거미, 정확히는 점핑스파이더(깡총거미)는 그동안 시각과 촉각 만으로 상대 움직임을 포착한다고 여겨졌다. 하지만 깡총거미도 청력을 갖고 있고, 그 청력이야말로 상상을 뛰어넘을 정도로 대단한 것이라는 새로운 연구결과가 나왔다. 13일(현지시간) 발행된 '현대생물학'에 발표된 미국 코넬대학 연구팀의 연구논문에 따르면 깡총거미는 3m 떨어진 곳에서 나는 소리도 감지해낼 수 있다. 깡총거미의 몸크기가 대략 5㎜ 안팎임을 감안하면 자기 몸 길이의 600배가 넘는 곳에서 나는 소리를 확인하고 그 움직임을 포착한다는 의미다. 이는 사람으로 친다면 1㎞ 바깥에서 나는 소리를 들을 수 있는 것과 마찬가지다. 거미줄을 치지 않고 먹이를 찾아 돌아다니는 배회성 거미인 깡총거미가 파리, 날벌레 등 날아다니는 먹잇감을 효과적으로 사냥할 수 있는 실제적인 힘이다. 이 놀라운 연구 결과는 우연히 찾아왔다. 어느 날 연구소에서 깡총거미를 관찰하며 뇌의 신경기록을 남기던 도중 연구원 중 한 사람의 의자가 삐걱거리는 소리를 냈다. 놀랍게도 깡총거미 뇌신경기록도 순간 튀어오르는 반응을 나타냈다. 혹시나 싶어서 다시 한 번 삐걱거리는 소리를 냈더니 역시나 다시 반응이 왔다. 나중에는 깡총거미 실험실 바깥 3~5m까지 나가서 박수를 치면서 확인해봤다. 거미의 청력을 처음으로 확인한 순간이었다. 연구를 진행한 길 멘다는 "그동안 거미는 공기의 떨림을 감지해서 근처의 물체 크기 및 위치 등을 확인할 수 있다고 여겨왔다. 하지만 거미 몸에 부숭부숭한 감각모가 '청력'의 기능까지 수행하고 있음을 실증적으로 확인했다"고 말했다. 깡총거미의 청각기관은 감각모(sensory hairs)다. 벌레의 날개짓 등 저주파음에 반응한다. 멘다는 "영화 스파이더맨 속 캐릭터도 이제 새로운 슈퍼파워를 장착하는 것으로 바꿀 때가 됐다. 놀라운 청력을 가진 스파이더맨을 기대해본다"고 덧붙였다. 연구팀은 모든 거미들이 감각모를 갖고 있기 때문에 깡총거미 뿐 아니라 다른 거미들도 청력을 갖고 있으리라 믿고 연구를 계속할 예정이다. 박성국 기자 psk@seoul.co.kr

여성은 자신이 뚱뚱해 보이는 것을 남성보다 더 걱정한다는 것이 뇌 스캔을 활용한 연구로 확인됐다고 영국 요크대가 11일(현지시간) 밝혔다. 영국 일간지 데일리메일 보도에 따르면, 요크대는 스웨덴 카롤린스카 연구소와 함께 진행한 공동 연구로 위와 같은 사실을 확인했다. 연구진은 절반이 여성인 건강한 참가자 32명을 대상으로, 가상현실(VR) 헤드셋을 착용한 상태에서 실제 몸보다 뚱뚱하게 보이게 했을 때 기능적 자기공명영상 장치(fMRI)로 뇌의 어느 영역이 활성화하는지를 분석했다. 그 결과, 남녀 모두 고통과 분노, 배고픔을 관장하는 뇌 영역인 전두엽(이마엽)의 특정 부분이 활성화됐으며 특히 여성의 경우 그 정도가 강한 것으로 나타났다. 반면 남성의 경우 그 영향이 훨씬 더 적었다. 이는 여성이 자기 자신이 뚱뚱하다고 느꼈을 때 남성보다 더 큰 감정적 반응을 보인다는 것을 보여준다. 이번 연구는 건강한 참가자들이 가상이지만 실제처럼 자신의 체형에 불만을 느꼈을 때 뇌의 어느 부분이 활성화하는지를 처음으로 보여준 것으로, 앞으로 거식증과 같은 식이장애를 설명하는 데 유용하게 쓰일 수 있다. 왜냐하면 지금까지 거식증 연구는 환자들이 저체중인 데다가 탈수 증상이 있어 이 같은 요인이 뇌에 물리적으로 영향을 줘 결과에도 영향을 줄 수 있기 때문이다. 이번 연구를 이끈 캐서린 프레스턴 박사(요크대 심리학 강사)는 “오늘날 서양 사회에서 신체 크기에 관한 걱정과 부정적인 감정은 흔하게 있다”면서 “하지만 이런 부정적인 감정의 기초가 되는 신경 메커니즘과 신체 인식이 어떻게 식이장애의 병적 측면에 관여하는지에 대해서는 거의 알려지지 않았다”고 말했다. 또 “이 연구는 우리의 신체 인식과 신체 만족도에 관한 감정적인 반응 사이의 연관성을 드러내 중요하며, 여성의 경우 식이장애의 취약점에 관한 신경 생물학적인 기초를 설명하는데 도움이 될 수 있다”고 말했다. 사진=ⓒ JenkoAtaman / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

여행·거주 위험… 차단 기술 필요 지난해 말 개봉한 영화 ‘마션’은 화성 탐사 중 불의의 사고로 조난당한 한 남자가 약 500일 동안 화성에서 홀로 살면서 벌어지는 갖가지 에피소드를 그렸다. 그런가 하면 지난달 말 민간우주개발업체인 ‘스페이스X’의 최고경영자인 일론 머스크는 국제천문총회에 참석해 2022년까지 화성에 인간이 살 수 있는 거주지를 건설하겠다는 계획을 발표하기도 했다. 과연 가능할까. 화성 탐사에 대한 기대감이 높아지는 만큼 궁금증의 크기도 커진다. 우선 지구와 전혀 다른 환경을 지닌 화성으로의 여행이 과연 우리 인체에 어떤 영향을 미칠지부터가 관심이다. 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인대) 의대 방사선종양학과 연구진이 그 답의 하나를 내놨다. 현재의 우주탐험 기술로는 화성까지 이동하는 동안 우주방사선(cosmic rays)에 노출돼 심각한 뇌 기능 장애를 겪을 수 있다는 연구 결과를 자연과학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 10일자에 발표한 것이다. 6개월 이상 우주방사선에 노출된 생쥐의 경우 전두엽 피질의 뉴런 연결 상태가 약해지고 중추신경계의 밀도가 약해지는 한편 뇌세포에 변형이 생겨 기억력 저하와 치매 같은 퇴행성 뇌질환, 인지기능장애를 겪는다는 것을 발견했다.. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

점심식사를 끝낸 나른한 오후, 자신도 모르게 입이 찢어질듯 하품을 한다. 그리고 옆에 있던 사람도 전염병처럼 하품을 하고 심지어 그 밑에 앉아있는 개까지 이를 따라한다. 일상생활에서 누구나 하는 하품은 다른 동물들도 많이 하지만 흥미롭게도 인간이 가장 잘하는 '특기'로 드러났다. 최근 미국 뉴욕 주립대 연구팀은 뇌 크기가 크고 그 구조가 복잡할 수록 더 길게 하품을 한다는 재미있는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 인간을 포함해 총 24종의 동물을 대상으로 검증된 것으로 실제 하품 시간의 평균을 측정해 비교한 것이다. 그 결과 쥐, 토끼 등의 하품 시간이 가장 짧았던 반면, 고릴라, 낙타, 코끼리 등 일반적으로 큰 뇌를 가진 동물들의 하품 시간이 긴 것으로 나타났다. 대상 별로 보면 인간의 하품시간은 평균 6.5초인 반면 쥐는 0.8초를 기록했으며 개와 고양이는 각각 2.4초, 1.97초를 기록했다. 전체적으로 보면 영장류의 경우 다른 종들보다 최대 50%까지 하품을 더 길게 하는 것으로 나타났다. 이처럼 인간을 포함한 영장류가 하품을 길게 하는 것은 뇌 크기와 더불어 대뇌피질에 신경세포수가 월등히 많기 때문으로 풀이된다. 곧 하품을 길게 한다는 의미는 인지능력이 우수하다는 것을 몸으로 보여주는 셈. 연구를 이끈 앤드류 갤럽 박사는 "하품의 지속시간은 뇌 사이즈와 복잡성, 대뇌피질 신경세포수와 밀접한 연관이 있다"면서 "이번 연구가 하품의 비밀을 밝히는 계기가 될 것"이라고 설명했다.　 갤럽 박사의 언급처럼 하품은 일상적이지만 그 원인에 대해서는 아직도 학자 별로 다양한 주장을 내놓고 있다. 일반적으로 하품의 원인이 피로, 스트레스, 지루함과 관련돼 있으며 특히 뇌의 산소 부족과 연관이 있다는 연구결과가 많다. 그러나 최근 들어서는 하품이 뇌 온도를 일시적으로 떨어뜨리는 효과가 있다는 학설이 강한 설득력을 얻고 있다. 이는 뇌가 지나치게 활발하게 움직여 좀 차가워져야 할 상황에서 하품을 한다는 것으로 '머리 좋은 동물이 하품도 길게 한다'는 갤럽 박사의 주장과 연관된다. 또 하나 흥미로운 점은 하품도 전염된다는 사실이다. 특히 하품이 전염되는 시간이 가족일 경우 가장 빠르고 친구, 지인 순으로 나타나 친밀도가 전염성에 큰 영향을 주는 것으로 연구결과 나타났다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

'난쟁이' 호빗을 죽인 것으로 추정되는 '용의자'의 증거가 발견됐다. 최근 호주 울런공 대학 등 국제공동연구팀은 호빗을 멸종시킨 용의자가 현 인류의 조상인 호모 사피엔스일 가능성이 높다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 그간 학계의 논쟁을 가져온 호빗의 멸종 이유에 대해 한 발짝 더 나아갔다는 점에서 의미가 있다. 　 호빗은 지난 2003년 인도네시아 플로레스 섬의 리앙 부아 동굴에서 호미닌(Homonin·초기인류) 화석으로 발견돼 세계적인 주목을 받았다. 키가 106cm, 몸무게 25kg, 뇌 용량은 현생인류의 3분의 1만한 이 화석은 발견된 지역의 이름을 따 ‘호모 플로레시엔시스’(Homo floresiensis)로 명명됐지만 세상에 널리 알려진 이름은 호빗(hobbit)이다. 우리에게는 영화로 더 익숙한 호빗은 1937년 발표된 J R R 톨킨의 소설에 등장하며 ‘반지의 제왕’에서는 난쟁이족으로 묘사됐다. 약 10만 년 전 지상에 나타난 호빗은 그간 고고학계에 큰 논란을 안겼다. 이중 하나는 과연 호빗이 왜소증이나 장애를 가진 현생인류인지 아니면 멸종한 별개의 종인지 여부였다. 일부 과학자들은 이들이 몸집과 두뇌가 쪼그라드는 유전질환인 소두병을 앓은 호모 사피엔스라고 주장하고 있으나, 호빗의 육체적 특징을 들어 현생인류와 다른 새로운 종이라는 이론이 지금은 가장 큰 힘을 받고 있다. 또 하나의 논점은 호빗의 멸종 시기와 그 이유다. 지금까지 학계에서는 호빗의 멸종 시기를 대략 1만 2000년 전으로 분석했으나 지난 3월 울런공 대학 연구팀은 동굴에서 발견된 호빗 화석과 도구등을 재측한 결과 그 시기가 5만년 전이라는 논문을 네이처(Nature)에 발표한 바 있다. 　 또한 호빗의 멸종이유 역시 논쟁의 대상이 됐는데 오랜시간 고립된 섬에 살면서 퇴화했다는 주장과 호모 사피엔스와의 경쟁에서 밀렸다는 다양한 이론들이 제기된 바 있다. 이번에 연구팀이 호모 사피엔스를 유력한 용의자로 본 것은 리앙 부아 동굴에서 호모 사피엔스의 것으로 보이는 2개의 이빨이 발견됐기 때문이다. 이는 지난 2010년과 2011년 발굴된 이빨을 분석해 이루어졌으며 그 시기는 4만 6000년 전 것으로 측정됐다. 연구를 이끈 리처드 로버츠 박사는 "이 이빨은 크기로 보아 분명 호빗의 것은 아니며 호모 사피엔스일 가능성이 높다"면서 "이는 상당기간 호빗과 호모 사피엔스가 공존했다는 이론을 뒷받침한다"고 설명했다. 이어 "호빗의 멸종시기를 5만 년 전으로 계산되면 결과적으로 호모 사피엔스의 출현 후 얼마 안 가 호빗은 멸종했다"면서 "호빗이 호모 사피엔스와의 경쟁에서 밀린 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

머리가 큰 사람들은 ‘대두’(大頭)라고 놀림 받기 십상이다. 하지만 세상의 ‘대두인’들이 자신감을 가져도 될법한 연구 결과가 나왔다. 태어날 때부터 머리가 큰 사람이 더 똑똑해지고 대학 갈 확률도 높다는 것이다. 최근 영국 에딘버러 대학 연구팀은 UK 바이오뱅크(UK biobank)의 데이터를 바탕으로 분석한 결과 머리 큰 사람이 인지능력 테스트에서 더 높은 점수를 얻었다는 논문을 발표했다. 이번 연구는 '머리크기=지능'이라는 그간의 속설이 어느 정도 근거가 있다는 점에서 흥미롭다. 사실 머리 크기와 지능의 속설은 인류의 진화 과정에 뿌리를 두고 있다. 원시인류에 비해 현 인류의 평균 뇌 용량이 2~3배 커졌기 때문이다. 그러나 사람의 뇌가 두개골에 쌓여 있어 머리 크기만으로 정확한 뇌 크기를 알 수 없다는 맹점이 있다. 또한 사람의 지능이 뇌 전체 크기보다는 대뇌피질(대뇌 표면의 회백질로 이루어진 부분) 등 특정 부위의 발달과 관계가 깊다는 것이 과학계 주류의 생각이다. 　 　 이번 연구팀은 UK 바이오뱅크에 기록된 총 50만 명의 신체 정보를 분석해 이루어졌다. 영국은 암, 치매, 뇌졸중, 당뇨병 등 주요 질환을 체계적으로 연구하기 위해 UK 바이오뱅크를 설립, 자국민 50만 명의 인체자원과 유전자 정보를 확보해 활용하고 있다. 연구를 이끈 이안 디어리 교수는 "확보된 샘플을 분석한 결과 출생 단계의 머리 둘레와 뇌 크기가 향후 인지능력, 수-언어 발달과 중요한 연관이 있음이 확인됐다"면서 "특정 유전자의 경우 정신적, 육체적 건강에도 영향을 미친다는 사실이 드러났다"고 밝혔다. 이어 "연구가 발전되면 장차 아이가 커서 대학을 갈 수 있을 지 없을 지 까지 예측이 가능할 수 있다"고 덧붙였다.　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

고대 지구의 하늘을 지배했던 신종 익룡의 화석이 아르헨티나에서 발견됐다. 최근 아르헨티나 에디지오 페루글리오 고생물 박물관 연구팀은 파타고니아 지역의 호수 밑에서 신종 익룡을 발굴했다는 연구결과를 발표했다. ‘날개를 가진 도마뱀’이라는 뜻을 가진 익룡(翼龍·Pterosaur)은 트라이아스 후기(약 2억 2000만년 전)에 나타나 6500만년 전 공룡과 함께 멸종했다. 익룡은 하늘의 지배세력으로 위세를 떨쳤지만 의외로 연구결과가 많지는 않다. 가장 큰 이유는 익룡의 화석이 공룡과 달리 쉽게 부서질만큼 약해 보존된 것이 거의 없기 때문으로 고생물학자은 이에 익룡을 ‘악몽같은 존재’라고 부르기도 한다. 이번에 발굴된 익룡에 학계에 관심이 쏠리는 이유는 척추와 턱뼈 뿐만 아니라 두개골 부위가 비교적 보존이 잘 된 상태로 발견됐기 때문이다. 이에 익룡의 학명도 '고대 뇌'라는 현지어의 의미를 따 '올카우렌 코이'(Allkauren koi)로 명명됐다. 이 익룡은 약 2억년 전 살았던 것으로 몸통은 고양이 만한 것으로 추정된다. 또한 당시의 다른 익룡들처럼 날카로운 이빨과 손(발)톱을 가졌으며 길게 꼬리가 나있는 것도 특징. 연구를 이끈 디에고 폴 박사는 "이번에 발굴된 올카우렌 코이는 초창기 등장한 익룡과 후기 익룡의 중간단계에 해당된다"면서 "이 때문에 익룡의 진화 역사를 연구하는데 큰 도움을 줄 것"이라고 의미를 부여했다. 이어 "가장 큰 연구성과는 바로 두개골 부위에 대한 정보를 얻게된 것으로 컴퓨터 단층촬영을 통해 거의 완벽하게 복원했다"고 덧붙였다. 한편 초기에 등장한 익룡류는 올카우렌 코이처럼 대체로 날카로운 이빨을 가졌으나 이후에는 ‘이빨빠진’ 익룡이 주류가 됐다. 곧 초창기에는 작은 크기였던 익룡류가 시간이 지나 무려 10m 이상의 날개를 가진 이빨없는 거대 익룡이 됐고, 일부 종은 땅 위에 사는 거대 종으로 바뀌었다는 것이 전문가들의 설명이다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

영화 ‘맨인블랙’에서는 주인공이 그야말로 손가락만큼이나 작은 권총을 본 뒤 비웃지만, 이 무기의 위력에 화들짝 놀란 후 감탄하는 장면이 나온다. 작은 고추가 맵다는 속담을 입증한 대표적인 장면으로 꼽히는데, 작은 것에 푹 빠진 것은 비단 영화 속 주인공만은 아니다. 세계는 그야말로 ‘초소형 전쟁’ 중이다. 분야를 가리지 않고 작게, 더 작게 만들기 위한 노력이 끊이지 않는다. 일명 ‘초소형화’에서 유독 관심을 보이는 분야는 과학과 의학, 군사 등으로 꼽힌다. 이들의 ‘초소형을 향한 집착’은 어떤 결과를 낳았으며 어떤 미래를 가져다줄까. ●과학·의학·군사 분야의 장밋빛 미래 초소형 기술은 단 시간에 우주를 여행할 수 있게 도와줄 것으로 기대를 모으고 있다. 영국의 천재 천체물리학자 스티븐 호킹 박사와 러시아의 부호 유리 밀너, 마크 저커버그 페이스북 최고경영자가 주도하는 ‘브레이크스루 스타샷’ 프로젝트팀이 발표한 인류 최초의 ‘항성 간 여행’ 일명 인터스텔라 트래블에는 초소형 우주선이 필수 도구로 등장한다. 이 프로젝트의 목표는 초소형 우주선 1000여개를 최종 목적지이자 태양계에서 4.37광년 떨어진 알파센타우리로 보내는 것인데, 현존하는 최첨단 우주선을 이용해도 3만년이 걸리는 엄청난 거리다. 하지만 개당 무게가 20g에 불과한 초소형 우주선 ‘나노크래프트’를 이용한다면 이야기는 달라진다. 나노크래프트는 스마트폰 크기의 초소형 우주선으로, 기존 우주선보다 크기가 수만 배는 작은 만큼 무려 1000배나 빨리 알파센타우리로 접근할 수 있다는 장점이 있다. 크기가 작아졌다고 해서 있어야 할 것이 없는 것은 아니다. 손바닥보다 작은 이 우주선은 빛을 반사하는 얇은 돛과 카메라, 전원장치, 항법 및 통신장비까지 갖추고 있다. 준비부터 발사까지 20년가량이 소요될 것으로 예상된다. 군사 분야 역시 초소형 무기에 열을 올리고 있다. 적의 눈에 띄지 않을 만큼 작으면서도 첨단 기술을 탑재한 ‘맵고 작은 고추’를 만들기 위한 각국의 노력이 끊이지 않는다. 역시 선두는 미국이다. 미군은 올해 8월 초 주머니에 쏙 들어가는 크기의 초소형 드론을 무기화하는 테스트를 성공적으로 마쳤다. 일명 ‘블랙 호닛’이라는 이름의 이 드론은 크기 20×9×5㎝, 무게 18.25g에 불과하며, 작은 몸체에 적외선 카메라 3대를 장착하고 있어 반경 2.4㎞ 이내 적의 동태를 실시간으로 전송한다. 외형은 장난감 헬리콥터와 매우 유사하다. 성인의 손바닥보다 작고 주머니에 쏙 들어갈 수 있을 정도의 크기여서, 정찰 비행 중에도 노출될 가능성이 매우 낮다는 것이 미군의 설명이다. 미군 고위 관계자가 “블랙 호닛은 근거리에서 살펴봤을 때에도 새가 날아다니는 것으로 보일 만큼 위장이 쉽다. 당장 전투에 투입돼도 손색이 없을 것”이라고 평가한 만큼 실전 배치가 멀지 않을 것으로 예상된다. 여기에 인공지능(AI)의 빠른 발전 속도는 더욱 작고 정밀하며 똑똑한 무기 개발을 가능케 할 것이라는 추측이 지배적이다. 의학계도 초소형 열풍에서 무관하지 않다. 해외에서는 이미 길이 3㎜, 너비 1㎜에 불과한 인체 삽입용 무선 센서가 개발됐다. 미국 UC버클리 연구팀이 개발한 이것을 뇌나 신경 등 인체에 삽입하면 사용자는 이물감을 전혀 느끼지 않는 동시에 센서가 이식된 부위의 장기 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이다. 이를 ‘뉴럴 더스트’(Neural Dust), 일명 신경 먼지라 부르는데, 연구진은 궁극적으로 머리카락 절반 두께에 불과한 버전을 만들기 위해 지금 이 순간에도 구슬땀을 흘리고 있다. 이처럼 다양한 분야에서 이뤄지는 초소형 경쟁은 인류에게 다양한 편의를 가져다준다. 군사 분야의 초소형 무기 개발은 인명 피해를 최대한 줄여줄 것이며, 정보기술(IT)과 우주과학 분야의 초소형 기술은 이제껏 상상하지 못했던 그야말로 ‘신세계’를 가져다줄 것이다. 의학계의 초소형 기술은 더 많은 생명을 살리는 데 일조할 것이 분명하다. 하지만 이렇게 인류와 세계에 착하기만 할 것 같은 초소형 기술에도 이면은 있다. 동전의 양면처럼 말이다. ●예상치 못한 오류 땐 잿빛 미래 우려 초소형 기술의 발달로 인류는 더 많은 혜택을 입게 되겠지만, 동시에 예상치 못한 ‘버그’가 가져다줄 부작용도 무시할 수 없다. 일각에서는 이러한 우려가 ‘소설’에 불과하다고 일축하기도 하지만, 이미 인류는 위에 나열한 다양한 기술이 영화나 소설 속 한 장면에서 현실이 된 것을 목격했다. 예컨대 웨어러블 기기의 발달을 넘어 신체에 직접 칩을 이식해 생활의 편의를 도모하는 기술에서 심각한 오류가 발생한다면, 인류는 생물학적 바이러스가 아닌 악성코드로 인한 실제 좀비를 눈앞에서 마주할 수 있다. 철저하게 프로그래밍 된 AI가 접목된 칩에서 발생한 오류 또는 일순간 판단의 실수는 누구도 통제할 수 없는 새로운 형태의 공포를 불러일으킬 수 있다는 뜻이다. 군사 분야의 초소형 무기 개발은 결국 보다 손 쉬운 살상과 전쟁으로 이어질 수 있고, 눈에 보이지 않는 작은 카메라와 움직임을 감지하는 센서는 끊임없는 감시와 사생활 침해를 낳을 수도 있다. 회사와 집, 화장실 등 모든 공간이 누구에게나 노출된 공간이자 동시에 창살 없는 감옥이 될 수도 있다는 우려가 나오는 이유다. 상상 그 이상의 기술 발달 속에서 인류는 영원히 완벽한 존재를 찾지도, 만들지도 못했다. 그러므로 인류를 위한 세계의 ‘초소형 홀릭’에는 분명한 ‘고장’이 존재할 가능성이 있다. 이 때문에 초소형 기술의 발달이 다양한 것을 작아지게 하는 동시에 이를 올바르게, 정확하게 활용하려는 인류의 의지는 커져야 마땅하다. huimin0217@seoul.co.kr

밤새 술을 마신 다음날 오전 내내 속쓰림과 숙취로 괴로워하다가도 오후가 되면 다시 술 생각이 난다는 이들이 있다. 알코올 중독은 아닌 것 같은데 왜 자꾸 ‘한잔’ 생각이 나는 걸까. 미국 인디애나대 의대 신경과학과 데이비드 케러켄 교수팀은 술에 대한 갈망은 전두엽과 우뇌 뒤쪽 깊숙한 곳에 자리잡은 완두콩만 한 크기의 ‘복측선조체’가 지속적으로 자극되기 때문이라고 설명한다. 일반적으로 알코올 중독이 알코올 남용과 의존 증상에서 시작된다는 사실은 알려져 있지만 의존 증상의 발현 방식은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 24~26세의 건강한 남성 28명을 대상으로 일주일에 15~16잔씩 스포츠음료와 물, 맥주를 마시도록 하면서 90일 동안 추적 관찰을 했다. 음료를 마신 직후부터 3시간마다 기능성자기공명영상(fMRI)과 양전자단층촬영(PET) 기법으로 뇌를 촬영했다. 그 결과 스포츠음료와 물을 마셨을 때는 시간이 지나도 뇌에 특별한 변화가 없었지만, 맥주를 마신 직후에는 전두엽과 복측선조체가 활성화됐다. 6시간이 지나자 복측선조체가 집중적으로 자극받았다. 아울러 맥주를 즐겨 마시는 사람은 계속 맥주를 찾게 된다는 것도 확인됐다. 기쁨과 만족감에 관여하는 복측선조체는 알코올로 과다하게 자극받고, 지속적으로 알코올을 받아들이도록 뇌 회로를 바꾸기 때문이라고 연구진은 설명했다. 케러켄 교수는 “이번 연구는 우뇌 복측선조체가 알코올 중독 현상에 중요한 역할을 한다는 것을 처음으로 알아냈다는 데 의미가 있다”고 말했다. 연구 결과는 정신과학 분야 국제학술지 ‘알코올 중독-임상 및 실험연구’ 8월 30일자에 담겼다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고대 지구의 하늘을 지배했던 신종 익룡의 화석이 아르헨티나에서 발견됐다. 최근 아르헨티나 에디지오 페루글리오 고생물 박물관 연구팀은 파타고니아 지역의 호수 밑에서 신종 익룡을 발굴했다는 연구결과를 발표했다. ‘날개를 가진 도마뱀’이라는 뜻을 가진 익룡(翼龍·Pterosaur)은 트라이아스 후기(약 2억 2000만년 전)에 나타나 6500만년 전 공룡과 함께 멸종했다. 익룡은 하늘의 지배세력으로 위세를 떨쳤지만 의외로 연구결과가 많지는 않다. 가장 큰 이유는 익룡의 화석이 공룡과 달리 쉽게 부서질만큼 약해 보존된 것이 거의 없기 때문으로 고생물학자은 이에 익룡을 ‘악몽같은 존재’라고 부르기도 한다. 이번에 발굴된 익룡에 학계에 관심이 쏠리는 이유는 척추와 턱뼈 뿐만 아니라 두개골 부위가 비교적 보존이 잘 된 상태로 발견됐기 때문이다. 이에 익룡의 학명도 '고대 뇌'라는 현지어의 의미를 따 '올카우렌 코이'(Allkauren koi)로 명명됐다. 이 익룡은 약 2억년 전 살았던 것으로 몸통은 고양이 만한 것으로 추정된다. 또한 당시의 다른 익룡들처럼 날카로운 이빨과 손(발)톱을 가졌으며 길게 꼬리가 나있는 것도 특징. 연구를 이끈 디에고 폴 박사는 "이번에 발굴된 올카우렌 코이는 초창기 등장한 익룡과 후기 익룡의 중간단계에 해당된다"면서 "이 때문에 익룡의 진화 역사를 연구하는데 큰 도움을 줄 것"이라고 의미를 부여했다. 이어 "가장 큰 연구성과는 바로 두개골 부위에 대한 정보를 얻게된 것으로 컴퓨터 단층촬영을 통해 거의 완벽하게 복원했다"고 덧붙였다. 한편 초기에 등장한 익룡류는 올카우렌 코이처럼 대체로 날카로운 이빨을 가졌으나 이후에는 ‘이빨빠진’ 익룡이 주류가 됐다. 곧 초창기에는 작은 크기였던 익룡류가 시간이 지나 무려 10m 이상의 날개를 가진 이빨없는 거대 익룡이 됐고, 일부 종은 땅 위에 사는 거대 종으로 바뀌었다는 것이 전문가들의 설명이다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

영화 ‘맨인블랙’에서는 주인공이 그야말로 손바닥 만큼이나 작은 권총을 본 뒤 비웃지만, 이 무기의 위력에 화들짝 놀란 후 감탄하는 장면이 나온다. 작은 고추가 맵다는 속담을 입증한 대표적인 장면으로 꼽히는데, 작은 것에 푹 빠진 것은 비단 영화 속 주인공만은 아니다. 세계는 그야말로 ‘초소형 전쟁’ 중이다. 분야를 가리지 않고 작게, 더 작게 만들기 위한 노력이 끊이지 않는다. 일명 ‘초소형화’에서 유독 관심을 보이는 분야는 과학과 의학, 군사 등으로 꼽힌다. 이들의 ‘초소형을 향한 집착’은 어떤 결과를 낳았으며 어떤 미래를 가져다줄까. #과학, 의학, 군사 분야의 초소형 기술이 가져다 줄 장밋빛 미래 초소형 기술은 단 시간 만에 우주를 여행할 수 있게 도와줄 것으로 기대를 모으고 있다. 영국의 천재 천체물리학자 스티브 호킹 박사와 러시아의 부호 유리 밀너, 마크 저커버그 페이스북 최고경영자가 주도하는 ‘브레이크스루 스타샷’(Breakthrough Starshot) 프로젝트팀이 발표한 인류 최초의 ‘항성 간 여행’ 일명 인터스텔라 트래블(interstellar travel)에는 초소형 우주선이 필수 도구로 등장한다. 이 프로젝트의 목표는 초소형 우주선 1000여개를 최종 목적지이자 태양계에서 4.37광년 떨어진 알파 센타우리로 보내는 것인데, 현존하는 최첨단 우주선을 이용해도 3만 년이 걸리는 엄청난 거리다. 하지만 개당 무게가 20g에 불과한 초소형 우주선 ‘나노크래프트’를 이용한다는 이야기는 달라진다. 나노크래프트는 스마트폰 크기의 초소형 우주선으로, 기존 우주선보다 크기가 수 만 배는 작은 만큼 무려 1000배나 빨리 알파 센타우리로 접근할 수 있다는 장점이 있다. 크기가 작아졌다고 해서 있어야 할 것이 없는 것은 아니다. 손바닥보다 작은 이 우주선에는 빛을 반사하는 얇은 돛과 카메라, 전원장치, 항법 및 통신장비까지 갖추고 있다. 준비부터 발사까지 20년가량이 소요될 것으로 예상된다. 군사 분야 역시 초소형 무기에 열을 올리고 있다. 적의 눈에 띄지 않을 만큼 작으면서도 첨단 기술을 탑재한 ‘맵고 작은 고추’를 만들기 위한 각국의 노력이 끊이지 않는다. 역시 선두는 미국이다. 미군은 올해 8월 초 주머니에 쏙 들어가는 크기의 초소형 드론을 무기화하는 테스트를 성공적으로 마쳤다. 일명 ‘블랙 호넷’이라는 이름의 이 드론은 크기 20×9×5㎝, 무게 18.25g에 불과하며, 작은 몸체에 적외선 카메라 3대를 장착하고 있어 반경 2.4㎞ 이내 적의 동태를 실시간으로 전송한다. 외형은 장난감 헬리콥터와 매우 유사하다. 성인의 손바닥보다 작고 주머니에 쏙 들어갈 수 있을 정도의 크기여서, 정찰 비행 중에도 노출될 가능성이 매우 낮다는 것이 미군의 설명이다. 미군 고위 관계자가 “블랙 호넷은 근거리에서 살펴봤을 때에도 새가 날아다닌 것으로 보일 만큼 위장이 쉽다. 당장 전투에 투입되도 손색이 없을 것”이라고 평가한 만큼 실전배치가 멀지 않을 것으로 예상된다. 여기에 인공지능 AI의 빠른 발전 속도는 더욱 작고 정밀하며 똑똑한 무기 개발을 가능케 할 것이라는 추측이 지배적이다. 의학계도 초소형 열풍에서 무관하지 않다. 해외에서는 이미 길이 3㎜, 너비 1㎜에 불과한 인체삽입용 무선 센서가 개발됐다. 미국 UC버클리 연구팀이 개발한 이것을 뇌나 신경 등 인체에 삽입하면 사용자는 이물감을 전혀 느끼지 않는 동시에, 센서가 이식된 부위의 장기 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이다. 이를 ‘뉴럴 더스트’(Neural Dust), 일명 신경 먼지라 부르는데, 연구진은 궁극적으로 머리카락 절반 두께에 불과한 버전을 만들기 위해 지금 이 순간에도 구슬땀을 흘리고 있다. 이처럼 다양한 분야에서 이뤄지는 초소형 경쟁은 인류에게 다양한 편의를 가져다준다. 군사 분야의 초소형 무기 개발은 인명피해를 최대한 줄여줄 것이며, IT와 우주과학 분야의 초소형 기술은 이제껏 상상하지 못했던 그야말로 ‘신세계’를 가져다 줄 것이다. 의학계의 초소형 기술은 더 많은 생명을 살리는데 일조할 것이 분명하다. 하지만 이렇게 인류와 세계에 착하기만 할 것 같은 초소형 기술에도 이면은 있다. 동전의 양면처럼 말이다. #예상치 못한 오류와 불완전성…잿빛 미래 우려 초소형 기술의 발달로 인류는 더 많은 혜택을 입게 되겠지만, 동시에 예상치 못한 ‘버그’가 가져다 줄 부작용도 무시할 수 없다. 일각에서는 이러한 우려가 ‘소설’에 불과하다고 일축하기도 하지만, 이미 인류는 위에 나열한 다양한 기술이 영화나 소설 속 한 장면에서 현실이 된 것을 목격했다. 예컨대 웨어러블 기기의 발달을 넘어 신체에 직접 칩을 이식해 생활의 편의를 도모하는 기술에서 심각한 오류가 발생한다면, 인류는 생물학적 바이러스가 아닌 악성코드로 인한 실제 좀비를 눈앞에서 마주할 수 있다. 철저하게 프로그래밍 된 AI가 접목된 칩에서 발생한 오류 또는 일순간 판단의 실수는 누구도 통제할 수 없는 새로운 형태의 공포를 불러일으킬 수 있다는 뜻이다. 군사 분야의 초소형 무기 개발은 결국 보다 손 쉬운 살상과 전쟁으로 이어질 수 있고, 눈에 보이지 않는 작은 카메라와 움직임을 감지하는 센서는 끊임없는 감시와 사생활 침해를 낳을 수도 있다. 회사와 집, 화장실 등 모든 공간이 누구에게나 노출된 공간이자 동시에 창살없는 감옥이 될 수도 있다는 우려가 나오는 이유다. 상상 그 이상의 기술 발달 속에서 인류는 영원히 완벽한 존재를 찾지도, 만들지도 못했다. 그러므로 인류를 위한 세계의 ‘초소형 홀릭’에는 분명한 ‘고장’이 존재할 가능성이 있다. 때문에 초소형 기술의 발달이 다양한 것을 작아지게 하는 동시에, 이를 올바르게, 정확하게 활용하려는 인류의 의지는 커져야 마땅하다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

정호승 시인은 '사랑하다 죽어버려라'고 사랑의 격정과 헌신의 의미를 노래했다. 정 시인과 지구 반대편에 있는 10대 청소년이 마치 그의 말을 몸소 실천하듯 여자친구와 열정적인 키스를 나눈 뒤 이내 숨진 사고가 발생했다. '키스 사고'가 난 곳은 멕시코. 오이에스타도 데 멕시코 등 현지 언론은 "8살 연상의 여자친구로부터 강력한(?) 키스를 받은 17살 청소년이 사망했다"고 25일(현지시간) 보도했다. 현지 언론에 실린 사진을 보면 사망한 이의 목 양쪽에는 상당한 크기의 붉은 자국이 보인다. 그는 사망한 날 여자친구를 만나 데이트를 하고 귀가했다. 여기까진 평범한 하루였지만 가족과 함께 저녁을 먹다가 사고가 났다. 그는 갑자기 경련을 일으키며 쓰러졌다. 깜짝 놀란 가족들은 황급히 구조반을 불렀지만 앰뷸런스가 도착했을 때 청년은 이미 숨이 끊어진 뒤였다. 사인은 황당했다. 현지 언론에 따르면 의료진이 진단한 사인은 응혈로 인한 경련이었다. 목에 생긴 응혈이 정맥으로 타고 뇌로 이동하면서 경련을 일으켰다. 목에 있는 커다란 자국이 죽음의 사자가 된 셈이다. 응혈이 생긴 까닭은 무엇일까? 알고 보니 범인(?)은 여자친구였다. 두 사람은 이날 데이트를 하면서 깊은 키스를 나눴다. 키스가 점점 열정적으로 변해가면서 여자친구의 입은 그의 목까지 내려왔다. 뜨거운 키스는 그의 목에 응혈을 만들었다. 당장은 별일 없었지만 응혈은 정맥을 타고 뇌로 올라가면서 청년에겐 시한폭탄이 됐다. 사랑하는 여자친구의 격렬한 키스가 사람을 잡은 셈이다. 사진=ⓒ포토리아 임석훈 남미통신원 juanlimmx@naver.com

정호승 시인은 '사랑하다 죽어버려라'고 사랑의 격정과 헌신의 의미를 노래했다. 정 시인과 지구 반대편에 있는 10대 청소년이 마치 그의 말을 몸소 실천하듯 여자친구와 열정적인 키스를 나눈 뒤 이내 숨진 사고가 발생했다. '키스 사고'가 난 곳은 멕시코. 오이에스타도 데 멕시코 등 현지 언론은 "8살 연상의 여자친구로부터 강력한(?) 키스를 받은 17살 청소년이 사망했다"고 25일(현지시간) 보도했다. 현지 언론에 실린 사진을 보면 사망한 이의 목 양쪽에는 상당한 크기의 붉은 자국이 보인다. 그는 사망한 날 여자친구를 만나 데이트를 하고 귀가했다. 여기까진 평범한 하루였지만 가족과 함께 저녁을 먹다가 사고가 났다. 그는 갑자기 경련을 일으키며 쓰러졌다. 깜짝 놀란 가족들은 황급히 구조반을 불렀지만 앰뷸런스가 도착했을 때 청년은 이미 숨이 끊어진 뒤였다. 사인은 황당했다. 현지 언론에 따르면 의료진이 진단한 사인은 응혈로 인한 경련이었다. 목에 생긴 응혈이 정맥으로 타고 뇌로 이동하면서 경련을 일으켰다. 목에 있는 커다란 자국이 죽음의 사자가 된 셈이다. 응혈이 생긴 까닭은 무엇일까? 알고 보니 범인(?)은 여자친구였다. 두 사람은 이날 데이트를 하면서 깊은 키스를 나눴다. 키스가 점점 열정적으로 변해가면서 여자친구의 입은 그의 목까지 내려왔다. 뜨거운 키스는 그의 목에 응혈을 만들었다. 당장은 별일 없었지만 응혈은 정맥을 타고 뇌로 올라가면서 청년에겐 시한폭탄이 됐다. 사랑하는 여자친구의 격렬한 키스가 사람을 잡은 셈이다. 사진=크로니카 임석훈 남미통신원 juanlimmx@naver.com

경남 밀양시에서 보석업을 하는 박지곤씨가 아프리카 기니에서 온 4만 캐럿(8㎏)짜리 사파이어 원석을 만져보고 있다. 황금빛을 띄는 이 원석은 측면이 각각 사람 머리와 뇌의 형상, 태아 모양을 닮아 눈길을 끈다. ‘천연 커런덤 사파이어’로 감별된 이 원석은 가격 자체는 그리 비싸지 않으나 크기와 무게로는 보기 드문 것으로 알려졌다. 밀양 연합뉴스

모유 수유를 하면 아기의 천식과 아토피, 산모의 자궁암과 유방암을 예방할 수 있고, 산모와 아기의 유대감도 강화된다. 그러나 우리나라의 모유 수유율은 1970년대 이후 급격히 감소하고 있으며, 현재는 출산 4개월 이후 산모의 37.5%만 모유 수유를 하는 실정이다. 반면 선진국에선 산모 10명 가운데 8명이 모유 수유를 하고 있다. 모유 수유율이 갈수록 떨어지는 이유는 모유 수유를 할 수 있는 현실적 여건이 뒷받침되지 않아서다. 사회적, 국가적으로도 큰 손실이다. 모유에는 항체와 백혈구 등 항균 작용을 하는 다양한 성분이 있어 세균·바이러스성 위장염, 패혈증, 뇌막염, 요로 감염으로부터 아기를 보호한다. 모유를 먹고 자란 아기들은 감염성 질환에 잘 걸리지 않고, 걸렸더라도 가볍게 앓고 지나간다. 또 천식, 습진 등 알레르기성 질환에도 잘 걸리지 않는다. 모유 내 특정 인자의 면역조절 기능은 만 13세 미만의 아동기까지 유지된다고 한다. 코르티솔, 장 상피세포 성장 인자 등의 모유 성분이 아기의 잠 점막 성장을 촉진해 알레르기 유발 항원이 점막을 쉽게 투과하지 못하게 한다. 모유는 영양학적으로도 매우 뛰어나다. 모유 단백질의 70%는 위장관 방어에 도움을 주는 유청단백이며, 모유에만 있는 타우린은 세포막 안정과 망막 발육에 중요한 역할을 한다. 이 밖에 모유에는 지질, 탄수화물, 무기질과 미량원소, 비타민이 함유돼 있어 신체 발달과 건강 유지에 큰 역할을 한다. 특히 모유에 든 오메가3, 오메가6 계열의 지방산은 정상적인 뇌기능과 망막 기능 유지에 필수적인 DHA를 생성하는 중요한 물질이다. 모유 수유를 오래 하면 아이의 학습 능력이 높아진다는 보고도 있다. DHA가 든 분유도 있지만 모유만큼 완벽하진 않다. 모유는 산모 건강에도 좋다. 모유 수유를 하면 혈중 자궁수축제인 옥시토신 농도가 짙어져 산후 출혈이 적고 자궁이 6주 내에 임신 전 크기로 줄어든다. 또 모유를 만드는 데 필요한 에너지를 임신 전 축적한 조직에서 끌어다 쓰기 때문에 더 빨리 임신 전 체중으로 돌아갈 수 있고, 비만을 예방한다. ■도움말 김애란 서울아산병원 신생아과 교수

마치 공상과학(SF) 영화 ‘매트릭스’에나 나오는 얘기로 들릴 수도 있지만, 인간의 두뇌와 몸에 직접 무선 컴퓨터를 이식하는 신기술을 미국의 과학자들이 개발해냈다. 미 캘리포니아대 버클리캠퍼스(UC 버클리) 연구팀은 근육과 말초신경계에 집어넣을 수 있을 만큼 작은 무선 센서 ‘신경먼지’(neural dust)를 만들어내는 데 성공했다고 국제 학술지 ‘신경 저널’(Journal Neuron) 최신호(8월 3일자)에 발표했다. ‘신경먼지’는 3년 전 처음 나온 개념으로, 뇌는 물론 근육과 중추신경계, 말초신경계 등 신체 곳곳에 먼지티끌 만한 센서를 곳곳에 집어넣어 실시간으로 그 활동을 관찰하는 기술이다. 그야말로 무선 컴퓨터를 몸속에 이식하는 것. 연구팀은 초음파를 사용해 신경먼지라는 센서에 전력을 공급하고 특정 부위의 데이터를 측정할 수 있었다. 이렇게 수집한 데이터는 초음파로 몸 밖의 무선 송수신기로 전송돼 저장된다. 현재 개발된 센서는 근육과 말초신경계에 삽입할 만큼 작다. 하지만 뇌와 중추신경계에도 적용할 수 있는 목표 크기인 50마이크론(마이크로미터, 100만 분의 1미터)을 달성하기 위해서는 연구가 지속돼야 한다. 이번 연구에 참여한 라이언 닐리 연구원은 “신경먼지 프로젝트의 원래 목표는 뇌-기계 인터페이스에 대한 실행 가능한 차세대 기술을 만드는 것이었다”면서 “예를 들어 하반신 마비 환자가 컴퓨터나 로봇 팔을 제어하길 원할 경우 거추장스럽게 전선이 달린 전극이 아니라 신경먼지 센서를 뿌리듯 집어넣기만 하면 본질적으로 영구적으로 사용할 수 있다”고 말했다. 또 이 기술은 간질과 같은 질환 치료에 이용하거나 면역 체계를 자극하고 또는 염증을 억제해 그야말로 ‘전자약’ 시대를 열 수 있을 것이라는 평가를 받는다. 참고로 전자약은 질병이 발생하는 원인이 되는 위치나 신경망에 전기적 자극이나 신호를 줘 치료하는 방법을 말한다. 이번 연구의 공동저자인 미셸 마르하비즈 조교수는 신경먼지의 장기적 전망은 신경과 뇌 속뿐만 아니라 더 넓은 분야로 확장될 것이라고 말했다. 연구팀은 “초음파 기술은 이미 병원 내 사용을 위해 잘 발달돼 있다”면서 “초음파 진동은 전파와 달리 몸속 거의 모든 곳에 침투할 수 있다”고 설명했다. 신경먼지의 개발은 오늘날의 이식용 전극이 1~2년 이내에 성능이 저하되는 것과 달리 영구적으로 사용할 수 있다. 또 감염 위험도 적으며 전선이 달린 전극으로 인한 불편함을 피할 수도 있다고 한다. 연구를 이끈 호세 카르메나 교수는 “현재 개발된 신경먼지 센서는 방광 조절이나 식욕 억제 등을 위한 말초신경계에 적용할 수 있을 만큼 작다”면서도 “임상적으로 효과가 입증되면 이는 전선이 달린 전극을 대체하게 될 것”이라고 말했다. 이제 연구팀은 신경먼지 센서의 소형화 외에도 지금보다 신체에 더 적합한 재료를 찾고 센서로 수집한 데이터를 저장하는 무선 송수신 장치를 개선하는 작업도 진행할 계획이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

fMRI 영상 활용·알고리즘 적용 기존 뇌지도 비해 두배 이상 정밀 새로운 형태 AI개발 큰 도움 기대 여전히 인류가 개척해야 할 미지의 영역으로 남아 있는 두뇌 연구가 한 단계 도약할 발판이 마련됐다. 미국과 영국, 네덜란드 공동연구진이 180개 영역으로 이뤄진 인간의 대뇌피질 지도를 완성한 것은 알츠하이머와 같은 뇌 질환을 극복하는 데 있어서 향후 연구의 방향을 제시해 주는 일종의 표준설계도를 작성했다는 의미를 지닌다. 대뇌의 겉표면 부위인 대뇌피질은 감각과 언어, 사고, 인지, 행동 등에 중요한 기능을 담당한다. 사실상 인간을 인간이게 하는 부위인 셈이다. 이 부분에 이상이 생기면 뇌전증, 뇌성마비, 치매, 뇌경색 등의 증상으로 나타난다. 많은 연구 발전에도 불구하고 지금까지 대뇌피질의 영역별 역할에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않았다. 대뇌피질의 역할을 알기 위해서는 무엇보다 기능별 영역을 정확히 구분하는 것이 우선돼야 하며 이를 위해 세밀하고 정교한 뇌지도를 구축하는 일이 중요하다. 컴퓨터 서버가 외부로부터 공격을 받으면 네트워크 지도를 보고 복구 계획을 세우고 전자제품이 고장 나면 회로도를 보고 고치는 것처럼 정밀한 뇌지도는 뇌에서 발생하는 각종 오류를 고칠 수 있는 일종의 ‘표준 설계도’ 역할을 하게 되는 것이다. 예를 들어 우울증 환자의 경우 지금은 항우울제 같은 약물이나 뇌자극으로 치료를 시도하지만 증상이 완전히 사라지지 않는다. 그렇지만 정밀한 뇌지도가 있으면 우울증 환자 뇌의 어떤 부위가 이상이 있는지 직접 눈으로 보고 해당 부위에 전기자극을 주든가 줄기세포를 삽입하는 등의 치료를 통해 완치로 나가게 되는 것이다. 실제로 많은 전문가들은 앞으로 나오는 알츠하이머 치매, 파킨슨병, 자폐증, 조현병, 우울증 등 난치성 뇌질환 치료법 대부분이 뇌지도를 기반으로 할 것이라고 내다보고 있다. 또 정밀한 뇌지도는 기존의 딥러닝 같은 기계학습 알고리즘의 발전에도 도움을 줘 새로운 형태의 인공지능(AI)과 로봇시스템 개발에도 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 이 때문에 미국뿐만 아니라 유럽연합(EU)과 일본 등도 뇌지도 작성 연구에 뛰어든 상태다. EU는 스위스 로잔연방공대가 중심이 된 휴먼 브레인 프로젝트를 통해 2022년까지 1조 8000억원의 연구비를 투입해 쥐와 사람의 뇌 구조 및 기능을 분자 수준에서 시뮬레이션한다는 연구목표를 세웠다. 이웃 일본에서는 2014년 게이오대와 도쿄대, 이화학연구소를 중심으로 영장류인 비단원숭이의 뇌영상 확보 및 뇌지도를 그리는 ‘브레인·마인드 프로젝트’를 시작했다. 우리나라도 지난 5월 한국뇌연구원을 중심으로 2030년까지 특정 기능에 특화된 뇌지도를 구축하겠다고 선언했다. 20일 네이처지에 발표된 뇌지도는 대뇌피질을 180개 영역으로 나눠 기존 뇌지도에 비해 두 배 이상 정밀한 구조를 갖추고 있다. 연구진은 뇌의 크기와 형태 등 개인차로 발생할 수 있는 오류를 없애고 정확한 뇌지도를 만들기 위해 불명확한 이미지 데이터를 제거하는 알고리즘을 개발해 적용함으로써 표준 뇌지도를 만드는 데 성공했다. 데이비드 반 에센 워싱턴대 교수는 “이번에 구축한 대뇌피질 영역 뇌지도의 일부 영역은 더 세분화되거나 다른 영역에 속한 부분일 가능성도 여전히 존재하는 만큼 대뇌피질 지도도 계속 진화할 것”이라고 말했다. 라종철 한국뇌연구원 책임연구원은 “이번에 국제공동연구진이 보다 세밀하고 정확한 뇌지도를 완성할 수 있었던 것은 기존에는 활용하지 않았던 뇌 표면의 얇은 막인 미엘린 함량과 뇌가 휴식을 취하고 있을 때의 fMRI 영상을 종합적으로 활용했고 개인차를 줄일 수 있는 컴퓨터 알고리즘을 적용했기 때문”이라고 설명했다. 라 책임연구원은 “네이처에 발표된 뇌지도가 대뇌피질 전체를 다루고 있다면 현재 한국뇌연구원을 중심으로 국내에서 이뤄지는 연구는 감각의 융합이나 판단과 같은 인지기능에 관여하는 부위의 뇌지도를 구축하는 것”이라며 “이번에 발표된 뇌지도가 우리나라를 ‘시’나 ‘도’ 크기로 표시한 것이라고 한다면 우리가 추진하고 있는 뇌지도는 골목길까지 자세히 나와 있는 지도 수준”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

웰빙, 건강에 대한 관심이 높아지면서 금연 혹은 금주를 ‘꿈꾸는’ 사람들도 많아졌지만, 현실은 녹록치 않다. 습관적으로 담배나 술을 입에 가져다대는 사람이나 혹은 이 같은 습관 때문에 질병을 얻은 사람들에게 금주와 금연은 선택이 아닌 필수다. 최근 이러한 사람들의 결심과 치료에 긍정적인 영향을 미칠만한 연구결과가 발표됐다. 뇌에 이식하는 임플란트를 통해 기존의 약물치료보다 더욱 효과적으로 술·담배 유혹에서 벗어날 수 있다는 것. 뉴질랜드 오타고대학 연구진이 사용한 이 임플란트는 크기가 매우 작으며, 술이나 담배 혹은 식욕을 제어하는 뇌의 특정 부위를 자극하는 역할을 맡는다. 미국의 한 메디컬의료기기 전문업체가 제작했으며, 이를 이식하는 전문의들의 판단에 따라 특정 뇌 부위를 다양한 강도로 자극할 수 있도록 설계됐다. 연구진은 1차 실험에서 알코올중독 환자 6명의 뇌에 임플란트를 이식하는 수술을 실시한 뒤 경과를 지켜봤다. 그 결과 6명 전원이 더 이상 술에 의존하거나 술을 남용하지 않았으며, 이중 2명은 술과 더불어 담배를 끊어내는 데에도 성공했다. 연구진은 또 뇌에 이식한 임플란트가 잦은 손 씻기나 숫자 세기, 지나치게 확인하기 등 반복적이고 원치 않는 강박적 사고와 강박적 행동을 특징으로 하는 정신질환인 강박장애를 치료하는 데에도 도움이 될 것으로 기대했다. 뇌에서 이러한 강박장애 및 알코올중독이나 흡연중독 등을 제어하는 부위가 모두 동일하기 때문이다. 과거 독일에서도 알코올중독 치료를 위한 뇌 임플란트 시술이 시도된 바 있지만, 당시는 임플란트의 자극 부위가 ‘보상’을 담당하는 영역에 한정돼 있었다. 또 당시 시술을 받은 환자군 전체가 이후 알코올 중독 재발 증상을 보였다. 연구를 이끈 디르크 드 리더 오타고대학 교수는 “이번 뇌 임플란트 실험이 뇌의 ‘열망’을 제어하는 부위를 타깃으로 한다는 점에서 기존의 치료방법과 차별성이 있으며, 이러한 치료가 금연·금주의 성공뿐만 아니라 스트레스를 완화하고 강박장애를 치료하는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1㎜ 이하의 크기인 미세한 생물을 뜻한다. 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루는데, ‘생물’이라는 단어에서 알 수 있듯 성장하고 분열하며 생육하는 살아 있는 존재다. 우리 몸 안에는 세포와 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 약 100조개 이상, 4000종의 미생물이 살고 있으며, 이들 중 상당수의 미생물은 인체가 정상적으로 활동하는 데 없어서는 안 되는 중요한 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 과학의 발전과 더불어 미생물의 다양한 역사와 쓰임새가 새롭게 조명받고 있다. 미생물을 향한 인류의 탐구, 어디까지 왔을까? ●비만 치료 ‘효자’로 떠오른 미생물 미생물은 크게 인체 내부, 특히 장(腸)에 존재하는 장내 미생물과 바다나 숲 등 쉽게 접하는 외부에 존재하는 환경 미생물로 나눌 수 있다. 과학계는 오래전부터 장내 미생물이 생명 유지에 필수적일 뿐만 아니라 이를 이용한 질병 예방·치료가 가능하다는 것을 입증해 왔다. 최근 미생물이 ‘효자’로 떠오른 분야는 다름 아닌 ‘비만’이다. 장내 미생물의 종류에 따라 비만이 발생할 수 있다는 것이 처음 입증된 것은 이미 10여년 전이다. 이후 세계 각국 연구진은 비만과 미생물 간의 연관관계를 밝히는 것에 주력해 왔는데, 2006년 미국 워싱턴대학 연구진은 비만인 쥐에서 채취한 장내 미생물을 날씬한 쥐에게 주입한 결과 마른 쥐가 급격하게 살이 찌는 것을 확인한 바 있다. 대표적으로 장내 세균은 후벽균(피르미쿠테스·)과 의간균(박테로이테데스)으로 분류한다. 이들 두 세균은 장내 세균의 90%를 차지하는데, 이 균형이 깨질 경우 비만을 포함한 다양한 질환이 나타날 수 있다. 특히 후벽균의 경우 비만을 유도하는 성질이 있어 ‘비만 세균’이라고 부르는 반면 의간균은 비만을 막는 균으로 알려져 있다. 예컨대 고도비만 환자의 경우 장내 후벽균이 장내 세균의 90%를 차지했지만, 체중 감량 52주 후에는 후벽균이 70%대로 떨어지고 거의 없던 의간균 비율이 20%까지 증가한 것이 연구를 통해 입증된 바 있다. 지난 5월에는 이러한 장내 미생물 중 일부가 일종의 홀씨를 생성해 공기 중에 생존할 수 있으며, 이를 통해 비만이 ‘전염’될 수 있다는 놀라운 연구 결과가 발표돼 학계의 관심이 쏠린 바 있다. 과학 저널 네이처에 소개된 영국의 ‘웰컴 신탁 생거 연구소’의 논문에 따르면 공중을 ‘날아다니는’ 장내 세균을 통해 비만뿐만 아니라 대장염이나 크론병 등의 질병이 전이될 수 있으며, 이러한 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다. 이 밖에도 현재 세계 학계에는 뇌의 영역이라고 치부해 왔던 자폐증이나 우울증 역시 장에서 발생한 신경독소 물질이 뇌까지 이동하면서 유발될 수 있다는 주장도 존재한다. ●강한 생명력… 화성탐사선 동행 계획도 미생물은 인체뿐만 아니라 생명이 존재하는, 혹은 생명이 절대 존재하지 않을 것으로 추측되는 척박한 환경에서도 존재한다. 과학계는 미생물이 현존하는 다양한 환경문제를 해결해 주는 열쇠가 될 것이라는 기대를 품어 왔는데, 지난 5월에는 한국지질자원연구원이 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 연구진과 공동으로 지하수와 호수 녹조현상 간 상호작용에 미생물이 관여한다는 사실을 입증해 학계의 관심을 받았다. 일반적으로 호수에 질소화합물이 다량 유입되면 녹조현상이 유발되고 수질이 떨어지면서 물고기 등 수중생물이 폐사하거나 독소가 생산되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 이번 연구는 호수로 질소가 유입되는 경로 중 하나가 지하수의 유입과 배출이며, 이때 미생물이 지하수가 포함한 해로운 형태의 질소를 무해한 질소로 변환시켜 주거나 해로운 질소를 제거하는 데 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 학계는 미생물이 세계 곳곳의 수질 생태계를 파괴하는 녹조현상을 완화하는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 미생물은 우주 환경에서도 상당한 영향력을 발휘한다. 일부 미생물은 생명체가 절대 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살아남으며, 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 이러한 미생물은 지구에도 존재하는 것으로 알려져 있다. 미국항공우주국(NASA)은 이런 미생물의 특성을 이용해 미래의 화성 탐사선에 특정 미생물을 ‘동행’시키겠다는 계획을 세우고 있다. NASA는 강한 생명력을 가진 일부 미생물이 광합성을 통해 산소를 만들어 낼 수 있으며, 이것이 미래의 화성 유인탐사 미션에서 상당히 유용할 것으로 보고 있다. ●美, 미생물 연구에 2년간 1390억 쏟아 미생물에 쏟아지는 관심을 입증하듯 버락 오바마 미국 행정부는 지난 5월 임기 마지막 과학 프로젝트로 ‘국가 마이크로바이옴(미생물군집) 이니셔티브’를 발표했다. 미생물이 인간을 비롯해 소나 돼지 등 가축, 더 나아가 우주인에게까지 미치는 영향을 연구하는 이 사업에는 2년간 무려 1억 2100만 달러, 우리 돈으로 약 1390억원에 달하는 연구비가 투입된다. 한국도 세계적인 연구 움직임에 발맞춰야 한다는 목소리가 커지고 있지만, 정부와 민간단체의 투자는 미미한 수준이다. 한국은 2014년이 돼서야 본격적인 마이크로바이옴 연구에 나섰고, 관련 분야에 농림축산식품부가 2014년부터 연간 4억원을, 미래창조과학부와 보건복지부가 2015년부터 각각 10억원, 4억 9000만원을 투입했다. 투자액이 점차 늘고 있긴 하나 미국 등 바이오 선진국에 비하면 턱없이 부족한 수준이다. 특히 장내 미생물 분석은 장내 세균과 건강과의 연관성이 속속 밝혀지면서 세계적으로 주목받는 분야로 떠올랐다. 미생물의 원리를 규명하고 이를 활용하는 방안을 찾는 것이 인류의 더 나은 삶에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 부정하기는 어렵다. 국적을 막론하고 전 세계가 눈에 보이지 않는 ‘미생물의 혜택’을 입을 수 있길 희망한다. huimin0217@seoul.co.kr

웰빙, 건강에 대한 관심이 높아지면서 금연 혹은 금주를 ‘꿈꾸는’ 사람들도 많아졌지만, 현실은 녹록치 않다. 습관적으로 담배나 술을 입에 가져다대는 사람이나 혹은 이 같은 습관 때문에 질병을 얻은 사람들에게 금주와 금연은 선택이 아닌 필수다. 최근 이러한 사람들의 결심과 치료에 긍정적인 영향을 미칠만한 연구결과가 발표됐다. 뇌에 이식하는 임플란트를 통해 기존의 약물치료보다 더욱 효과적으로 술·담배 유혹에서 벗어날 수 있다는 것. 뉴질랜드 오타고대학 연구진이 사용한 이 임플란트는 크기가 매우 작으며, 술이나 담배 혹은 식욕을 제어하는 뇌의 특정 부위를 자극하는 역할을 맡는다. 미국의 한 메디컬의료기기 전문업체가 제작했으며, 이를 이식하는 전문의들의 판단에 따라 특정 뇌 부위를 다양한 강도로 자극할 수 있도록 설계됐다. 연구진은 1차 실험에서 알코올중독 환자 6명의 뇌에 임플란트를 이식하는 수술을 실시한 뒤 경과를 지켜봤다. 그 결과 6명 전원이 더 이상 술에 의존하거나 술을 남용하지 않았으며, 이중 2명은 술과 더불어 담배를 끊어내는 데에도 성공했다. 연구진은 또 뇌에 이식한 임플란트가 잦은 손 씻기나 숫자 세기, 지나치게 확인하기 등 반복적이고 원치 않는 강박적 사고와 강박적 행동을 특징으로 하는 정신질환인 강박장애를 치료하는 데에도 도움이 될 것으로 기대했다. 뇌에서 이러한 강박장애 및 알코올중독이나 흡연중독 등을 제어하는 부위가 모두 동일하기 때문이다. 과거 독일에서도 알코올중독 치료를 위한 뇌 임플란트 시술이 시도된 바 있지만, 당시는 임플란트의 자극 부위가 ‘보상’을 담당하는 영역에 한정돼 있었다. 또 당시 시술을 받은 환자군 전체가 이후 알코올 중독 재발 증상을 보였다. 연구를 이끈 디르크 드 리더 오타고대학 교수는 “이번 뇌 임플란트 실험이 뇌의 ‘열망’을 제어하는 부위를 타깃으로 한다는 점에서 기존의 치료방법과 차별성이 있으며, 이러한 치료가 금연·금주의 성공뿐만 아니라 스트레스를 완화하고 강박장애를 치료하는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr