코로나19 상황이 길어지면서 배달 음식을 이용하는 인구가 늘었다. 그로 인해 일회용 플라스틱용품 사용도 급격히 증가해 환경오염에 대한 우려가 그 어느 때보다 커지고 있다. 환경부를 중심으로 정부가 다회용기 사용을 독려하는 것도 이 때문이다. 이런 상황에서 한국생명공학연구원 희귀난치질환연구센터를 중심으로 한 공동연구팀은 미세플라스틱보다 더 잘게 쪼개진 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 세대를 넘어 유전될 수 있고 자손의 뇌 발달에 문제를 일으킬 수 있다고 14일 밝혔다. 과학기술연합대학원대학교(UST), 건국대, 포스텍, 안전성평가연구소 과학자들이 참여한 이번 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 ‘위험물질 저널’(Journal of Hazardous Materials)에 실렸다. 미세플라스틱은 5㎜ 미만의 플라스틱 조각, 초미세플라스틱은 더 잘게 쪼개져 1마이크로미터(㎛) 이하로 분류한다. 미세플라스틱은 기본적으로 크기가 작아 하수처리시설에 걸러지지 않고 바다, 하천으로 유입된다. 물고기가 이를 먹이로 착각해 섭취하고 인간이 그 물고기를 먹으면서 피해를 입게 된다. 미세플라스틱의 세대 간 전이와 뇌 발달에 미치는 영향에 대해서는 명확히 밝혀진 바 없었다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 초미세플라스틱이 출산 후 모유 수유를 통해 자손으로 전달된다는 사실이 확인됐다. 또 태어난 자손의 여러 장기에 미세플라스틱이 축적되고 뇌 조직에서도 발견됐다. 특히 학습, 기억에 관여하는 뇌의 해마 영역에서 뇌 신경세포 형성을 담당하는 신경줄기세포의 숫자가 눈에 띄게 감소된 것이 발견됐다. 행동실험에서도 미세플라스틱을 섭취한 모체에서 태어난 새끼들은 기억력, 판단력 등 인지능력과 운동능력이 현저하게 떨어진다는 것도 확인됐다. 연구를 이끈 이다용 생명공학연구원 박사는 “이번 연구는 생쥐를 이용한 실험이지만 초미세플라스틱이 세대를 거쳐 자손에게 전달되는 경로와 분포를 처음으로 규명하고 지속적으로 노출이 될 경우 자손의 뇌 발달 이상을 유발할 수 있다는 가능성을 제시했다”고 설명했다.

빛을 이용해 뇌 기능은 물론 행동과 감정까지 조절할 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾았다. 이번 기술을 발전시키면 뇌신경질환 치료에도 활용할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단, 카이스트 생명과학과 공동연구팀은 빛으로 뇌 기능과 행동, 심지어 감정까지 자유롭게 조절할 수 있는 광유전학 기술 ‘옵토-브이트랩’을 개발했다. 이번 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 12월 1일자에 실렸다. 뇌 활성은 신경세포와 신경교세포 같은 뇌세포들이 서로 신호를 주고 받으며 조절된다. 이런 상호작용은 뇌 세포 내 지름 50㎚(나노미터) 크기의 작은 자루모양 소기관인 ‘소낭’ 안에 담긴 신경전달물질 분비를 통해 이뤄진다. 뇌 활성은 뇌 특정 부위나 뇌세포 활성을 촉진시키거나 억제시켜 특정 뇌 부위가 담당하는 기능, 여러 뇌 부위간 상호작용의 역할, 특정 상황에서 다양한 뇌세포의 기능 등 특정 상황에서 뇌 작동이 어떤 원리로 일어나는지 밝힐 수 있어 뇌 연구에 필수적이다. 문제는 기존에도 뇌 활성 조절기술이 있었지만 원하는 시점에 특정 뇌세포 활성을 조절한다는 것이 쉽지 않았다.이에 연구팀은 광유전학 기술을 이용했다. 옵토-브이트랩은 뇌 세포에 빛을 쪼이면 순간적으로 내부에 올가미처럼 트랩을 만들도록 했다. 측정하고자 하는 세포나 조직에 푸른색 빛을 가하면 소낭 내 광수용체 단백질들이 엉겨 붙으며 소낭이 트랩으로 포획되고 신경전달물질 분비를 억제하는 등 활성을 자유롭게 조절할 수 있게 되는 것이다. 연구팀은 세포, 조직실험과 함께 동물실험을 통해 옵토-브이트랩 기술을 활용해 뇌세포 신호전달 뿐만 아니라 기억, 감정, 행동까지도 조절이 가능하다는 것을 확인했다. 허원도 카이스트 교수는 “옵토-브이트랩을 이용하면 뇌의 여러 부위간 복합적 상호작용 원리를 밝히고 뇌세포 형태별 뇌 기능에 미치는 영향을 연구하는데 유용하게 활용될 것”이라며 “향후 뇌 기능 회로지도 완성, 뇌전증 치료 등 신경과학 분야는 물론 근육경련, 피부근육 팽창기술에도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

“매너가 사람을 만든다.” 14세기 영국 신학자 위컴의 윌리엄이 처음 쓴 말이지만 우리에겐 영화 ‘킹스맨’의 대사로 더 잘 알려져 있다. 후천적으로 습득한 예의범절이 타고난 기질을 바꿀 수 있다는 신념이 반영된 것이다. 20세기 들어 생물학, 특히 유전학이 급속도로 발전하면서 후천적인 환경 변화가 유전자의 힘을 이길 수 없다는 생각이 지배적이었다. 그렇지만 2005년 미국 워싱턴주립대 마이클 스키너 교수의 연구를 시작으로 DNA, RNA 같은 타고난 유전적 요소들의 기본구조가 변하지 않고도 생활습관, 환경 변화 같은 후천적 요인만으로 단백질의 화학적 변화가 발생해 개체에 영향을 미칠 뿐 아니라 후손에게 유전될 수 있다는 사실이 증명되기 시작했다. 후성유전학(Epigenetics) 연구 결과들이다. 후성유전학을 뒷받침하는 재미있는 연구 결과가 최근 또 하나 발표됐다. 미국 펜실베이니아대 의대 세포·발달생물학과, 후성유전학연구소, 독일 프라이부르크대 의대 신경병리학연구소 공동연구팀은 특정 종의 개미는 환경에 따라 개체는 물론 집단의 구조와 기능을 바꿀 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 저명한 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 11월 5일자에 실렸다.벌과 함께 사회적 동물을 대표하는 개미에게 각인된 유일한 유전자의 명령은 지위에 따라 다른 사회적 행동을 해야 한다는 것이다. 여왕개미는 알을 낳아 조직을 유지하고 일개미들은 먹이를 찾고 침입자를 막아 알과 조직을 지키고 유지하는 역할을 하는 것도 이 때문이다. 그런데 유전적으로 똑같은 암컷인 여왕개미, 일개미가 어떤 메커니즘으로 계급이 구분되고, 각자의 지위와 역할에서 벗어나지 않는진 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 몸길이의 6~7.5배나 먼 거리를 뛰고 자신보다 두 배나 큰 먹잇감을 쓰러뜨리는 ‘인도점핑개미’라는 종이 이 같은 궁금증을 풀어 줄 것으로 보고 주목했다. 이 개미들은 여왕개미가 후계 없이 죽을 경우 조직이 해체돼 사라지는 것이 아니라 일개미 중 알을 낳을 수 있는 ‘생식 일개미’(gamergate) 중 하나가 뇌 크기를 20~25%까지 줄이고 여왕개미를 대신한다. 연구팀이 다양한 실험을 한 결과 인도점핑개미 집단의 여왕개미와 생식 일개미의 체내에는 ‘유약호르몬’과 ‘엑디손’이라는 물질의 분포가 다르고 이것이 ‘Kr-h1’ 단백질에 변화를 준다는 사실을 밝혀냈다. 사람의 성호르몬에 해당하는 엑디손은 곤충 탈피와 성장에 관여하는 물질이다. 유약호르몬 역시 성장과 탈피를 조절하는 물질인데 ‘청소년 호르몬’이라고도 불리는 것처럼 유충 상태를 유지시키는 역할을 한다. 두 종류의 호르몬에 영향을 받는 Kr-h1 단백질이 개미 사회의 계급 결정에 중요한 역할을 한다는 것이다. 호르몬양의 변화로 Kr-h1 단백질을 활성화하면 생식 일개미는 뇌 크기를 줄이고 여왕개미로 행동한다. 반대로 여왕개미에게 이 단백질을 비활성화하면 일개미처럼 행동한다. 단백질 하나로 달라진 역할을 개미 사회가 수용한다는 사실도 확인했다.여왕개미가 사라지는 위기 상황에 맞닥뜨리면 인도점핑개미 중 가장 큰 생식 일개미의 몸속에서 호르몬의 분포가 자연스럽게 변화되면서 Kr-h1 단백질이 활성화되는 것이다. 연구를 이끈 펜실베이니아대 의대 로베르토 보나시오 교수(계산생물학)는 “이번 연구의 핵심 메시지는 후성유전학 연구들에서 보였던 것처럼 환경 변화가 유기체의 행동과 기능을 변화시킬 수 있다는 점”이라며 “쉽게 말하면 모든 개체 안에는 지킬 박사와 하이드가 공존하는데 환경에 따라 어떤 것을 활성화시킬지 결정하는 스위치가 켜지거나 꺼진다는 것”이라고 설명했다. 시중에 나와 있는 자기계발서들을 보면 많은 경우 ‘주변 환경을 바꾸거나 태도를 바꾸면 자기 자신이 바뀌고 결국 성공할 수 있다’는 내용이 담겨 있다. 대부분 책들은 개인의 경험을 나열하고 있지만 이번 연구 결과를 보면 과학적으로도 어느 정도 근거가 있는 셈이다.

현대적 미인의 기준에 따르면 남녀 불문, 머리 사이즈가 작아야 한다. ‘얼굴이 작다’는 의미에는 머리 전체의 크기가 작다는 뜻이 들어 있다. 프랑스 인상파 화가 드가의 발레리나는 대충 6등신이다. 프랑스인들이 자그마하기는 하지만, 얼굴이 큰 것인지, 키가 작은 것인지 구분은 안 된다. 다만 발끝으로 몸의 균형을 잡는 발레리나는 키가 작아야 무게중심이 낮아서 안정적으로 춤을 출 수 있을지 모르겠다. 느닷없이 머리 크기 타령을 하는 이유는, 대두(大頭)여야 스트레스를 받을 때 뇌 공간에 상대적인 여유가 있어 냉각 효과를 주지 않을까 하는 망상을 하는 탓이다. 어린 시절에는, 인간 뇌 용량이야 비슷할 테니 그 작은 두개골에 들어가려면 뇌주름이 많아지고 그래서 아이큐가 좋다는 식의 실없는 농담들을 하며 낄낄댔다. 하지만 대처에 나와 사람을 만나 보니 머리 좋다는 사람들치고 머리가 작은 사람이 거의 없었다. 얼굴이 작아도 머리 사이즈는 다들 컸다. 또 이들은 상대적으로 스트레스도 덜 받는 것으로 보였는데, 아무래도 뇌에 공간이 넓어서 면적 대비 스트레스 비중을 줄이는 덕분이 아닌가 싶다. 그래서 나처럼 작은 머리에 유감이다, 배부른 소리처럼 들리겠지만.

경영학자나 사업가들은 한결같이 ‘창업을 하는 것보다 유지해 나가는 것이 더 힘들다’고 말한다. 기업뿐만 아니라 역사적으로도 수성(守成)에 실패해 대제국들이 순식간에 사라지는 경우가 많다. 국내 과학자들이 미시적 차원에서 ‘창업은 쉽지만 수성은 어렵다’는 말의 과학적 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동연구팀은 초소형 무선 뇌신호 측정시스템을 개발하고 이를 이용해 동물실험을 한 결과 경쟁 상황에서 목표물을 얻기보다 지키는 행동에 더 많은 에너지가 투입되기 때문에 수성이 쉽지 않다는 사실을 규명했다고 12일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생체공학 분야 국제학술지 ‘바이오센서스 앤드 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 대표적인 사회적 상호작용인 경쟁은 인지, 사고, 사회적 행동에 관여하는 뇌의 내측 전전두엽과 관련이 있다고 알려졌을 뿐 신경과학적으로 정확히 규명되지 않았다. 이에 연구팀은 우선 블루투스 무선통신과 신호분석칩을 장착해 초소형 무선 뇌신호 측정 시스템을 개발했다. 새 기기는 크기가 2㎝ 이내에 무게도 3.4g에 불과해 실험동물이 자유롭게 움직이는 동안 발생하는 뇌신호를 실시간 측정이 가능하다. 연구팀은 장시간 굶긴 생쥐 두 마리에게 이번에 개발한 시스템을 장착한 뒤 먹이 경쟁 실험을 했다. 우리 한쪽 끝에 먹이를 놔두고 다른 끝에서 생쥐 두 마리를 동시에 풀어놓고 경쟁을 벌이는 과정에서 발생하는 뇌신호를 측정했다. 그 결과 먹이를 빼앗거나 지킬 때 내측 전전두엽이 활발하게 움직인다는 점을 관찰하고 경쟁에 관여하는 뇌 부위가 내측 전전두엽이라는 사실을 확인했다. 특히 먹이를 놓고 경쟁할 때보다 먹이를 쟁취한 뒤 지키는 과정에서 뇌는 더 격렬하게 움직이는 것이 관찰됐다. 경쟁 이후 자신의 것을 유지하려고 할 때 에너지가 더 많이 쓰인다는 설명이다. 연구를 이끈 신희섭 IBS 명예연구위원은 “자유롭게 행동하는 동물 간 경쟁에서 중요한 행동유형을 발견하고 그에 대한 뇌신호를 관찰한 것은 이번이 처음”이라며 “경쟁 이외의 다양한 사회성 연구에 확대 적용이 가능할 것”이라고 밝혔다.

CPU나 GPU를 이용하는 현재의 인공지능은 실제 뉴런이 아니라 컴퓨터가 계산한 가상의 인공 뉴런을 이용해 지능을 구현합니다. 물론 인공지능 연산을 위한 전용 하드웨어를 사용하는 경우가 늘어나고 있지만, 이것 역시 물리적인 뉴런을 사용하는 것이 아니라 신경망 연산 등에 특화된 회로를 지닌 프로세서로 뉴런 대신 트랜지스터를 집적하고 있습니다. 하지만 이런 방식으로는 진짜 뇌 같은 사고 능력을 지닌 인공지능을 만들기 힘들다고 생각한 연구자들도 있습니다. 이들은 일반적인 트랜지스터가 아니라 전자 회로로 만든 인공 뉴런을 사용한 프로세서인 뉴로모픽(Neuromorphic) 칩을 연구했습니다. 알고리즘으로 가상 뉴런을 만드는 게 아니라 진짜 전자 뉴런을 지닌 프로세서를 만드는 것입니다. 물론 뉴로모픽 프로세서는 현재 인공지능의 주류라고 보기는 어렵습니다. 하지만 IBM이나 인텔 등 여러 컴퓨터 관련 기업들이 많은 관심을 보이면서 관련 연구가 활발합니다. 인텔은 지난 2017년 1세대 뉴로모픽 칩인 로이히(Loihi)를 공개한 바 있습니다. 흥미롭게도 로이히 2는 인텔 최초의 EUV 공정인 인텔 4(과거 7nm 공정) 공정을 이용해 제조했습니다. 14nm 공정을 적용한 1세대 칩보다 훨씬 미세한 인텔 4 공정을 적용한 로이히 2 칩은 1세대 칩 절반인 31㎟ 크기 다이에 8배나 많은 100만 개의 뉴런을 집적할 수 있습니다. 덕분에 속도도 10배나 빨라지고 여러 개의 칩을 연결해 성능을 높이기도 쉬워졌습니다. 최근 발전 속도가 느려진 CPU나 GPU보다 훨씬 빠른 성능 향상입니다. 앞으로 뉴로모픽 칩의 발전이 기대되는 이유입니다.사실 인텔은 차세대 반도체 제조 기술인 EUV 리소그래피 적용에서 삼성이나 TSMC보다 뒤처진 상황입니다. 그러나 이미 많은 연구와 투자를 진행한 덕분에 초기 단계에 제품을 지닌 것으로 보입니다. 현재 인텔이 공개한 것은 전생산(pre-production) 단계 제품으로 양산 전 엔지니어링 샘플 수준이지만, 현재 개발 중인 최신 미세공정을 적용한 것을 보면 인텔의 기대를 짐작할 수 있습니다. 참고로 올해 말 인텔 7 기반 제품인 앨더레이크가 출시되고 인텔 4 제품이 본격 출하되는 것은 내후년이 될 것으로 예상됩니다. 그런데 하드웨어 발전 이상으로 중요한 부분은 소프트웨어 지원입니다. 뉴로모픽 프로세서가 아무리 똑똑해도 개발자들이 사용할 수 없다면 무용지물입니다. 현재 GPU나 전용 가속 프로세서가 인공지능에서 표준이 된 것도 개발자들이 편리하게 사용할 수 있는 여러 가지 개발 도구와 라이브러리, 그리고 생태계가 존재하기 때문입니다. 인텔은 로이히 기반 시스템을 개발자들이 쉽게 사용할 수 있도록 지원하기 위해 라바 소프트웨어 프레임워크(Lava Software Framework)를 같이 개발했습니다. 하드웨어 단계에서 다른 방식을 사용하는 만큼 인공지능 개발자에게 인기가 높은 텐서플로나 파이토치 라이브러리는 로이히 프로세서에서는 사용할 수 없습니다. 라바 소프트웨어 프레임워크는 파이썬 기반의 개발 환경을 제공해 개발자들이 뉴로모픽 프로세서에 최적화된 프로그램을 개발하는 데 도움을 주고 서로의 라이브러리를 사용할 수 있도록 지원합니다.로이히 2는 전용 하드웨어를 갖추지 못한 개발자나 제조사를 위해 클라우드 형식으로 서비스되거나 혹은 서버 시스템에 통합할 수 있는 인공지능 가속기 형태로 제공될 예정입니다. 구체적인 가격과 출시 일정은 잡히지 않았지만, 인텔 4 공정의 양산 일정을 생각하면 실제 출시는 1~2년 후가 될 것으로 예상됩니다. 현재 인공지능 가속기 분야에서 인텔은 엔비디아에 많이 늦은 상황입니다. 현재 출시를 앞둔 고성능 GPU를 통해 반전의 기회를 노리고 있지만, 앞서가는 엔비디아를 한 번에 따라잡기는 무리일 것이라는 시각이 많습니다. 이미 경쟁자가 앞선 분야가 아니라 아예 새로운 분야를 개척하는 것도 돌파구가 될 수 있습니다. 로이히 2가 뉴로모픽 프로세서 시대를 활짝 열어줄지 미래가 궁금합니다.　

예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 작고 몸이 투명한 동물로 실험동물로 인기가 많다. 키우기가 쉬울 뿐 아니라 세포 숫자가 적으면서도 충분한 복잡성을 지닌 동물로 더 복잡한 동물의 연구 모델이 될 수 있기 때문이다. 뇌와 신경, 발달, 수명 등 여러 가지 분야에서 과학자들이 이 작은 토양 선충을 통해 얻은 성과가 적지 않다. 그런데 사실 예쁜꼬마선충에게는 귀와 눈이 없다. 후각, 촉각, 미각은 있는데 시각과 청각은 없는 셈이다. 그러나 과학자들은 오랜 연구 끝에 이 작은 선충이 눈과 귀가 없어도 보거나 들을 수 있다는 사실을 확인했다. 빛의 경우 빛의 세기 정도만 감지할 수 있는 수준이지만, 청각은 생각보다 예민해서 땅속 소리는 물론 공중에서 울리는 소리도 들을 수 있다. 심지어 들을 수 있는 주파수 범위도 100Hz에서 5KHz 정도로 매우 넓다. 귀에 해당하는 감각 기관이 전혀 없는 1mm 벌레치고는 놀랄 만큼 예민한 청력이다. 예쁜꼬마선충의 감각을 15년 동안 연구해온 미시간 대학의 숀 추 교수가 이끄는 연구팀은 이 작은 벌레의 뛰어난 청력의 비밀을 밝혀냈다. 연구팀에 의하면 예쁜꼬마선충의 귀는 바로 벌레 자신의 몸이다. 예쁜꼬마선충의 몸이 척추동물의 내이에 있는 달팽이관(와우관) 같이 소리의 진동을 감지하는 것이다. 선충의 몸도 달팽이관처럼 길고 내부는 액체로 채워져 있어 가능한 일이다. 몸 안의 체액에서 진동을 감지하는 세포도 두 가지 종류가 있어 생각보다 넓은 범위의 소리를 감지할 수 있다. 예쁜꼬마선충의 뛰어난 청력은 천적을 피할 때 특히 유용하다. 땅속에서 작은 선충을 잡아먹는 포식자를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 소리를 듣고 눈에 띄기 전에 먼저 피하는 것이다. 사실 몸길이 1mm인 작은 벌레가 별도의 청각 기관을 갖춘다고 해도 너무 크기가 작아 음파를 효과적으로 감지하기 어렵다. 따라서 아예 몸 전체를 청각 기관으로 활용해 갖출 수 있는 최대 크기의 청각 기관을 확보한 것이다. 과학자들은 이미 반세기 이상 예쁜꼬마선충을 연구해왔지만, 아직도 이 작은 벌레 안에는 풀지 못한 수많은 비밀이 담겨 있다. 앞으로도 많은 과학자들이 이 작은 벌레에게 해답을 얻기 위해 실험실에서 연구를 계속할 것이다.

<9회>내 마음 들여다보기 코로나가 삼킨 일상, 우울감 호소하는 사람들다른 이와 비교하고 자책…자존감 사라져작은 것부터 해내며 성취감 느끼는 연습타인과 비교 말고, 작은 성취하면 칭찬하기#편집자 주 당신의 마음은 안녕하신가요? ‘오늘하루 마음읽기’에서는 날씨처럼 시시각각 변하는 우리 마음속 이야기를 젊은 정신건강의학과 전문의 4명이 친절하게 읽어드립니다. 아홉 번째 회에서는 코로나19 탓에 우울감에 빠진 건우씨 이야기를 통해 이를 극복할 수 있는 방법을 신재현 강남푸른정신건강의학과의원 원장이 들려드립니다. 건우(가명)씨는 진료 전 긴 한숨을 내쉬었습니다. 답답하다며 이야기 도중 가슴을 치기도 했죠. 그를 만날 때마다 느껴지는 무거운 공기에는 절박한 마음이 그대로 묻어났습니다. 건우씨는 해외 명문대를 졸업했습니다. 대학에서 인정받는 학생이었던 그는 오랜 타지 생활에서 느낀 외로움 탓에 국내에서 커리어를 이어나가기로 결심했습니다. 2020년 초, 졸업 후 국내로 돌아왔습니다. 그런데 하필이면, 그 시기부터 코로나19 대유행이 시작됐죠. 바이러스가 만들어내는 파급력, 공포와 함께 코로나 사태는 그의 삶을 뒤바꿔 놓았어요. 요즘 우리의 삶처럼 말이지요. 그에게 코로나 사태는 단순히 마스크를 써야 하고, 만남을 줄여야 하는 불편함 그 이상이었습니다. 삶이 그대로 멈춰버린 것이지요. 성공적으로 자신의 커리어를 이어나갈 수 있으리라는 기대, 오랜 타지 생활에서의 힘듦을 고국에서 보상받을 수 있으리라는 희망이 모두 사라져버렸습니다. 매일 TV에 나오는 확진자 수에 따라 마음도 흔들렸습니다. 처음에는 ‘금세 끝날 거다’, ‘그러고 나면 기회가 올 거다’ 하고 스스로 다독였죠. 하지만, 시간이 갈수록 긍정적인 마음은 줄어들었습니다. 건우씨는 점차 아무것도 하기 싫고, 그 누구도 보고 싶지 않아졌습니다. 언젠가부터는 집 밖에 나서는 것이 너무 힘들어졌습니다. ‘일자리를 구해야 하는데’ 하는 생각을 속으로만 하다 보면 어느새 밤이 돼 버렸습니다. 건우씨는 또다시 무기력에 빠져들어 자신을 자책할 뿐이었습니다. 자기 비난을 시작할 때면 내가 왜 살아야 하나, 내가 살아갈 이유가 있나, 나는 왜 아무것도 하지 못하고 있나 하는 생각이 도돌이표처럼 그의 머리에서 끊임없이 떠올랐고, 불안한 감정은 그를 종일 괴롭혔지요. 페이스북에서 같은 학교를 졸업한 친구의 타임라인을 발견한 순간, 건우씨는 그때의 절망스러운 감정을 잊을 수가 없습니다. 사진 속의 친구는 직장에서 주최한 파티에서 말쑥하게 차려입고 샴페인 잔을 들며 활짝 웃는 모습이었습니다. 차마 ‘좋아요’ 버튼을 누를 수가 없었습니다. 그 직장은 건우씨가 오랫동안 꿈꿔왔던 곳이었기 때문입니다. 그날 밤은 도무지 잠이 오지 않았습니다.‘다른 사람들은 삶을 속도를 내어 살아가는데, 내 삶은 왜 멈춰있는 걸까?’이 모든 변화가 고작 반년 만에 일어났습니다.●코로나 블루가 뭔가요? 코로나 블루는 코로나 바이러스와 우울감(Blue)이 합쳐진 신조어입니다. 코로나의 영향으로 인한 우울, 무기력, 불안과 같은 부정적인 마음의 변화를 뜻합니다. 학술적으로 정확하게 정의된 질병은 아닙니다. 하지만, 분명 일상적인 우울감, 혹은 우울증과는 그 궤가 다른 부분이 있습니다. 병 자체에 대한 공포만이 아니라, 지속적이고 만성적으로 우리 삶에 스미는 무기력이 코로나 블루의 특징이라 할 수가 있겠네요. 나뿐 아니라 나를 둘러싼 공동체, 국가, 그리고 전 세계가 이러한 무기력감과 두려움에 빠져있는 상태입니다. 미지에 대한 두려움이 인류에게 공포를 주는 것 같습니다. 모든 것이 밝혀지고 규명되고 있는 현대 사회에서, 아직도 명확한 해결책이 나타나고 있지 않은 상황 자체가 두려움을 자아내고 있는 것이지요. 언제 끝날지 모르니 두렵고, 항상 피부에 와닿는 모든 상황을 경계해야 하는 세상입니다. 그러니 한 시점의 사건을 뜻하는 코로나 ‘사태’라 표현하기보다 새로운 시절의 시작, 코로나 ‘시대’로 부르는 편이 더 맞을지도 모르겠습니다. 우리 삶의 현실적인 부분도 흔들립니다. 바이러스로 잔뜩 위축된 삶은 대인관계와 직업적 영역 전부를 쪼그라들게 합니다. 뉴스나 신문에서는 연일 코로나 사태로 인해 줄어들기만 하는 여러 경제적 숫자들, 반대로 늘어나기만 하는 확진자 수를 이야기합니다. 정부의 대응 단계가 높아질수록 우리의 두려움은 커지고, 또 반대로 우리의 삶은 더욱 좁아지기만 하지요. 참 팍팍하고도 힘든 시절입니다. 건우씨는 코로나 블루에 빠졌습니다. 그는 더는 아무것도 할 수 없을 거라는 생각의 늪에서 허우적대고 있습니다. 다시 원래의 삶으로 돌아가거나, 커리어를 이어갈 수 있으리라는 기대는 더는 하지 못하고 있는 것이지요. 자신감이 사라지고, 자존감이 무너진 삶입니다. 사람들의 시선이 두려워지는 것도 그런 탓이겠지요. ●자존감이 무너지는 시대, 우리 마음의 형태 기대했던 것, 자신 있던 것들이 모두 의미가 없어진 상황에서 그의 마음에는 절대적인 절망만 가득합니다. 잔인하게도, 사회적 동물로서의 본능이 이 상황에서도 빛을 발합니다. 공동체 내에서 다른 이들과의 비교, 그리고 자책이 반복되는 거지요. 반복의 끝엔 “나는 정말 쓸모없는 사람이구나” “나는 이것 밖에 안되는 존재구나” 하는 식의 회한만 남게 됩니다. 이렇듯 코로나 블루 상태의 마음 안, 우리의 자존감은 풍화돼 갑니다. 우리의 뇌는 상황을 일반화하려는 성질이 있습니다. 이 상황이 길어질수록, 뇌는 ‘이 상황이 영원히 지속될 것’이라는 잘못된 ‘가설’을 ‘정설’로 받아들입니다. 이는 생존이 최우선인 뇌의 기능 탓입니다. 우리는 항상 현재에 온전히 머무르지 못하고, 미래를 생각하려 합니다. 미래는 항상 미지의 영역에 속하지만, 우리 뇌는 어떻게든 이를 추론하려 하고, 또 대비하려 분주합니다. 고대의 원시인이든, 현대인이든 한 치 앞을 내다볼 수 없는 것이 나약한 인간의 삶이기 때문이지요. 그러니 아주 미묘한 단서만으로도 미래를 그리려 하고, 또 그에 맞추어 생존하려 합니다. 하지만 우리 뇌는 항상 ‘정답’만을 내어 놓지는 못합니다. 때로는 정확하고 이성적인 추론에 근거하기보다 감정에 휘둘립니다. 코로나 블루로 인한 두려움, 무기력감 탓에 뇌는 그릇된 판단을 합니다. 코로나 사태로 인한 이 상황이, 이 마음이 끝나지 않을 거라는 결론을요. 절망의 늪으로 점점 빠져드는 과정인 것이지요. ●코로나 블루, 마음의 중심을 잡으려면 참 어려운 시절이고, 힘든 시대입니다. 이런 시대에 마음의 중심을 잡으려면 어떻게 해야 할까요? 코로나 사태에 대한 마음의 대비책은 이 상황을 맞이하는 우리의 태도에 달려있습니다. 먼저, 코로나는 불가항력적인 상황임을 인정해야 합니다. 이상한 비유로 들리지만 코로나는 여름이 오면 어김없이 오는 장마, 날이 추워지면 이따금 찾아오는 폭설과 같은 것으로, 즉 삶에서 가끔 맞이해야 하는 불청객으로 받아들여야 할지도 모릅니다. 내가, 아니 인류가 아무리 애를 써도 어찌할 수 없는 것이라면, 물러가기를 기다리기보다 우리 삶의 출발점을 코로나 시대에 맞추는 것이 필요합니다. 그러니 상황을 인정하고, 좀 더 현실적이고 합리적인 마음의 바닥을 다지는 일이 중요합니다. ‘언제 끝나나, 대체 언제 끝나나’ 기우제를 지내는 마음보다 ‘어쩔 수 없으니, 내가 할 수 있는 것들을 조금씩 해나가자’는 생각이 훨씬 더 도움이 된다는 건 당연하겠지요. 익숙하지 않은 상황에 대해서 반발심이 드는 건 어쩔 수 없습니다. 그 마음 또한 인정하고, 받아들이며 또 껴안아야 하겠지요. 우리는 이 상황에서 할 수 있는 것들을 해야 합니다. 그것이 설령 이전에는 그리 중요하지 않은 작은 것일지라도요. 그리고 그 작은 것들을 하면서 성취감을 느껴 나가야 합니다. 의식적으로 혹은 의도적으로, 내가 하는 것들에 대해 좀 더 많은 긍정의 점수를 매겨 나갈 필요가 있습니다. 건우씨의 경우처럼 모든 계획이 다 어그러진 상황일지라도, 그나마 남아 있는 것들에 시선을 돌려 작은 성취를 마음 안에 쌓아 올려야 하는 것이지요. 무기력이 온몸을 감싸는 상황에서 무엇인가를 하는 게 참 쉽지 않은 일일지도 모릅니다. 하지만 이렇게 생각해볼까요? 우리는 매일 ‘무엇인가를 하기’와 ‘아무것도 하지 않기’와 같은 양자택일의 상황을 마주하게 된다고요. 그렇다면 그 둘 중 ‘무엇인가를 하기’를 좀 더 자주 선택하는 거지요. 당장 사람들을 만나거나, 거창한 일을 계획하지 않아도 됩니다. 내 방에 온종일 머무르기보다 집 근처를 짧게나마 산책하는 것으로도 충분해요. 처음에는 세수도 하지 않고 나가보세요. 코로나 시대에 마스크는 필수니까 아무도 모를 겁니다.그냥 편한 옷 그대로, 부담 갖지 말고 시작하는 거예요. 땅을 보고 걷지 말고, 변하는 나뭇잎의 색을 살피고, 피부에 와 닿는 계절의 온도를 느끼고, 하늘에 걸린 구름의 크기를 좌우로 고개를 돌리며 바라보는 겁니다. 그리고 그 선택의 끝에서는 잘했노라고, 오늘 집에만 있고 싶었는데 참 대견하다며 자신을 다독여주어야 합니다. 칭찬은 굉장히 대단한 것에만 할 수 있는 건 아니니까요. 티끌만큼의 뿌듯함을 느낄 수 있다면 오늘 한 선택은 의미가 있는 것이겠지요. 그날의 보람과 작은 성취는 다음 날의 또 다른 ‘무언인가를 하는’ 선택으로 이끌게 될 테고요. 인스타그램이나 페이스북 같은 소셜미디어(SNS), 카카오톡 프사(프로필 사진)에 걸린 누군가의 자랑을 너무 마음에 담아두지는 마세요. 어느 시점의 언젠가 우리 또한 분명 그런 모습일 테니까요. 하지만 지금은 작은 것들을 쌓아 올리면서 코로나 시대를 견디려는 노력이 필요한 때입니다. 필자인 신재현 정신건강의학과 전문의는 현재 강남푸른정신건강의학과 대표원장을 맡고 있다. 현직 의사들이 운영하는 정신의학신문 운영진으로 활동하며 중증 질환은 물론 평범한 이들이 일상에서 겪는 정신적 어려움에 대해 쉽게 설명해준다. 저서로는 ‘나를 살피는 기술’이 있다.

우울·분노 등 동반 폭식증 女, 男 4배최소한의 정상체중 유지 거부하거나음식에 자제력 잃고 폭식 후 구토·설사일정한 일과·식사 시간 갖도록 해야연 1000명당 5.1명 거식증으로 사망사람은 먹지 않으면 죽는 존재다. ‘밥은 하늘’이라는 말이 나온 이유다. 이처럼 신성하기까지 한 행위를 거부하는 건 그 자체로 질환, 그것도 생명을 위협하는 질환일 수밖에 없다. 날씬하고 마르면 아름다운 사람 대접을 받는 문화 속에서 뭔가 많이 먹는 건 자제력이 없는 사람처럼 비치지나 않을까 눈치가 보이는 시대에 필연적으로 나타날 수 있는 질환이 섭식장애다. ●밀접하게 연결된 거식증·폭식증 섭식장애에는 대표적으로 두 가지 질환 거식증(신경성 식욕부진증)과 폭식증(신경성 대식증)이 있다. 둘은 서로 긴밀하게 연결돼 있다. 거식증은 체중 감소를 특징으로 하는데, 살찌는 것이 걱정되고 심지어 두려운 마음이 너무 강하다 보니 실제로는 비만이 아닌데도 비만이라고 믿는다. 체중을 줄이기 위해 식사를 과도하게 제한하거나 먹고 나서 인위적으로 토하는 행동을 보인다. 폭식증은 단순히 일시적인 과식이나 식탐이 아니라 음식에 대한 자제력을 잃고 너무 많은 양의 음식을 먹고, 폭식 후에는 의도적으로 구토와 설사를 일으킨다. 거식증의 원인으로는 생물학적 요인, 정신적 요인, 사회적 요인 등이 꼽힌다. 생물학적 요인에는 유전적 원인, 뇌의 신경전달 기능의 문제, 신진대사 과정의 변화, 식욕과 포만감에 관여하는 물질의 변화 등이 있다. 정신적·사회적 요인에는 강박적·완벽주의적 성향, 아름다움에 대한 사회적 인식, 여성의 사회적 역할 변화로 인한 갈등, 신체는 노력만으로 얼마든지 변할 수 있다는 대중매체에 의해 주입된 정보 등이 있다. 음식 섭취를 줄여 체중을 줄이고, 날씬한 몸을 유지하는 방법으로 낮은 자존감과 자신에 대한 불확실성을 해결하려는 태도도 원인이다. 폭식증은 스트레스, 정신적 요인, 잘못된 식습관 등 다양한 원인 때문에 발생한다. 특히 우울, 불안, 절망감, 긴장감, 외로움, 초조, 분노 등 부정적인 감정이 폭식의 욕구를 불러일으킨다고 한다. 스트레스로 인해 자기 조절 능력을 상실하고 외부 자극(음식)에 더욱 끌리게 돼 폭식이 일어나는 것이다. 다른 설명으로는 부정적 감정에 압도돼 불안과 혼란을 느낄 때 폭식을 통해 불안을 감소시킨다는 해석도 있다. 여기서 폭식과 구토는 적대감과 충동성을 간접적으로 나타내는 수단이며, 다른 문제로부터 회피하는 수단이 된다. ●우울감·불안 증상… 고립된 상태서 발병 섭식장애 환자는 우울감, 불안 등의 증상을 보이며 대인관계가 좋지 않아 고립된 경우가 많다. 충동적으로 술을 많이 마시거나 습관성이 생길 수 있는 약물 남용에 빠지기도 한다. 무엇보다 섭식장애가 반복되면 구토로 인해 식도 손상이나 치아 부식, 탈모 등 신체적 이상 증세가 나타날 수 있다. 설사약 등을 남용할 경우 심각한 신장기능 장애, 심혈관계 문제가 발생할 수 있다. 서울아산병원 정신건강의학과 정석훈 교수는 “연령이나 키에 비해 최소한의 정상 체중을 유지하기를 거부하거나, 자신의 체중, 신체 크기, 외모에 대한 왜곡된 생각 유무 등을 통해 거식증을 진단한다”면서 “폭식증은 반복되는 폭식, 체중 증가를 예방하기 위한 반복되는 부적절한 행동, 최소한 3개월 동안 1주에 평균 두 번 폭식과 부적절한 보상행동 발생 등을 기준으로 진단할 수 있다”고 말했다. 영양 상태에 문제가 있거나 내과적인 합병증이 심한 경우, 그리고 심각한 정신장애가 동반될 때는 입원 치료가 필요하다. 천천히 체중을 증가시키기 위해 영양 공급을 하고, 일정한 일과 활동을 확실히 정해 주고 매일 같은 시간에 식사하도록 돕는다. 식사 후 구토 여부를 확인하기 위해 적어도 두 시간 동안 환자를 관찰하며 욕실 사용도 살핀다. 식사를 포함한 인지치료, 자조 모임에 참여하도록 해 사회적 활동을 격려해야 한다. 항우울제, 항불안약물 등을 투여할 수도 있다. 강남세브란스병원 정신건강의학과 김은주 교수는 “거식증의 경우 저체중과 신체 문제의 정도에 따라 입원을 결정하기도 한다. 섭식장애는 정서적인 문제와 스트레스 민감성이 동반된 경우가 많다”고 말했다. 그는 “대인관계에서의 불안정한 정서, 감정조절 문제, 스트레스 관리 등을 돕는다. 또한 가족과의 갈등이 질병 경과에 중요한 역할을 하므로 주변의 도움 역시 필요하고, 경우에 따라 가족 상담 및 동반 치료를 병행하며 약물치료를 하기도 한다”고 말했다. ●여성 100명 중 1명 신경성 거식증 위험 건강보험심사평가원 자료를 보면 지난해 거식증으로 치료를 받은 사람은 4280명으로 2019년(3746명)보다 14.3%가량 증가했다. 전체 거식증 환자 가운데 여성이 3232명으로 남성보다 세 배 이상 많은 비중을 차지한다. 전년 대비 증가율 역시 16.3%나 된다. 특히 10대 여성 환자가 381명, 20대 여성 환자가 387명이라는 것은 거식증의 원인과 관련해 많은 걸 시사한다. 폭식증 환자 역시 지난해 3418명으로 전년 대비 6.2% 증가했는데, 성별 격차가 훨씬 더 심한 걸 한눈에 확인할 수 있다. 전체 환자 가운데 남성은 348명, 여성은 3070명이었다. 이 가운데 20대가 1284명이었다. 20대 여성 환자가 남성 전체 환자보다 4배가량 많은 셈이다. 특히 20대 여성 폭식증 환자의 전년 대비 증가율이 17.6%나 된다는 건 매우 불안한 신호라고 할 수 있다. 가톨릭대 은평성모병원 정신건강의학과 이승엽 교수는 “여성이 신경성 거식증을 일평생 가질 위험은 100명 중 0.3~1명으로 높다. 정신건강 문제일 뿐 아니라 공중보건학적으로도 심각한 문제”라고 했다. 그는 “신경성 거식증은 호르몬 분비의 이상을 초래해 무월경 등을 보이고 각종 전해질 이상과 심장근육 소실로 치명적인 건강 문제를 초래할 수 있다. 신경성 거식증으로 인한 사망률이 1년에 1000명당 5.1명이란 보고가 있다”고 말했다.

미 소년 기절게임하며 목조르다 자택서 사망의식 잃을 때까지 숨 참기 게임 10대서 유행‘기절 챌린지’하다 미·유럽 10대들 잇단 참변코로나 봉쇄로 자택서 SNS 부작용 속출틱톡 “위해 콘텐츠 제거 노력 중”미국의 12살 남자 아이가 동영상 공유앱 ‘틱톡’에서 기절할 때까지 숨을 오래 참는 게임인 ‘기절 챌린지’에 도전했다 숨지는 참사가 또 발생했다. 기절챌린지는 목을 조르는 등의 방법으로 의식을 잃을 때까지 숨을 참는 게임으로 미국, 유럽 등 10대들 사이 유행하고 있다. 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)로 인한 봉쇄조치 속에 집에 있는 시간이 늘면서 소셜네트워크서비스(SNS)에서 지루함을 달래기 위한 자극적인 놀이들이 성행해 부모들의 세심한 관심이 필요하다는게 수사당국의 판단이다. “기절게임, 실신·뇌손상·발작 우려” 20일(현지시간) 미국 CBS 방송과 뉴욕포스트 등에 따르면 지난 18일 미국 오클라호마주에 사는 한 12세 소년이 틱톡 기절챌린지에 참여했다가 자택에서 의식을 잃은 채 발견됐다. 소년은 구급대에 실려 즉시 병원으로 이송됐지만, 병원에 도착한 지 몇 시간 만에 숨을 거뒀다. 경찰은 소년의 목에 졸린 자국이 발견됐다면서 소년이 자살을 시도한 것이 아니라 기절할 때까지 목을 조르는 기절챌린지를 시도하다가 숨진 것으로 보인다고 밝혔다. 전문가들은 기절챌린지가 실신, 뇌 손상, 발작을 일으킬 수 있다고 우려를 나타냈다. 경찰은 “지금은 어느 때보다 코로나19로 인한 봉쇄 등으로 아이들이 지루해하고, 그들의 시간을 보내려고 애쓴다”면서 “SNS는 아이들의 생활에서 매우 영향력이 크기 때문에 부모가 SNS 사용을 세심히 살펴야 한다”고 경고했다.올해만 기절챌린지로 10대 3명 사망신발끈으로…12살 뇌사판정 후 숨져 벌써 올해 들어서만 기절챌린지로 사망한 아이들은 적지 않다. 지난달 매사추세츠주에서 한 소년이 비슷한 사건으로 숨졌고, 4월에는 콜로라도주 오로라시에서 12세 소년이 역시 기절챌린지를 하다가 뇌사 판정을 받고, 19일 만에 세상을 떠났다. 발견 당시 소년의 목에는 신발 끈이 묶여 있었다. 소년은 ‘초킹 챌린지’, ‘패스아웃 챌린지’, ‘스페이스 몽키’라고도 불리는 ‘블랙아웃 챌린지’를 하다 의식을 잃은 것으로 알려졌다. 블랙아웃 챌린지는 스스로 목을 조르는 모습을 촬영해 올리는 기절 게임이다. 숨진 조슈아 혜일예수스는 3월 자택 욕실에 쓰러져 있는 것을 가족이 발견해 병원으로 옮겼으나 뇌사 상태에 빠져 중환자실에 한동안 사경을 헤맸지만 끝내 숨을 거뒀다. 혜일예수스의 아버지는 “아들은 자신이 죽을 수도 있다는 걸 전혀 몰랐을 것”이라면서 “아들 사례를 통해 그 위험성을 알고 자녀에게 가르치기를 바란다. 이건 단순한 게임이 아니다. 총기 문제와 마찬가지로 심각하게 다뤄야 한다”고 강조했다. 위험하고 무모한 행동이지만, 10대 사이에서는 담력을 과시할 영웅적 도전으로 소비되고 있다. 올해 초 이탈리아에서는 10살 소녀가 역시 기절챌린지로 목숨을 잃었다. 틱톡은 이에 대해 “우리는 위험한 행동을 권장하거나 영웅시하는 것을 허용하지 않는다”면서 “우리는 그런 위험한 콘텐츠를 확인하고 제거하는데 많은 노력을 기울이고 있다”고 해명했다. 중국 기업 바이트댄스가 운영하는 틱톡은 13세 이상만 서비스를 이용할 수 있다고 규정하고 있지만 10살 안팎의 이용자도 아무 제한 없이 가입해 활동할 수 있어 지속적으로 문제가 제기돼왔다.

중국에서 14만 6000년 전 살았던 고대 인류의 유골이 발견됐다는 내용의 논문이 공개됐다. 중국과학원 고인류학 연구진에 따르면 연구에 이용된 유골 화석은 14만 6000년 전 중국 북동부에 살았던 50대 남성의 것으로 추정된다. 두개골의 눈 위쪽 뼈가 두껍고, 눈이 움푹 들어갔으며, 전체적으로 둥근 코와 현대 인류와 유사한 크기의 뇌를 가지고 있었던 것이 특징이다.이 고대 인류가 살았던 시기는 네안데르탈인을 비롯해 멸종된 인간의 조상 종족(호미닌)이 아시아와 유럽에 이미 퍼져 있을 때다. 그러나 지금까지 알려진 고대 종족과 완전히 일치하지 않기 때문에, 연구진은 이를 새로운 종(種)의 고대 인류라고 결론 내렸다. 해당 유골 화석은 ‘검은 용’이라는 뜻의 헤이룽(黑龍) 지명을 본 따 ‘호모 룽기’(Dragon Man)라고 명명됐으며, 현대 인류의 가장 가까운 친척일 가능성이 높다. 연구진은 “연구한 두개골에는 원시인과 현대 인류의 특징이 섞여있었다. 이런 특징의 결합은 유일무이하다”라며 “이 화석이 현대 인류의 자매종이라는 것을 알려주는 것”이라고 설명했다.이어 “두개골의 해부학적 특징 600여가지를 조사한 결과, 호모 롱기는 네안데르탈인이나 데니소바인보다는 호모 사피엔스에 더욱 가까운 종으로 보인다”면서 “다만 어떤 동물을 사냥하고 무엇을 섭취했는지 등의 세부적인 정보는 파악할 수 없었다”고 덧붙였다. 연구진이 구체적인 추가정보를 얻는 데 어려움을 겪은 이유 중 하나는 두개골의 발견 장소를 특정할 수 없었기 때문이다.이 두개골이 발견된 시기는 지금으로부터 88년 전인 1933년이다. 당시 현지의 한 농부가 헤이룽장성의 하얼빈에서 쑹화강을 잇는 다리 건설에 투입 돼 땅을 파던 중 해당 두개골 화석을 발견한 것. 농부는 이 두개골 화석을 자신의 가보로 삼겠다고 결심한 뒤 버려진 옛 우물에 화석을 숨겼다. 이후 80년이 넘도록 누구에게도 알리지 않았다. 85년이 흐른 2018년, 농부는 임종을 앞두고 손자들에게 ‘두개골의 진실’을 털어놓았고, 이후 손자들은 할아버지가 말한 옛 우물에서 두개골을 파낸 뒤 이를 베이징의 한 대학에 기증했다. 한편 일각에서는 이 두개골이 발견된 정확한 위치를 알 수 없다는 점과 두개골에서 발견된 특징 등을 이유로 새 고대 인류인지 아닌지 확신할 수 없다는 의견을 내놓았다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘더 이노베이션’ 최신호(25일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

중국에서 14만 6000년 전 살았던 고대 인류의 유골이 발견됐다는 내용의 논문이 공개됐다. 중국과학원 고인류학 연구진에 따르면 연구에 이용된 유골 화석은 14만 6000년 전 중국 북동부에 살았던 50대 남성의 것으로 추정된다. 두개골의 눈 위쪽 뼈가 두껍고, 눈이 움푹 들어갔으며, 전체적으로 둥근 코와 현대 인류와 유사한 크기의 뇌를 가지고 있었던 것이 특징이다.이 고대 인류가 살았던 시기는 네안데르탈인을 비롯해 멸종된 인간의 조상 종족(호미닌)이 아시아와 유럽에 이미 퍼져 있을 때다. 그러나 지금까지 알려진 고대 종족과 완전히 일치하지 않기 때문에, 연구진은 이를 새로운 종(種)의 고대 인류라고 결론 내렸다. 해당 유골 화석은 ‘검은 용’이라는 뜻의 헤이룽(黑龍) 지명을 본 따 ‘호모 룽기’(Dragon Man)라고 명명됐으며, 현대 인류의 가장 가까운 친척일 가능성이 높다. 연구진은 “연구한 두개골에는 원시인과 현대 인류의 특징이 섞여있었다. 이런 특징의 결합은 유일무이하다”라며 “이 화석이 현대 인류의 자매종이라는 것을 알려주는 것”이라고 설명했다.이어 “두개골의 해부학적 특징 600여가지를 조사한 결과, 호모 롱기는 네안데르탈인이나 데니소바인보다는 호모 사피엔스에 더욱 가까운 종으로 보인다”면서 “다만 어떤 동물을 사냥하고 무엇을 섭취했는지 등의 세부적인 정보는 파악할 수 없었다”고 덧붙였다. 연구진이 구체적인 추가정보를 얻는 데 어려움을 겪은 이유 중 하나는 두개골의 발견 장소를 특정할 수 없었기 때문이다.이 두개골이 발견된 시기는 지금으로부터 88년 전인 1933년이다. 당시 현지의 한 농부가 헤이룽장성의 하얼빈에서 쑹화강을 잇는 다리 건설에 투입 돼 땅을 파던 중 해당 두개골 화석을 발견한 것. 농부는 이 두개골 화석을 자신의 가보로 삼겠다고 결심한 뒤 버려진 옛 우물에 화석을 숨겼다. 이후 80년이 넘도록 누구에게도 알리지 않았다. 85년이 흐른 2018년, 농부는 임종을 앞두고 손자들에게 ‘두개골의 진실’을 털어놓았고, 이후 손자들은 할아버지가 말한 옛 우물에서 두개골을 파낸 뒤 이를 베이징의 한 대학에 기증했다. 한편 일각에서는 이 두개골이 발견된 정확한 위치를 알 수 없다는 점과 두개골에서 발견된 특징 등을 이유로 새 고대 인류인지 아닌지 확신할 수 없다는 의견을 내놓았다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘더 이노베이션’ 최신호(25일자)에 실렸다.

바다에서 점프한 고래가 낚싯배 위로 떨어지면서 배에 있던 10대 소년이 중상을 입어 코마상태에 빠지는 안타까운 사고가 발생했다. 호주 ABC뉴스, 7뉴스등 현지 보도에 의하면 이 사고는 지난 6일(현지시간) 오전 9시경 호주 뉴사우스웨일스(NSW)주 남동부에 위치한 나우마 해안가에서 발생했다. 사고 당시 지역주민인 매트(39)는 입양한 아들 닉(18)과 함께 소형 낚싯배를 타고 낚시를 하던 중이었다. 그때 고래 한 마리가 바다에서 솟구쳤고, 고래는 그만 낚싯배 위로 떨어졌다. 고래의 충돌로 배의 상당부분이 파손되었고, 닉은 그만 목과 머리를 다치는 중상을 입었다. 아버지 매트는 얼굴에 상처가 나고 뇌진탕을 입은 가운데에도 아들을 살리기 위해 필사적으로 해안 경찰에 도움을 요청했고 파손된 배를 선착장으로 운전해 왔다. 선착장에 들어오는 파손된 배를 목격한 지역주민인 프랑소아 반 질은 "그가 어떻게 이정도로 파손된 배를 운전해서 선착장까지 도착했는지 놀랄 정도였다"라고 진술했다.  닉은 선착장에 도착하자마자 대기중인 앰브란스로 옮겨져 지역병원으로 이동했으나, 상태가 너무 심각하여 다시 헬리콥터를 이용해 캔버라에 위치한 큰 병원으로 이송됐다. 안타깝게도 닉은 사고나 난지 3일이 지난 현재에도 의식을 회복하지 못하고 코마상태인 것으로 알려졌다. 가족 친구인 카르멘 바틀리는 "닉은 목과 뇌를 크게 다치고, 척추하부골절상태로 언제 깨어날지도 모르고, 깨어난다 해도 뇌의 손상이 얼마나 있을지 모르는 상태"라며, 불의의 사고를 당한 닉의 병원비를 위한 모금운동을 벌이고 있다.  사고를 일으킨 고래의 정확한 종류와 크기는 알려지지 않았지만, 전문가들은 현재 혹등고래가 남극에서 호주 동부해안을 따라 따뜻한 북쪽으로 이동하는 시기여서 혹등고래인 것으로 추정하고 있다. 혹등고래는 그 크기가 18m에 무게는 40t에 이르기도 한다.  조 맥널티 해안경찰관은 "올해는 지난 해보다 더 많은 혹등고래들이 이동하는 것으로 보고되는바 지역주민들의 각별한 주의를 요한다"고 말했다. 그는 "선박의 경우 최소 100m, 제트스키의 경우 300m 이내에 접근을 금지하며, 드론을 이용한 촬영시에도 100m 이내에 접근하면 안된다"고 강조했다. 한편 고래 역시 해당 사고로 부상을 입었을 것으로 우려돼, NSW주 국립공원 및 야생동물 보호협회는 사고 경위를 조사하고 해당 고래를 찾아 보호 관찰할 것임을 알렸다.  김경태 시드니(호주)통신원 tvbodaga@gmail.com

엄마들은 자식을 위해 위험한 상황에 과감하게 몸을 던지는 경우가 많습니다. 진화생물학자 리처드 도킨스 교수는 저서 ‘이기적 유전자’에서 부모가 자신의 생명을 잃을 수 있는 위험한 상황에서도 자식을 구하는 데 망설이지 않는 것은 자신의 유전자를 오랫동안 이어질 수 있도록 하는 최선의 방법이기 때문이라고 해석하고 있습니다. 이런 진화론적 설명 말고는 부모의 희생에 대해 명확히 설명해 주는 연구는 없었습니다. 그런데 엄마가 아이를 구하기 위해 위험을 무릅쓰는 이유를 뇌과학과 유전학적 측면에서 분석한 재미있는 연구 결과가 나왔습니다. ●뇌 속 특정단백질 ‘칼시토닌 수용체’ 때문 일본 이화학연구소(리켄) 뇌과학센터, 리켄 생물시스템동역학연구센터, 뇌회로·행동생리학연구실, 행동유전학연구실, 센슈대 자연과학연구소, 국립 수의·생명과학대 동물과학과, 도쿄대 의대, 농업생명과학대학원, 도쿄대 고등과학연구소, 후쿠시마의대 공동연구팀은 엄마가 아이를 위해 위험을 감수하는 행동을 하는 이유는 뇌 속 특정 단백질 때문이라고 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 6월 2일자에 실렸습니다. 연구팀은 시상 아래쪽, 입천장 바로 위쪽에 존재하는 ‘시상하부’, 그중 ‘중심 내측전시각중추영역’(cMPOA)에 주목했습니다. 아몬드 크기 정도로 작지만 먹고 마시는 행위, 체온 조절, 호르몬 분비, 감정 조절 등에 관여하는 자율신경계 중요 부위로 알려져 있습니다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 cMPOA에 있는 7종의 주요 뇌신경세포(뉴런) 중 양육과 관련된 20개의 후보 단백질을 찾아냈습니다. 그중 칼시토닌 수용체라는 단백질이 양육 행동의 핵심이라는 사실을 밝혀냈습니다. 칼시토닌은 혈액 속 칼슘량을 조절하는 갑상선 호르몬인데 칼시토닌 수용체는 칼시토닌을 받아들이고 결합하는 단백질을 말합니다. 연구팀에 따르면 칼시토닌 수용체를 갖고 있는 cMPOA의 뉴런 숫자는 새끼를 낳은 경험이 있는 암컷 생쥐가 짝짓기를 하지 않은 암수 생쥐나 짝짓기를 한 수컷 생쥐들보다 훨씬 많습니다. 또 출산 경험이 있는 암컷 생쥐는 칼시토닌 수용체 cMPOA 뉴런의 활성화 정도가 높고 다른 뇌 부위와의 연결성도 활발하다고 연구팀은 밝혔습니다. 연구팀은 출산 경험이 있는 암컷 생쥐에게 칼시토닌 수용체 cMPOA 뉴런의 활성을 낮추거나 차단하자 양육에 관심을 보이지 않고 새끼들을 방치하는 것으로 나타났습니다. ●cMPOA 뉴런 차단한 암컷 생쥐, 새끼 방치 또 연구팀은 생쥐들이 공포감을 느끼는 높이에 새끼들을 올려놓고 어미 생쥐의 행동 관찰실험도 했습니다. 실험 결과 칼시토닌 수용체를 가진 cMPOA 뉴런 활성도를 낮춘 어미 생쥐들은 고소공포증 때문에 새끼를 구하려 하지 않았지만 정상적인 어미 생쥐들은 새끼들을 찾아 나서는 것으로 확인됐습니다. 자식에 대한 사랑이나 희생 같은 단어들로 표현되는 양육 행위의 이면이 궁금하기도 하지만 이런 과학연구 결과들을 보면 도킨스 교수가 이야기한 것처럼 ‘유전자의 조종’이나 ‘양육 기계’로 설계된 것 같다는 생각이 들어 씁쓸한 기분이 드는 것도 사실입니다. 그렇지만 수많은 도덕적, 윤리적 행위들의 과학적 배경을 알게 됐다고 해서 그것들의 가치가 폄하되거나 인간으로서 존엄성이 사라지는 것은 결코 아닐 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

초파리는 매우 작은 곤충이지만, 탁월한 비행 능력과 상황에 맞는 적절한 행동으로 크기의 불리함을 극복하고 크게 성공한 생물이다. 초파리를 이용해 뇌의 비밀을 연구한 과학자들은 초파리의 영리함과 복잡한 행동에 여러 차례 경탄했다. 미국 존스홉킨스 의대의 크리스토퍼 포터 교수가 이끄는 연구팀은 이 작은 곤충의 뇌에 얼마나 많은 뉴런(신경세포)이 들어 있는지 조사했다. 연구팀은 다른 곤충과 비교를 위해 질병을 옮기는 대표적인 모기인 이집트 숲모기를 포함한 모기 3종의 뇌와 초파리의 뇌를 같이 분석했다. 그런데 초파리가 아무리 작다고 해도 뇌는 절대 단순하지 않다. 초파리의 뇌 역시 사람이 셀 수 없을 만큼 많은 뉴런과 이를 지지하는 세포로 이뤄져 있기 때문에 일일이 수작업으로 숫자를 세는 것은 불가능하다. 따라서 연구팀은 우선 초파리와 모기의 뇌를 적출해 이를 용액에 녹인 후 다시 세포가 균일하게 분포하게 용액을 잘 혼합했다. 그리고 난 후 용액의 일부를 표본 추출해 숫자를 계산했다. 그 결과 초파리의 뇌는 대략 20만 개의 뉴런을 지닌 것으로 나타났다. 다른 모기 3종의 숫자도 22~23만 개 수준으로 거의 동일했다. 절지동물의 경우 중앙 뇌 외에 시각 정보를 처리하는 시신엽을 지니고 있는데, 뉴런의 숫자는 각각 절반 정도인 것으로 나타났다. 종합하면 초파리나 모기처럼 비행 능력이 뛰어난 곤충도 뉴런의 숫자는 20만 개 정도에 불과했다. 참고로 인간의 뇌는 860억 개 정도의 뉴런을 가지고 있으며 소형 포유류인 쥐도 120억 개 정도의 뉴런을 지니고 있다. 따라서 초파리나 모기의 뇌는 크고 고등한 포유류의 뇌와는 비교할 수 없을 만큼 적은 수의 뉴런을 지닌 셈이다. 그래도 이 곤충들은 놀랄 만큼 복잡한 3차원 비행이 가능하고 여러 가지 상황에 맞춰 적절한 행동이 가능하다. 초파리의 뇌는 인간이나 다른 포유류 실험동물보다 훨씬 단순하면서도 충분히 복잡한 구조를 지니고 있기 때문에 뇌를 연구하는 과학자들에게 인기 있는 대상이다. 앞으로도 과학자들은 초파리의 작은 뇌에서 또 다른 우주라고 불리는 뇌의 비밀을 계속해서 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

14개월 교통 대기오염 노출된 쥐알츠하이머 증상 뚜렷하게 관찰돼 환경 기준치 이내의 초미세먼지(PM2.5)라도 장기간 노출될 경우 알츠하이머를 비롯한 노화 관련 치매에 걸릴 가능성이 높다는 연구 결과가 18일 발표됐다. 미국 캘리포니아대학 데이비스(UC Davis) 소속 연구팀은 최근 ‘환경 보건 전망’ 저널에 게재한 논문을 통해 이 같이 밝혔다. 연구팀은 “교통 관련 대기오염과 알츠하이머를 포함한 노화 관련 치매 위험 증가 사이에 연관성이 있음을 발견했다”고 전했다. 연구팀은 보통 유전자를 가진 쥐(야생형 유전자)와 사람의 알츠하이머 취약 유전자를 가진 쥐를 대상으로 실험을 진행했다. 각기 한 쪽 그룹에 대해서는 자동차 통행이 잦은 터널 속 공기를 가져와 그대로 노출했고, 다른 한쪽은 오염물질을 걸러낸 공기에 노출시켰다. 오염된 공기 속의 초미세먼지 농도 평균치는 ㎥당 15.6㎍(마이크로그램, 1㎍=100만분의 1g)이었다. 한국과 미국의 연간 환경기준은 ‘15㎍/㎥ 이하’, 24시간 기준치는 ‘35㎍/㎥ 이하’로 같다. 지난해 국내 초미세먼지 평균 농도는 19㎍/㎥ 수준이었다.교통 관련 대기오염 노출 쥐, 치매 관련 증상 발견 연구팀은 14개월 동안 대기오염 물질에 노출하는 실험을 진행하면서 3개월과 6개월, 10개월, 15개월이 될 때마다 쥐들의 상태를 조사했다. 그 결과, 교통 관련 대기오염(TRAP)에 노출된 쥐들에게서는 치매 관련 증상이 발견됐다. 알츠하이머 환자 뇌에서 발견되는 단백질 응집체인 아밀로이드 플라크가 더 많이 나타났고, 치매의 특징인 과인산화되고 응집된 타우 단백질도 더 많았다. 쥐의 뇌 해마에서는 나노 크기의 초미립자가 검출되기도 했다. 또, 신경 세포 손실도 컸고, 인지 결핍 현상도 관찰됐다. 연구팀은 “알츠하이머 위험 유전자를 가진 경우는 물론 야생형 유전자를 가진 쥐에서도 알츠하이머병 증세가 가속화하는 것을 확인했다”며 “교통 관련 대기오염이 알츠하이머병의 발병 시간을 단축하고, 질병 진행을 가속할 수 있다”고 지적했다. 이어 “터널 공기 속의 초미세먼지가 미 연방 초미세먼지 기준치(24시간 평균 35㎍/㎥) 이하였는데도 영향을 미치는 것으로 나타났다”며 “현재 환경기준이 뇌를 보호하지 못하는 것으로 보인다”고 강조했다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

2010년 개봉한 SF영화 ‘아바타’에는 부상으로 다리를 움직일 수 없는 군인이 가상현실(VR)과 뇌컴퓨터인터페이스(BCI) 기술을 이용해 자신의 뇌와 연결된 또 다른 자아를 움직이는 모습이 나온다. 또 다른 SF영화 ‘매트릭스’에서도 뇌와 컴퓨터가 연결돼 만들어진 가상현실이 등장한다. SF에서나 볼 수 있었던 것처럼 생각만으로 의사소통을 하고 사물을 움직이는 BCI 기술은 1970년대 초 처음 등장했다. 그렇지만 뇌과학과 전자공학, 인공지능(AI) 기술이 빠르게 발전하기 시작한 2000년 들어서야 가시적인 성과가 나타났다. 이 같은 상황에서 미국 스탠퍼드 하워드 휴즈 의학연구소, 스탠퍼드대 전기공학과, 신경생물학과, 스탠퍼드의대 신경과학연구소, 바이오X 연구소, 프로비던스 보훈병원 신경재활·신경공학 R&D센터, 브라운대 뇌과학연구소, 하버드대 의대 공동연구팀은 사지마비 환자가 생각만으로 글씨를 쓸 수 있게 하는 데 성공했다. BCI 기술을 다시 한번 도약하게 만들었다는 평가를 받는 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 5월 13일자에 실렸다.연구팀은 2007년 척추 손상을 당해 목 아래로는 몸을 움직일 수 없는 65세의 남성 환자 ‘T5’를 대상으로 새로운 BCI 기술을 시험했다. 연구팀은 환자 ‘T5’의 좌뇌 운동피질에 마이크로 탐침 100개가 박혀 있는 전자칩 2개를 이식했다. 소아용 아스피린 크기의 이 전자칩들은 환자가 손과 손가락을 움직이려는 생각을 전기신호로 전환해 컴퓨터로 전달하는 역할을 한다. 컴퓨터로 전달된 전기신호는 신경망 인공지능을 거쳐 화면에 글자로 표시된다. 기존에도 생각만으로 글씨를 쓸 수 있도록 하는 BCI 기술이 개발된 바 있다. ‘포인트 앤드 클릭 타이핑’으로 이름 붙여진 기존 기술은 사지마비 환자가 생각이나 눈동자의 움직임으로 컴퓨터 화면에 표시된 가상 키보드나 마우스를 원하는 글자로 이동시켜 타이핑하는 방식이었다. 이 방식으로는 분당 최대 40자 정도밖에 쓸 수 없었고, 타이핑 정확도는 50% 이하인 것으로 알려져 있다. 이번 연구팀은 환자 T5에게 손발이 마비되기 전처럼 펜을 들고 종이에 글자를 쓰는 상상을 하도록 했다. 환자가 생각으로 쓴 필기체 형태의 글자는 신경망 인공지능이 빠르게 단어와 문장으로 변환시켰다. ‘마인드 라이팅’, ‘브레인 투 텍스트’로 이름 붙여진 이번 BCI 기술은 기존처럼 원하는 글자를 가상 키보드를 찾아서 클릭을 하는 것이 아니라 글자를 상상만 하면 인공지능이 즉시 변환시켜 준다. 글자를 쓰는 속도는 물론 타이핑 정확도도 2배 이상 향상됐다. 연구팀에 따르면 이번 기술을 이용하면 분당 평균 90자, 18개 단어를 타이핑할 수 있게 됐다. 정확도는 94.1%까지 높아졌다. 이는 T5와 비슷한 연령대의 일반적인 스마트폰 타이핑 속도인 분당 115자와 비슷한 수준이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 총괄한 하워드 휴즈 의학연구소 크리슈나 셰노이 교수는 “이번 연구는 신체 기능 일부가 손상되더라도 해당 부분을 관장하는 뇌 부위에서는 미세한 신호를 보낼 수 있다는 사실과 생각으로 쓴 글자를 AI로 신속하게 읽어 내는 기술을 결합시킨 것”이라며 “연구의 궁극적 목표는 사지마비나 말을 할 수 없는 환자에게 문자로 의사소통할 수 있는 능력을 회복시켜 주는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간의 장기 중 중요하지 않은 것이 없지만, 뇌는 특별히 더 중요하기 때문에 단단한 두개골 안에 넣고 충격을 흡수해주는 뇌척수액이라는 액체로 한 번 더 보호한다. 뇌를 이렇게 밀폐된 공간에 보호할 수 있는 것은 심장과 폐, 소화기관처럼 움직이지 않을 뿐 아니라 다 자라고 난 이후에는 크기가 변하지 않기 때문이다. 뇌 같은 중요한 장기의 크기는 보통 다른 동물에서도 평생 일정하게 유지된다. 하지만 항상 그렇듯이 예외는 존재한다. 뉴욕 의대와 애리조나 주립 대학의 과학자들은 인도에 서식하는 인도 점핑 개미 (Indian jumping ant, 학명 Harpegnathos saltator)가 환경에 따라 뇌의 크기를 조절할 수 있다는 사실을 발견했다. 인도 점핑 개미는 이름처럼 뛰어난 도약력과 긴 턱을 이용해 사냥하는 공격적인 개미로 고도로 사회화된 개미와 비교해서 작은 군집을 만드는 대신 생식 일개미(gamergate)가 있어 여왕 이외에 일부 일개미도 알을 낳을 수 있는 원시적인 개미다. 따라서 여왕 개미가 사라지거나 죽으면 생식 일개미들이 경쟁해 그중 하나가 새로운 여왕 개미로 추대된다. 연구팀은 이 과정에서 일개미에 어떤 변화가 일어나는지 연구하기 위해 인도 점핑 개미의 여왕 개미를 포획했다. 여왕 개미가 사라지면 생식 일개미 중 하나가 다른 개미를 경쟁에서 물리치고 새로운 여왕 개미가 된다. 연구팀은 새로운 여왕 개미에서 나타나는 신체적 변화를 관찰했다. 그 결과 알을 많이 낳기 위해서 난소는 커지는 반면 뇌는 25% 크기가 감소했다. 그전에는 알도 낳고 일도 하러 나가는 개미였다면 이제는 알만 낳는 여왕 개미가 됐기 때문에 뇌의 필요성이 감소했기 때문이다. 여기까지는 예상했던 결과지만, 정말 놀라운 일은 잡았던 여왕 개미를 다시 무리에 넣었을 때 발생했다. 과거 여왕이 돌아오자 새 여왕은 전쟁을 벌이는 대신 놀랍게도 평화롭게 이전 여왕에 왕위를 양보했다. 그리고 다시 난소의 크기를 줄이고 뇌의 크기를 이전 상태로 복원해 일개미의 위치로 돌아왔다. 멍게 같은 일부 동물은 고착 생활 후 필요 없게 된 뇌를 퇴화시키기도 한다. 하지만 이렇게 뇌의 크기를 줄였다 다시 늘리는 것은 매우 이례적인 경우다. 다른 세포와 달리 신경세포는 빠르게 증식하지 못하기 때문이다. 어쩌면 이 작은 곤충의 뇌에 각종 퇴행성 뇌질환을 치료할 수 있는 비밀이 숨어 있을지도 모른다. 과학자들은 정확한 기전을 알아내기 위해 앞으로 연구를 계속 진행할 것이다.  고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

단단한 두개골 속에 자리 잡은 말랑말랑한 순두부 같은 형태의 신체조직 ‘뇌’.뇌 덕분에 행복했던 순간을 기억해 낼 수 있고 예술작품이나 자연을 보고 들으면서 아름다움을 느낄 수 있다. 치매, 알츠하이머, 파킨슨병, 우울증같이 현대인을 괴롭히는 많은 질환도 모두 뇌에서 문제가 발생하면서 나타나는 것들이다. 과학기술의 발달로 먼 은하계를 관찰해 무슨 일이 일어나는지 알 수 있고 미립자의 세계까지도 탐구하고 있지만, 우리 두 귀 사이에 존재하는 이 작은 기관은 여전히 베일 속에 감춰져 있다. 무게 1.4㎏으로 몸무게의 약 2%에 불과한 여러 신체기관 중 하나이지만 몸속으로 들어오는 산소 15%, 포도당 50%를 사용하고 있다. 1000억개의 신경세포로 연결돼 있으며 이들이 여러 형태로 얽혀 1000조개에 이르는 시냅스를 구성하고 있는 뇌는 인간을 인간답게 만드는 기관이자, 작은 우주이다. 사람과 유인원, 특히 침팬지는 유전자의 99%가 일치하지만, 외모는 물론 여러 기관의 형성에서 차이를 보인다. 대표적인 기관이 뇌이다. 과학자들은 오랫동안 침팬지와 고릴라의 뇌에 비해 3배 이상 많은 뉴런을 가진 인간의 뇌가 어디에서 차이를 보이며 성장하는지를 탐구해 왔다.영국 MRC 분자생물학연구소, 케임브리지대 응용수학·이론물리학과, 독일 하노버의대 중개·재생의학연구센터, 말기·폐쇄성폐질환 생의학연구소, 미국 듀크대 생물학과 공동연구팀은 유인원의 뇌 오가노이드와 인간의 뇌 오가노이드를 만들어 비교한 결과 인간의 뇌로 성장하는 데 핵심적인 분자 스위치를 찾아내고 그 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 25일자에 발표했다. 오가노이드(장기유사체)는 줄기세포를 배양하거나 재조합해 신체 장기와 유사하게 만든 것이다. 이번 연구를 이끈 매들린 랭커스터 영국 MRC 분자생물학연구소 박사는 2013년 신경줄기세포를 이용해 사람의 뇌 오가노이드를 처음으로 만든 연구자로 널리 알려졌다. 뉴런은 줄기세포에서 유래한 신경전구세포가 분화돼 만들어진다. 원통 형태의 신경전구세포는 동일한 모양의 딸세포로 쉽게 분화되는데 신경전구세포가 더 많이 증식될수록 많은 뉴런이 만들어진다. 신경전구세포가 충분히 증식되고 성숙하면 원뿔 형태로 변하게 되고 증식 속도가 낮춰지면서 뇌세포가 완성된다. 연구팀의 실험에 따르면 고릴라와 침팬지 같은 유인원 뇌 오가노이드는 이 같은 전환이 5일 만에 이뤄지는데 사람의 뇌 오가노이드는 7일이 걸린다는 것이 확인됐다. 사람의 신경전구세포가 유인원보다 더 오랫동안 원통 모양을 유지하면서 더 많은 분열을 일으켜 뇌신경세포를 만들어 낸다는 것이다. 이 과정을 통해 사람의 뉴런 숫자는 유인원보다 3배 이상 많아지게 된다.연구팀은 이 같은 차이를 보이는 이유를 밝혀내기 위해 인간과 유인원의 뇌 오가노이드에서 발현되는 유전자들을 비교했다. 그 결과 ‘ZEB2’라는 유전자가 뇌 발달의 핵심이라는 점을 확인했다. 실제로 고릴라의 신경전구세포에서 ZEB2 발현을 제어해 신경전구세포의 분화기간을 길게 만든 결과 고릴라의 뇌 오가노이드는 사람의 뇌 오가노이드와 비슷한 크기로 발달하는 것이 관찰됐다. 반면 사람의 뇌 오가노이드에서 ZEB2 유전자 발현을 촉진시켜 분화기간을 줄이면 유인원의 뇌 오가노이드와 비슷하게 되는 것이 관찰됐다. 랭커스터 박사는 “이번 연구는 인간과 유인원의 뇌 발달 차이를 구체적으로 보여 주는 첫 연구로 세포 모양의 단순한 진화적 변화가 뇌의 최종 형태를 다르게 만든다는 것은 매우 놀라운 발견”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난달 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국의 화성탐사선들이 속속 궤도 진입을 하거나 표면에 착륙하면서 화성에 대한 관심이 높아지고 있다. 미국항공우주국(NASA)는 2030년까지 유인 화성탐사를 계획 중이며 민간우주기업 ‘스페이스X’를 이끌고 있는 일론 머스크는 2026년까지는 인간을 화성에 착륙시킬 것이며 2050년까지 100만명의 화성으로 이주시키겠다고 장담하고 있다. 과학기술의 발달로 가까운 시일 내에 유인 화성탐사나 거주도 가능해질 것이다. 그렇지만 그 전에 반드시 해결해야 할 문제가 있다. 과학자들은 유인 화성탐사의 가장 큰 걸림돌은 다름 아닌 ‘인간’이라고 지적하고 있다. 지구의 중력을 벗어나면 중력이 0에 가까운 미세중력상태가 되는데 이 때 각종 감정적 변화가 발생해 어떤 문제가 발생할지 모른다는 것이다. 미국 펜실베니아대 의대 정신과학과 수면·생체주기연구부, 뇌행동연구실, 독일 우주센터(DLR) 우주항공의학연구소 수면 및 인간요인연구부 공동연구팀은 우주공간의 미세중력 상태에서 2개월 이상 생활하게 되면 인공중력으로도 상쇄되지 않는 부정적인 인지적, 감정적 상태에 놓이게 된다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘최신 생리학 - 환경, 항공, 우주 생리학’ 18일자에 실렸다. 앞선 많은 연구들에서 우주의 미세중력이 뇌의 구조변화를 일으킬 수 있다는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 이 같은 뇌의 변화가 어떻게 행동이나 인지, 감정변화로 연결되는지는 정확히 알려지지 않았다.연구팀은 미세중력이 인체에 미치는 영향을 살펴보기 위해 23~54세의 건강한 남녀 24명을 대상으로 실험했다. 연구팀은 DLR 연구소에서 엄격한 통제 하에 우주선과 비슷한 크기의 공간에서 머리가 아랫쪽으로 내려가도록 약 6도 각도로 침대를 기울인 상태에서 60일 동안 생활하도록 했다. 연구팀은 이들을 세 그룹으로 나눠 한 그룹은 인공중력 상태를 만들어주지 않고 다른 그룹은 매일 1회 30분 동안 원심분리장치처럼 인공중력을 만들어줬고, 나머지 그룹은 매일 5분씩 6번 간헐적으로 인공중력을 체험하도록 했다. 실제로 우주선이나 우주정거장에서는 원심분리기처럼 우주선을 회전시켜 인공중력을 만드는 경우가 많다. 연구팀은 실험 기간 동안 매일 이들을 대상으로 공간인식, 기억력, 감정, 위험감수능력 등 10가지 인지, 감정능력을 측정했다. 그 결과 실험참가자들은 실험을 시작한지 인지능력, 판단력은 물론 감정통제 능력이 서서히 떨어지기 시작해 5일째부터 급격히 떨어진다는 것이 확인됐다. 이들은 피로감, 계속되는 졸음, 수면의 질 저하, 정신적·육체적 만성 피로, 지루함, 외로움, 우울증, 지나치게 높은 스트레스 등을 호소했다. 이 같은 문제는 인공중력 체험 여부를 떠나 비슷하게 나타나는 것으로 확인됐다. 인공중력이 우주공간에서 우주인의 인지, 감정능력 저하를 막아줄 수 없다는 것이다.마티아스 베스너 펜실베니아대 의대 교수는 “우주여행에서 서로의 감정 표현을 정확하게 읽을 수 있는 능력은 효과적인 팀워크와 임무수행에 반드시 필요하며 예상치 못한 상황에 기민하게 대응할 수 있게 해주는 인지능력은 매우 중요하다”라고 지적하며 “이번 연구는 인공중력만으로는 인지능력과 감정상태를 지상에서와 같이 유지하기 어렵다는 것을 보여주고 있다”라고 말했다. 베스너 교수는 “유인우주탐사에 있어서 하드웨어의 성능 만큼이나 우주인들을 보호할 수 있는 기술도 함께 개발돼야 할 것”이라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr