀티태스킹이 청소년들의 주의집중력과 기억력 저하의 주요 원인이라는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 29일자에 발표했다. 미디어 멀티태스킹은 동영상이나 TV를 시청하면서 문자메시지나 인터넷 검색, 음악 감상을 하는 것처럼 여러 종류의 디지털 미디어를 동시에 사용하는 행위다. 뇌신경과학의 발달로 기억과 관련한 비밀들이 하나둘 풀리고 있지만, 여전히 건망증이 생기는 이유, 사람마다 기억력에 차이가 있는 이유 등에 대해서는 명확한 답을 내놓고 있지 못하다. 연구팀은 디지털 문화의 부상으로 미디어 멀티태스킹이 기억에 미치는 영향에 주목했다. 최근 출시되는 많은 스마트기기는 멀티태스킹에 최적화되도록 설계돼 출시되고 있으며 멀티태스킹을 21세기 인간의 특징이자 성공의 비결로 꼽는 이들도 많다.연구팀은 18~26세 건강한 남녀 80명을 대상으로 미디어 멀티태스킹이 기억과 주의력에 미치는 영향을 실험했다. 연구팀은 실험 참가자들에게 TV를 보면서 다양한 스마트기기를 동시에 사용하도록 하고 뇌파측정(EEG)과 동공 크기 변화를 관찰했다. 실험이 끝난 뒤에는 TV 속 내용에 대한 질문을 던지고 응답의 정확성을 측정했다. 또 주당 미디어 멀티태스킹 시간, 비디오게임 사용량에 대한 설문조사와 함께 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 주의집중력, 각종 정신장애 관련 측정을 실시했다. 그 결과 미디어 멀티태스킹 시간이 길수록 심각할 정도로 주의력과 기억력이 떨어지는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 앤서니 와그너 스탠퍼드대 교수(인지심리학)는 “기억은 주의력이 전제돼야 하며, 집중한다는 것은 기억을 위한 필수 준비과정”이라며 “멀티태스킹은 본인도 인식하지 못하는 수준에서 이 과정을 ‘해킹’당하는 것”이라고 지적했다. 와그너 교수는 “멀티태스킹은 기억을 위한 신경신호를 감소시킨다”며 “심할 경우 기억이 왜곡되거나 치매와 비슷한 상태에 이르는 경우도 생길 수 있다”고 덧붙였다. 한편 영국 런던 퀸메리대, 킹스칼리지 런던대, 독일 에어푸르트대, 막스플랑크 인간발달연구소 공동연구팀은 강압적이지 않고 옆구리를 살짝 찌르는 식으로 사람들이 더 좋은 선택을 할 수 있도록 유도한다는 ‘넛지’(Nudge)가 성공보다는 실패하는 경우가 더 많다는 연구 결과를 제시했다. 팔꿈치로 슬쩍 찌르거나 가벼운 행동으로 주의를 환기시킨다는 뜻의 ‘넛지’가 ‘사람들의 선택을 유도할 수 있는 자연스러운 개입’이라는 뜻으로 알려지기 시작한 것은 2008년 미국의 행동경제학자 리처드 세일러 미국 시카고대 교수와 캐스 선스타인 하버드대 로스쿨 교수가 함께 쓴 책 덕분이다. 이후 많은 분야에서 넛지 효과를 이용한 행동개입이 활용되고 있다. 그렇지만 이번 연구팀의 분석에 따르면 넛지가 알려진 것과는 달리 성공보다는 실패할 가능성이 더 높다는 것이다. 이 같은 연구 결과는 심리학 및 뇌과학분야 국제학술지 ‘인지과학 연구경향’ 10월 29일자에 실렸다. 연구팀은 2008~2019년에 발행된 65편의 연구논문들을 메타분석했다. 그 결과 넛지가 행동을 개선하기보다는 악화시키는 ‘역효과’를 내는 경우가 더 많다는 것을 확인했다. 특히 일반적으로 받아들여지고 있는 사회적 규범을 고치기 위한 넛지나 개인의 행동변화를 이끌어 내기 위해 비슷한 집단의 사례를 들면서 비교하는 식의 넛지가 실패할 확률이 가장 크다고 연구팀은 지적했다. 또 넛지 수단으로 우편이나 이메일, 문자메시지를 활용할 경우 기대했던 효과를 이끌어 내는 경우는 거의 없는 것으로 나타났다. 마그다 오즈먼 런던 퀸메리대 박사(실험심리학)는 “이번 연구는 성공의 지름길처럼 받아들여지는 넛지가 많은 분야에서 효과적으로 작용할 것이라는 생각을 뒤집고 있다”며 “넛지를 설계할 때 실패 가능성을 염두에 둔다면 예산과 시간 절약은 물론 원하는 행동변화도 일부 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

단일 유전자에서 발생한 변이가 뇌에서 숫자를 세는 등 수학적 능력을 다루는 부위의 회백질 크기와 관계가 있다는 연구 결과가 나왔다. 독일 막스플랑크 연구소 신경심리학자 마하엘 스카이데 박사가 이끄는 국제연구진은 어린이 178명의 게놈과 두뇌 발달 과정을 연구하고 이들 아동이 2년 뒤 학교에서 본 수학 시험 결과와의 관계를 살폈다. 그 결과, 뇌 최외각 신경조직층 회백질의 성장을 조절하는 로보원(ROBO1·Roundabout homolog 1)이라는 단일 유전자의 변이가 우측 두정피질의 크기에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 우측 두정피질은 숫자를 처리하는 수학적 능력에 관여하는 것으로 여겨지고 있어 그 부분의 성장은 로보원 유전자가 수학적 능력에 기여한다는 이전의 제안들을 뒷받침하는 것이다.연구진은 논문에서 “대뇌피질층의 태아기 성장을 조절한다고 알려진 유전자인 로보원이 수량 표현의 핵심 영역인 우측 두정피질의 부피와 관계가 있다는 점을 발견했다”면서 “이 부위의 개별적 부피 차이는 수학적 능력에 관한 행동 변화의 20%를 예측했다”고 명시했다. 연구진은 연구 과정에서 특히 수학적 교육을 받기 전인 3~6세 어린이들을 대상으로 게놈을 분석했다. 여기서 나온 자료와 각 어린이를 자기공명영상(MRI) 장비로 감지한 전체 뇌에 걸친 회백질 부피의 측정값을 연구진은 비교했다. 연구진은 참가 아동들이 7~9세가 돼 학교에서 2학년이 됐을 때 본 수학 시험 결과를 사용해 뇌의 어떤 부위와 유전자가 향상된 계산 능력과 관계가 있는지를 살폈다. 스카이데 박사와 동료 연구자들은 이전 연구들이 수학적 잠재력에 역할을 할 수 있다고 제안한 로보원 등 유전자 10개에 초점을 맞췄다.　 연구자는 로보원의 변이들이 우측 두정피질의 크기 증가와 상당히 관계가 깊다는 점을 발견했다.또 3~6세 때 우측 두정피질 내에 더 많은 양의 회백질이 있는 아이들은 7~9세 때 수학 시험에서 더 좋은 성적을 거둔 것으로 확인됐다. 이는 우측 두정피질 성장의 개별적인 차이가 DNA 변이와 행동으로 나타나는 수학적 능력 사이의 보고됐던 연관성에 관한 우리의 이해에서 놓쳤던 연관성을 나타낼 수 있다는 점을 시사한다고 연구진은 밝혔다.　연구진은 또 “이런 해석은 우측 두정피질이 특히 어린 시절부터 수학적 인지에 기여하고 성인기에는 이런 결정적인 역할을 유지한다는 점을 보여주는 수많은 연구와 함께 성립할 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘플로스 바이올로지’(PLOS Biology) 최신호(10월 22일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

CT, 초음파, MRI는 이제 임상 진료에서 없어서는 안될 핵심 진단 기기로 자리 잡았다. 관련 기술도 크게 발전해 수십 년에 등장했던 초창기 기기와는 차원이 다른 고성능 기기로 거듭나고 있다. 하지만 개선이 어려운 부분도 있다. MRI는 초기 기기나 현재 사용되는 최신 기기나 모두 환자가 좁은 통 같은 MRI 장비 속으로 들어가야 한다. 강력한 자기장을 사용하기 때문에 자석에 끌리는 금속 물체나 전자 기기는 가까이 둘 수 없는 것도 동일하다. 그러나 미국의 의료 기기 제조사인 하이퍼파인 (Hyperfine)은 이와 같은 MRI의 통념에 반기를 들었다. 이들은 작고 환자 곁으로 운반할 수 있는 포터블 MRI를 개발했다. (사진) 하이퍼파인의 포터블 MRI는 기존의 MRI의 1/10도 안 되는 부피와 무게를 지녀 환자가 있는 병실로 직접 운반이 가능하다. 전력 소모량도 기존 MRI의 35분의 1 정도라 일반 콘센트에 전원을 연결해 촬영할 수 있다. 심지어 가격도 1대당 10만 달러로 일반적인 MRI보다 훨씬 저렴하다. 하지만 여기에는 그럴 만한 이유가 있다. 포터블 MRI는 일반적인 MRI가 사용하는 1.5T (테슬라, 자기장의 단위) 세기의 자기장 대신 0.064T의 약한 자기장을 사용한다. 따라서 영상 선명도가 기존 MRI보다 낮을 수밖에 없다. 더구나 현재 촬영이 가능한 장기도 뇌와 얼굴 정도다. 그러나 하이퍼파인은 이 포터블 MRI에 상당한 수요가 있을 것으로 예상하고 있다. 개발사가 기대하는 응용 분야 중 하나는 중환자실이다. 중환자실에 있는 환자는 인공호흡기나 생명을 유지하는데 필요한 여러 가지 장비를 제거하기 힘든 경우가 많다. 하지만 뇌출혈, 뇌경색, 뇌종양 같은 뇌 병변은 중환자실 입원 환자에서 흔한 문제다. 하이퍼파인은 예일 대학의 연구팀과 함께 예일 뉴 헤븐 병원 (Yale New Haven Hospital)의 신경과 중환자실에 입원한 환자 30명을 대상으로 이 기기를 시험했다. 그 결과 연구팀은 뇌 병변이 있는 중증환자 30명 중 29명에서 진단을 내리는 데 충분한 이미지를 얻는 데 성공했다. 촬영한 이미지는 환자 바로 옆에서 5-11분 안에 태블릿이나 스마트폰으로 바로 확인할 수 있다. MRI 촬영을 위해 기기까지 옮기는 과정도 위험한 환자에서 뇌 병변을 신속하게 진단할 수 있는 대안이 생긴 것이다. 뇌 병변 진단에 대안으로 사용할 수 있는 CT의 경우 아무리 크기가 작아도 방사선이 많이 나와 포터블로 사용하기가 어려울 수밖에 없다. 이에 반해 크기가 작고 차폐가 필요 없는 포터블 MRI는 이동식 야전 병원, 차량이나 선박을 이용한 이동 진료소, 철저한 격리가 필요한 고위험 전염병을 지닌 환자에서 유용하게 사용할 수 있다. 고가 MRI 장비를 도입하기 어려운 개발도상국이나 규모가 작은 중소 병원에서도 대안으로 생각할 수 있는 장비다. 현재 포터블 MRI는 미국 내 여러 의료 기관에서 임상적 유용성을 검증하는 중으로 안전성과 유용성에 대한 충분한 검증이 완료되면 FDA 승인을 받아 진료에 사용할 수 있을 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

9살 초등학생인 동거남 아들을 7시간 가까이 여행용 가방에 감금해 숨지게 한 혐의를 받는 40대 여성이 1심에서 징역 22년을 선고 받았다. 대전지법 천안지원 형사1부(채대원 부장판사)는 이날 오후 1시 40분 301호 법정에서 살인과 아동복지법 위반 등 혐의로 구속기소된 A(41)씨에 대한 선고 공판을 진행해 이같이 선고했다. A씨는 지난 6월 1일 정오께 동거남의 아들 B군을 가로 50㎝·세로 71.5㎝·폭 29㎝ 크기 여행용 가방에 3시간가량 감금한 뒤 가로 44㎝·세로 60㎝·폭 24㎝의 더 작은 가방에 4시간가량 가둬 ‘저산소성 뇌 손상’으로 숨지게 한 혐의로 구속기소 됐다. 지난달 31일 이 사건 결심공판에서 검찰은 무기징역을 구형한 바 있다. 이보희 기자 boh2@seoul.co.kr

다섯 번 이상 출산을 한 여성은 한 번만 출산한 여성에 비해 치매에 걸릴 위험이 47% 높다는 사실이 밝혀졌다. 분당서울대병원 정신건강의학과 배종빈, 김기웅 교수 팀은 한국과 독일, 프랑스, 중국, 일본, 브라질 등 3대륙 11개국 60세 이상 여성 1만4792명의 데이터를 분석해, 출산이 치매 위험에 미치는 영향을 규명 했다. 치매 발병에 영향을 줄 수 있는 나이, 교육 수준, 고혈압, 당뇨 등의 인자를 보정해 분석한 연구 결과, 5회 이상 출산을 한 여성은 1회만 출산한 여성에 비해 치매에 걸릴 위험이 47% 높은 것으로 나타났다. 한편 출산 경험이 없거나 2~4회 출산한 여성은, 1회만 출산한 여성과 비교해 치매 위험에 있어 유의미한 차이가 없었다. 하지만 대륙별로 그룹을 나누어 분석했을 때, 유럽, 남미와 달리 아시아에서만 예외적으로 출산 경험이 없는 여성이 알츠하이머병에 걸릴 확률이 높은 것으로 나타났다. 이는 아시아 지역의 60세 이상 여성이 출산을 경험하지 않은 경우, 사회적 배경을 고려하면 자의적인 비출산이라기보다는 불임이나 반복적 유산 때문일 가능성이 높기 때문인 것으로 보인다. 불임을 유발하는 호르몬 질환은 인지장애 및 알츠하이머병의 위험을 높일 수 있고, 반복적인 유산 역시 알츠하이머 위험을 높이는 유전자와 관련이 있다.배종빈 교수는 “5회 이상 출산한 여성은 기본적으로 심장질환, 뇌졸중, 당뇨 등 치매 위험을 높이는 질환이 동반될 확률이 높고, 출산에 따른 회백질 크기 감소, 뇌 미세교세포의 수와 밀도 감소, 여성호르몬 감소도 치매 위험을 높이는 요소로 작용한다”며 “이런 여성들은 치매 고위험군에 해당되어 정기적 검진을 받는 등 적절한 관리가 필요하다”고 말했다. 김기웅 교수는 “출산이 여성의 높은 치매 유병율과 관련 있다는 사실을 11개 국가 코호트 연구를 통해 파악하는데 성공했다”며 “이번 코호트에 포함되지 않은 아프리카, 중동 지역의 연구를 비롯해 아이를 많이 출산하는 것이 구체적으로 어떤 기전을 통해 치매 위험을 높이는지에 대해서도 후속 연구를 진행해 치매 조기 진단을 목표로 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘바이오메드 센트럴 의학(BMC Medicine)’ 최신 호에 게재됐다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

동거남의 9살 아들을 여행용 가방에 가둬 숨지게 한 사건과 관련해 살인 혐의로 기소된 A(41·여)씨에게 무기징역이 구형됐다. 검찰은 31일 대전지법 천안지원 형사1부(부장 채대원) 심리로 열린 이 사건 결심공판에서 이같이 구형했다. 20년간 위치추적 장치 부착 명령과 아동 관련 기관 취업 제한 등도 법원에 요청했다. 검찰은 “피고인은 7시간 동안 좁은 가방 안에서 23kg의 피해자를 최대 160kg으로 압박했다”며 “아이를 가방에 가둬 숨지게 한 것은 코와 입을 막아 숨지게 한 행위와 동일하다고 볼 수 있지만 이보다 더 잔혹하다”고 밝혔다. 이어 “무자비한 행위를 하면서도 지인과 통화를 하고, 아이가 의식을 잃자 물을 뿌렸다”며 “검찰시민위원회 전원(13명)도 엄벌을 요구했다”고 덧붙였다. 변호인은 “피고인은 처음부터 살해할 마음은 없었다고 일관되게 진술하고 있고, 사건 발생 후 심폐소생술과 119에 신고하는 등 살인의 고의성이 없었다”며 선처를 호소했다. 이날 A씨는 고개를 속인채 “죄송하다. 모두에게 사죄드린다”고 말했다. A씨는 지난 6월 1일 정오쯤 동거남의 아들 B(9)군을 가로 50㎝·세로 71.5㎝·폭 29㎝ 크기 여행용 가방에 3시간가량 감금했다가 다시 가로 44㎝·세로 60㎝·폭 24㎝의 더 작은 가방에 4시간 가까이 가둬 ‘저산소성 뇌 손상’으로 숨지게 한 혐의로 구속기소 됐다. 이 과정에서 ‘숨이 안 쉬어진다’고 호소하는 B군을 꺼내주는 대신 가방 위에 올라가 뛰거나 헤어드라이어 바람을 불어넣기까지 한 것으로 조사됐다. A씨에 대한 선고는 다음 달 16일 오후 1시 40분에 열릴 예정이다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

닭은 기원은 중국 남부와 동남아시아 지역에 서식하는 야생 조류인 적색야계(붉은 멧닭, 학명 Gallus gallus)다. 대략 1만 년 전에 선사시대 인류가 이를 가축화해 다른 지역으로 전파된 것으로 추정된다. 스웨덴 린셰핑대의 레베카 카타자마 박사과정학생과 그 동료들은 적색야계의 가축화 과정을 알아내기 위해 야생 적색야계를 대상으로 품종 개량을 시도했다. 야생 동물을 길들일 때 가장 큰 문제는 사람을 경계하고 도망친다는 점이다. 이 점은 야생 조류인 적색야계도 마찬가지다. 적색야계는 길들여진 닭과 달리 사람을 보면 포식자로 보고 본능적으로 피한다. 연구팀은 적색야계 가운데 사람을 가장 적게 피하는 그룹과 가장 적극적으로 피하는 그룹을 선별해 10세대에 걸쳐 교배했다. 그 결과 불과 10세대 만에 뇌에 분명한 차이가 나타났다. 사람을 가장 적게 두려워하는 개량 적색야계는 몸무게 대비 뇌의 크기가 작아졌다. 뇌의 크기가 작아지는 것은 가축화된 동물에서 흔히 볼 수 있는 특징이지만, 불과 10세대만에 눈에 띄는 차이가 발생한다는 점은 놀라운 일이다. 더 흥미로운 사실은 뇌 가운데서 스트레스에 대한 반응을 조절하는 뇌간(뇌줄기)이 특히 더 작아졌다는 것이다. 이렇게 뇌가 작아진 적색야계는 불빛을 이용한 자극에 덜 스트레스를 받았으며 사람에 대한 두려움도 적었다. 이번 연구는 야생 동물이 가축으로 길들여지는 가장 중요한 첫 단계가 생각보다 빨리 이뤄질 수 있음을 시사한다. 그러나 이 연구 결과가 야생 동물의 가축화 과정이 간단하다는 것을 의미하지는 않는다. 수많은 야생 조류 가운데 적색야계가 가축화된 것은 사람이 키워서 먹기에 적당한 크기에 아무거나 잘 먹는 잡식 동물이고 주로 지상에서 생활하는 새라는 점이 큰 영향을 미쳤을 것이다. 세대가 짧아 가축화와 품종 개량이 쉽다는 점 역시 무시할 수 없는 장점이다. 이런 특징을 두루 갖춘 동물이 적었으므로 소수의 야생동물만이 가축화되어 우리의 식탁에 오르고 있다. 다른 한편으로 이번 연구는 적색야계를 가축으로 길들인 선사시대 인류가 적지 않은 공을 들였다는 점도 시사한다. 식량 공급이 상당히 불안한 선사시대 인류가 어렵게 잡은 새를 바로 잡아먹는 대신 여러 세대에 걸쳐 가축으로 개량한다는 것은 보통 일이 아니기 때문이다. 이런 노력이 없었다면 지금 우리가 먹는 고기 가운데 닭고기는 없었을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

일론 머스크가 2017년 창업해 뇌-컴퓨터 연결 기술을 개발하고 있는 스타트업 기업 뉴럴링크가 뇌에 전극 칩을 심은 돼지를 선보였다. 지난해 7월 `통합 뇌-기계 인터페이스 플랫폼’ 계획을 발표했던 머스크 뉴럴링크 최고경영자(CEO)는 28일(현지시간) 캘리포니아주 샌프란시스코 본사에서 시연회를 열어 칩을 뇌에 이식해 2개월째 건강히 생활하는 돼지 ‘거투르드’를 공개했다. 머스크는 또 칩 이식 수술을 자동으로 할 수 있는 임플란트 로봇 시제품 `V2’도 함께 선보였다. `링크 0.9’란 이름의 뉴럴링크 칩은 23㎜에 8㎜ 크기의 동전 모양으로 뇌파 신호를 수집하는 작은 전극이 있다. 지난해 공개했던 칩은 귀 뒤에 작은 모듈이 딸려 있었으나 이번에는 칩에 합쳐졌다. 이 칩은 뇌파 신호를 초당 최고 10메가비트의 속도로 무선 전송할 수 있다. 한 번 충전하면 종일 쓸 수 있으며, 무선 충전도 된다. 머스크는 이 칩을 `두개골의 핏빗(Fitbit)’에 비유했다. 머스크는 거투르드가 냄새를 맡으려고 코를 킁킁거릴 때 코에서 뇌로 전달되는 신호를 칩이 실시간으로 수집해 기록하는 것을 시연했다. 함께 공개한 칩 이식 로봇은 캐나다 밴쿠버의 산업디자인업체 워크(Woke) 스튜디오가 만들었으며 한 시간에 뇌 속에 직경 5마이크론의 미세 전극 1024개를 심을 수 있다고 머스크는 주장했다. 현재는 뇌 피질을 건드리는 정도에 불과하지만 궁극적으로는 신경세포가 밀집돼 있는 뇌 깊은 곳의 회색질에 칩을 심는 것을 목표로 한다. 머스크는 지난해 7월 프레젠테이션을 통해 올해 안에 인간의 뇌에 칩을 이식한 뒤 실험에 나서겠다고 큰소리를 친 적이 있다. 하지만 지금까지 쥐와 원숭이의 뇌에 1500개의 전극을 심었을 뿐 아직 인간을 대상으로 한 칩 이식은 시도하지 않았다. 뉴럴링크 칩이 사람 뇌 속에서도 제대로 작동한다면 시각이나 청각, 촉각 등 감각이 마비된 환자나 퇴행성 질환자들이 감각을 되찾는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 머스크는 기대했다. 이미 의료계에선 뇌에 전극을 이식해 파킨슨병, 간질 등을 치료하는 데 사용하고 있다. 하반신이나 사지가 마비된 사람이 이식한 센서로 뇌 신호를 이용해 컴퓨터를 조작하고 로봇팔을 움직이는 실험도 성공한 적이 있다. 뉴럴링크는 이런 단계를 훨씬 넘어 인간의 생각을 읽고 뇌파로 소통할 수 있는 수준까지 나아가겠다는 것이다. 나아가 컴퓨터에 자신의 기억을 저장하고 재생하거나 로봇에 자신의 의식을 심는 기술까지도 염두에 두고 있다. 뇌 이식 칩으로 인공지능과 공생하는 길을 열겠다는 야심이다. 머스크는 지난달 미국 식품의약국(FDA)으로부터 뉴럴링크 칩의 `혁신 장치‘ 실험을 승인받았다고 발표했다. 뉴럴링크는 머스크의 1억 달러(약 1200억원)을 포함해 모두 1억 5800만 달러(약 1900억원)의 투자금을 유치했으며, 직원은 100명 정도다. 머스크는 이날 시연이 투자 유치 목적이 아니라 뉴럴링크 칩 개발에 참여할 다양한 분야의 인재들을 끌어모으려는 목적으로 열었다고 말했다. 1만명이 일하는 회사로 키운다는 것이 그의 포부다. 하지만 신경과학 전문가들은 머스크가 과도한 의욕을 부린다고 걱정한다. 워싱턴대에서 신경 인터페이스를 연구하는 에이미 오스번 교수는 “칩 주변의 조직 손상, 측정의 질, 뇌신호를 해석하는 기계학습 알고리즘 발전 등에서 여전히 해결해야 할 다양한 과제를 안고 있다”고 설명했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

기록적인 기나긴 장마가 끝나고 시작은 다소 늦었지만 올해도 어김없이 무더위가 찾아왔다. 푹푹 찌는 열대야, 사람들은 잠시라도 서늘함을 느껴 보려고 공포 영화를 찾곤 한다. 그래서 한여름은 공포 영화계의 대목이고 그 중심에는 언제나 많은 이들의 사랑(?)을 받는 드라큘라가 있다. 악마에게 영혼을 팔고 피를 빨아 젊음을 유지한다는 드라큘라. 그래서인지 진작에 힘을 잃은 구미호나 처녀귀신과는 달리 꾸준히 생명을 유지하고 있는 불멸의 호러 캐릭터다. 커다란 송곳니를 여인의 희디흰 목에 박고 젊음을 되찾을 피를 빨고 있는 드라큘라는 개그 소재로 전락하기도 하는 좀비와는 비교가 안 되는 독보적 존재감을 보여 준다. 드라큘라의 전매특허는 뭐니 뭐니 해도 섬뜩한 송곳니다. 지금의 우리는 갖고 있지 않은 드라큘라의 송곳니, 그래서 더 무시무시한 드라큘라의 송곳니에는 인류 진화의 비밀이 숨겨져 있다. 앞니와 어금니 사이에 뾰족하게 튀어나와 있는 송곳니는 주로 육식동물에 발달해 있는데 음식을 찢고 갉아먹는 기능과 함께 상대방을 위협하는 무기의 역할을 담당하고 있다. 오늘날 우리도 송곳니를 가지고는 있지만, 사자나 호랑이는 물론 침팬지나 고릴라 같은 영장류와 비교해 봐도 뾰족한 형태는 거의 퇴화하고 크기도 작아졌다. 이렇듯 사람의 송곳니가 뭉뚝해지고 작아진 이유는 송곳니로 사냥감의 가죽을 찢거나 먹이를 뺏으러 달려드는 상대방을 위협할 필요가 없어졌기 때문이라고 할 수 있다. 인류 진화의 과정에서 인류가 선택한 전략의 하나는 뇌의 크기를 키우는 것이었다. 뇌의 크기를 키우기 위해서는 뇌를 담을 그릇, 즉 두개골의 사이즈가 커져야 했다. 이를 위해 인류는 안면부의 적절한 재배치를 통해 두개골의 가용면적을 늘리는 작전을 썼는데 이 과정에서 송곳니의 크기가 줄어들었고 송곳니가 맞물리기 위해 필요한 이빨 사이의 틈도 없어졌다. 이처럼 빈틈없이 꽉 짜인 치아구조는 다른 영장류와 비교되는 인류만의 고유한 특징이다. 한편 송곳니가 작아지는 과정을 완성하기 위해서는 송곳니의 기능을 대신할 그 무엇이 필요했다. 사자의 발톱과 호랑이의 이빨을 대신할 그 무엇은 바로 석기였다. 인류 최초의 도구 석기는 바로 송곳니를 대신할 신무기였던 셈이다. 석기를 사용하면서 송곳니는 점점 더 작아질 수 있었다. 작아진 송곳니로는 더이상 상대방을 위협하지 못했다. 인류는 먹이를 뺏으려 달려드는 상대방을 송곳니를 드러내며 위협하는 대신 서로 나눠 먹는 협동의 사회화 전략을 구사했다. 진화의 경쟁에서 우리 인류가 나름 성공할 수 있었던 원동력은 이렇듯 소중한 먹이를 함께 나눠 먹는 가족, 동료 같은 공동체를 꾸렸기 때문일 것이다. 코로나19는 이런 관계의 소중함을 다시금 일깨워 주었다. 그리고 이제 우리에게 남은 과제 하나는 증오와 차별, 가짜뉴스와 악성댓글 같은 우리 마음속 드라큘라의 송곳니를 퇴화시키는 일이 아닐까.

혈액검사로 노인 우울증을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 분당서울대병원 정신건강의학과 김기웅 교수·초고령사회의료연구소 오대종 교수 연구팀은 60세 이상 한국인 대상으로 혈액검사를 시행,‘적혈구 지표’와 우울증 발병 위험의 연관성을 4년간 추적 분석해서 이런 결과를 얻었다고 18일 밝혔다. 연구팀은 혈액 속 적혈구 모양과 크기 변화를 바탕으로 적혈구 지표를 만들었다.적혈구 지표가 증가한 곳은 가운데가 움푹 들어간 특유의 모양을 잃어 동그랗게 변하고 탄력이 떨어져 작은 자극에도 쉽게 손상된다. 이런 변화는 뇌로 가는 산소 공급을 방해해 결과적으로 뇌 기능 저하와 우울증으로 이어진다. 연구팀이 이용한 적혈구 지표는 평균 적혈구 용적,평균 혈구혈색소량,평균 혈구혈색소 농도였다.분석 대상자는 수치에 따라 상위,중위,하위 그룹으로 분류됐다. 분석 결과 남성의 경우 평균 혈구혈색소 농도 상위 그룹이 하위 그룹보다 우울증 진단 위험이 1.95배 높았고,여성의 경우 1.5배 높았다. 또한 남성은 평균 혈구혈색소량 상위 그룹에서 4년 이내 우울증이 새롭게 발병할 확률이 하위 그룹 대비 1.8배 높았으며,여성은 2.7배까지 증가하는 것으로 나타났다.평균 혈구혈색소량이 상위 그룹 수준까지 증가하거나 유지되는 경우 남성은 우울증 발병 위험이 2.3배,여성은 3배까지 높아졌다.평균 적혈구 용적이 상위 그룹 수준까지 증가하거나 유지됐을 때에는 남성은 우울증 발병 위험이 4.5배,여성은 6.3배까지 뛰는 것으로 드러났다. 노인 우울증은 일반 우울증과 달리 증상이 분명하지 않고 양상도 달라 치료 시기를 놓치고 만성화되는 경우가 많다.이에 따라 우울증을 사전에 예측할 수 있는 바이오마커(생체 표지자)를 발견하기 위한 연구가 이어졌다. 새로운 적혈구 지표는 비용 부담이 적고 간편하다는 장점이 있다. 오대종 교수는 “적혈구처럼 피를 구성하는 세포의 변화가 어떤 기전을 통해 우울증을 유발하는지 후속 연구를 통해 밝혀야 한다”며 “일반혈액검사를 실제 의료 현장에서 우울증 진단 및 예측에 직접적으로 활용하기 위해서는 추가 검증이 필요하다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘JAMDA’(미국의사협회지) 최근 호에 게재됐다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr