아기가 울면 엄마는 인종, 문화와 상관없이 똑같이 반응한다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 최근 미국국립보건원(NIH) 산하 국립아동보건인간개발연구소 측은 우는 아기를 달래는 방법은 전 세계 엄마가 똑같고 이는 ‘본능적’이라는 논문을 발표했다.이번 연구는 우리나라를 포함한 전 세계 11개국 ‘초보 엄마’ 684명을 대상으로 엄마들이 평균 5개월 된 자식이 우는 소리를 듣고 이를 달래는 행동을 모니터했다. 결과는 흥미롭다. 인종이나 문화, 국적과 상관없이 모든 엄마들은 아기가 울면 손으로 들어올려 안고는 말을 건네기 시작했다. 연구를 이끈 마크 H 본스테인 박사는 “아이를 안고 말을 건네는 것은 물론 우는 아기를 달래는 효과적인 방법”이라면서 “이는 딱히 학습으로 얻어진 것은 아니다”라고 설명했다. 이 같은 결과를 바탕으로 연구팀은 우는 아기 달래는 방법이 엄마가 되면서 뇌 속에 심어진 행동이라는 가설을 세웠다. 이를 증명하기 위해 연구팀은 기능자기공명영상(fMRI)으로 뇌의 활동을 분석했다. 전 실험과 똑같이 자식이 우는 소리를 듣고 엄마 뇌의 각 부위 움직임을 관찰했다. 그 결과 아기가 울면 엄마의 뇌 중 행동, 말과 관련된 두 부위가 활성화된다는 사실이 밝혀졌다. 이에 반해 아기를 낳지 않은 여성의 경우 같은 실험에서 이 부위가 활성화되지 않는 것으로 나타났다. 본스테인 박사는 “아기의 울음에 대한 엄마의 반응은 뇌 회로 속에 프로그래밍돼 있는 것처럼 보인다”면서 “아기의 울음소리는 감정적 신호로 작용해 엄마의 뇌 부위를 활성화시킨다”고 밝혔다. 이어 “일부 엄마의 경우 아기가 울면 오히려 학대하는 경우가 있다”면서 “이번 연구를 바탕으로 이에 대한 원인을 찾을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 ‘미국 국립과학원회보’(Proceedings of the National Academy of Sciences) 10월 23일자에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

'응애응애' 아기가 울면 엄마는 인종과 문화와 상관없이 똑같이 반응한다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 미국국립보건원(NIH) 산하 국립아동보건인간개발연구소 측은 우는 아기를 달래는 방법은 전세계 엄마가 똑같고 이는 '본능적'이라는 논문을 발표했다. 이번 연구는 전세계 11개국 '초보' 엄마 684명을 대상으로 했으며 이중에는 우리나라도 포함돼 있다. 연구방법을 보면 연구팀은 이들 엄마들이 평균 5개월 된 자식이 우는 소리를 듣고 이를 달래는 행동을 모니터했다. 그 결과는 흥미롭다. 인종이나 문화, 국적과 상관없이 모든 엄마들은 아기가 울면 손으로 들어올려 안고는 말을 건네기 시작했다. 연구를 이끈 마크 H. 본스테인 박사는 "아이를 안고 말을 건네는 것은 물론 우는 아기를 달래는 효과적인 방법"이라면서 "그러나 이는 딱히 학습으로 얻어진 것은 아니다"라고 설명했다. 이같은 결과를 바탕으로 연구팀은 우는 아기 달래는 방법이 엄마가 되면서 뇌 속에 심어진 행동이라는 가설을 세웠다. 이를 증명하기 위해 연구팀은 기능자기공명영상(fMRI)으로 뇌의 활동을 분석했다. 전 실험과 똑같이 자식이 우는 소리를 듣고 엄마 뇌의 각 부위 움직임을 관찰할 것. 그 결과 아기가 울면 엄마의 뇌 중 행동, 말과 관련된 부위가 활성화된다는 사실이 밝혀졌다. 이에 반해 아기를 낳지않은 여성의 경우 같은 실험에서 이 부위가 활성화되지 않는 것으로 나타났다. 본스테인 박사는"아기의 울음에 대한 엄마의 반응은 뇌 회로 속에 프로그래밍 돼있는 것처럼 보인다"면서 "아기의 울음소리는 감정적 신호로 작용해 엄마의 뇌 부위를 활성화시킨다"고 밝혔다. 이어 "일부 엄마의 경우 아기가 울면 오히려 학대하는 경우가 있다"면서 "이번 연구를 바탕으로 이에 대한 원인을 찾을 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 ‘미국 국립과학원회보’(Proceedings of the National Academy of Sciences) 23일자에 발표됐다. 　　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

“비록 전투에서는 지지만 전쟁에서는 반드시 승리하리라.” 유명한 군인이나 역사학자들의 말이 아닌, 세상 모든 부모들의 심정을 그대로 드러내고 있는 문장이다. 매일 순간순간 육아라는 전투에서는 패배하지만 아이들의 행복이라는 전쟁에서는 반드시 승리하겠다는 의지는 한국의 부모를 따라잡을 수 없을 것이다. 과학 기삿거리를 찾기 위해 사이언스, 네이처, 셀 같은 저명 학술지 이외에 이런저런 논문들을 훑다 보면 의외로 영유아나 청소년의 뇌, 심리 관련 연구들이 많다는 점에 놀라곤 한다. 최근에는 기능성 자기공명영상(fMRI), 뇌파측정(EEG) 같은 첨단 기기 덕분에 단순히 아이들의 행동을 보고 심리를 유추하는 수준이 아닌 뇌가 어느 순간 어떻게 움직이는지까지 훤히 들여다볼 수 있게 됐다. 물론 아이들은 자신의 마음속 깊숙한 곳을 만천하에 드러내 보이는 게 싫겠지만 말이다. 사실 심리학이나 뇌과학의 본질은 사람의 마음과 뇌의 움직임을 이해함으로써 건강한 성인으로서 사회생활을 할 수 있도록 이론적 배경을 확보하고 타인과 조화로운 삶을 살 수 있도록 도와주기 위한 것이다. 미국의 대표적인 행동주의 심리학자 스키너는 ‘조작적 조건화’ 이론을 주장했다. 조작적 조건화란 동물이나 사람의 특정 행동에 따라 긍정적이거나 부정적 결과가 발생한다는 것을 경험하면 그 행동을 반복하거나 중단하게 된다는 학습이론이다. 스키너는 자신의 가설을 증명하기 위해서였는지, 부인을 대신해 두 딸의 육아를 도맡아야 하는 고달픈 삶의 무게를 덜기 위해서였는지는 모르겠지만 자신의 둘째 딸을 ‘베이비 박스’에서 키웠다. 온도와 습도가 자동조절되고 아이가 배고파 울면 우유를 제공하는 등 일종의 아기 호텔이다. 그렇지만 베이비 박스에서 자란 둘째 딸은 심리적으로 취약한 상태로 성장해 훗날 스키너는 윤리적 비난을 받기도 했다. 인간의 행동을 단순히 자극?반응으로만 해석할 수 없으며 사람이 이론에 따라 움직이지 않는다는 것을 보여 주는 사례다. 신이 아닌 이상 그 어떤 천재 뇌과학자나 심리학자라도 아이들의 성장 후 모습을 예측하는 것은 쉽지 않다. ‘우리 아이가 잘 클 수 있을까’ 하는 불안감은 모든 부모들의 고민거리다. 많은 연구들이 사회적 안전망이 충분치 못하고 사회 변동성이 지나치게 크거나 사회적 구조가 경직돼 있을 때 육아 불안감은 더 심해진다는 것을 알려 주고 있다. 한국 부모들의 육아 불안증에 대해 이해할 수 있는 부분이다. 현대 과학은 부모의 불안감이 자녀의 성장에 별 도움이 안 되고 ‘다 너를 위해서 그런 거야’, ‘지금은 힘들겠지만 나중에는 웃을 수 있을 거야’라는 어른들의 말을 곧이곧대로 믿어서는 안 된다는 것도 알려 준다. 지금 행복한 아이들이 미래에도 행복한 어른이 된다는 장기 추적 연구 결과들이 더 많기 때문이다. 육아의 길은 미국 시인 로버트 프로스트가 이야기한 것처럼 ‘가보지 않은 길’이다. 가보지 않은 새로운 길을 개척하기 위해 고군분투하는 세상 모든 부모에게 기운 내라는 말을 건네고 싶다.

수많은 사람이 모인 장소에서도 가족이나 친구들의 얼굴은 금세 알아볼 수 있다. 아는 사람인지 아닌지를 파악하는 것은 뇌 속에서 순간적으로 일어나는 일이지만 뇌과학자들에게 이 과정은 오랫동안 수수께끼로 남아 골머리를 앓게 만들었다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 생물·생명공학과 연구진은 원숭이 실험을 통해 뇌 속 ‘얼굴세포’(face cell)들이 얼굴의 개별적 특징을 우선 파악한 뒤 종합적으로 얼굴을 인식한다는 사실을 밝혀내고 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 1일자에 발표했다. 지금까지 생물학계에서는 개별 신경세포들이 얼굴의 특징을 잡아내 인식한다는 가설과 뇌 신경세포들이 종합적으로 작동해 얼굴을 알아낸다는 두 가지 상반된 주장이 있었다. 연구팀은 뇌 전극을 삽입한 히말라야 원숭이 두 마리에게 2000명의 다양한 특성을 가진 사람 얼굴 사진을 보여 줬다. 각각의 사진을 볼 때 원숭이 뇌의 기능성 자기공명영상(fMRI)도 촬영했다. 그 결과 원숭이들은 얼굴을 인식할 때 205개의 뉴런이 활발하게 움직인다는 사실을 알게 됐다. 특히 이 뉴런들은 눈과 눈 사이의 거리 등 얼굴을 50개 특징으로 나눠 인식하는 것으로 나타났다. 원숭이들은 이렇게 각각의 특징을 파악한 다음 개별 정보를 종합함으로써 비슷하게 생긴 사람의 얼굴이라도 다르다는 것을 알게 된다는 것이다. 도리스 차오 교수는 “이번 연구는 안면인식 장애를 겪는 사람을 치료하거나 폐쇄회로(CC)TV 영상에서 범죄자를 선택적으로 확인하는 데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이 들어 외국어라니/윌리엄 알렉산더 지음/황정하 옮김/바다출판사/328쪽/1만 4000원 ‘이 나이에 뭘…’이라는 생각은 번번이 우리를 주저앉힌다. 하고 싶은 것도, 배우고 싶은 것도 많지만 늘 ‘지금은 너무 늦다’거나 ‘남들이 비웃지나 않을까’ 저어한다. 망설이고 재는 사이 시간은 멀리 달아나고 마지막 순간 한꺼번에 후회가 덮쳐 온다.여기, 겁도 없이 다른 길을 택한 중년 남자가 있다. 미국 정신의학연구소에서 컴퓨터 엔지니어로 일하는 57세의 직장인 윌리엄 알렉산더. 뉴욕에 사는 그의 평생 짝사랑 대상은 ‘프랑스’다. 스물두 살 때 처음으로 프랑스 배낭여행을 한 후 ‘사랑벌레에 물린 듯’ 대책 없이 이 나라에 빠져들었다. 꿈도 프랑스 꿈을 꾼다. 꿈에서 그는 파리의 한 카페에서 카뮈의 책을 읽으며 압생트 잔을 든 프랑스인이 된다. 앗, 그런데 중대한 결격사유가 있었으니…. 바로 프랑스어를 한마디도 못한다는 것. 음소거한 듯 온통 묵음 처리된 꿈을 꾸고 나서 그는 결심한다. 진정한 프랑스인이 되기 위해 불어를 배우겠다고. 결심을 하자마자 그가 찾아간 곳은 ‘제2언어 연구 포럼’ 현장. 이곳에 모인 250명의 언어학자는 ‘사춘기 지난 사람은 언어 배우기란 애시당초 틀린 생물’로 낙점한다. 하지만 포럼에서 만난 하이디 번즈 조지타운대 독일어과 교수가 그에게 불을 댕긴다. “가망 없는 일이야. 넌 이제 늙어서 건망증에 시달리잖아”라고 비아냥대는 사회의 통념을 걷어차라고 말이다. 노교수의 열정적 반응에 ‘신성한 산에 올라 신탁을 받은 기분’이 된 저자는 본격적으로 불어 학습 마라톤에 나선다. 외국어 학습 프로그램인 로제타스톤, 플루언즈를 붙들고 식은땀을 흘리는가 하면 팟캐스트, 교육방송, 소셜네트워크서비스(SNS) 등을 총동원한다. 프랑스 펜팔 친구와 이메일을 주고받던 그는 급기야 프랑스 최고 어학원 가운데 한 곳에 2주간 현지 어학 연수까지 다녀온다. 평균 매일 두세 시간씩, 13개월 동안 900시간을 프랑스어 공부에 매달렸다. 머릿속에서 미래 시제와 불완전 과거형이 엉키며 외국어 학습 프로그램과 신경전을 벌인 날 새벽에는 스트레스로 심방 잔떨림 증상까지 나타난다. 이후에도 부정맥 등이 오며 여러 차례의 수술로 심장은 너덜너덜해지고 영혼은 탈탈 털리고 만다. 그깟 프랑스어가 뭐라고. 정맥주사에 묶여 그는 자신 앞에 놓인 두 갈래 길을 생각한다.“비유를 들자면 하나는 프랑스의 대형 마켓 체인 카르푸로 가는 길이고, 다른 하나는 ‘건강을 위해 프랑스어를 포기했다’는 완벽한 변명으로 거머쥘 수 있는 엄청난 시간과 무임승차권이었다. (중략) 아, 빌어먹을! 이제는 할 수 없다. 카르푸로 돌진이다.”(95쪽) 결과는 어떻게 됐을까. 해외여행 한 번 다녀오면 누구나 열망하는 게 외국어 배우기 아니던가. 때문에 그의 분투기는 우리의 이야기요, ‘프랑스어로 소통하기’란 그의 단순하지만 힘겨운 목표는 우리의 목표이기도 하다. 1년간 프랑스어에 매진한 그는 어학 연수를 간 김에 이메일을 주고받는 프랑스 친구 실비와 드디어 조우한다. 일상회화라도 제대로 주고받았냐고? 천만에. 어학원 강사와 주고받는 프랑스어와 식당에서, 호텔에서 주고받는 상황적 실용어, 그리고 보통 프랑스 사람과의 대화는 차원이 달랐다. 그의 말을 못 알아듣는 실비 앞에서 그는 ‘수백 시간의 공부가 그저 수박 겉핥기였음’을 뼈아프게 깨닫는다. 스트레스와 자괴감 등으로 심장병까지 얻은 그의 외국어 공부 분투기는 대참패로 끝났다. 하지만 단언은 이르다. 이국의 언어로 소통하기라는 목표를 이루는 데는 처참히 패배했지만 저자는 뜻밖의 발견과 깨달음에 이른다. 프랑스어를 공부하기 전 찍은 뇌의 기능적 자기공명영상(fMRI) 사진과 1년간 공부하고 나서의 사진을 비교해 보니 놀라운 변화가 일어났다. 언어의 생성과 표현, 구사 능력을 담당하는 브로카 영역과 구어와 문어 이해를 모두 관장하는 베르니케 영역의 활동이 엄청나게 증가한 것으로 나타났다. 인지능력도 단어 암기력, 시각 기억력, 신경인지 지수 모두 급상승했다. “내 머리는 프랑스어를 공부했을 뿐인데 회춘을 경험했다”는 저자는 외국어와 드잡이한 1년이 여생의 가장 중요한 해였음을 실감한다. 곳곳에 포진한 위트 넘치는 문장들 사이로 웃음이 터지다 이 문장에서 뭉클해진다. ‘원하는 만큼 프랑스어를 익히지 못했지만 그것만으로도 내 인생은 가늠할 수 없을 만큼 풍요로워졌다. 나는 아무것도 후회하지 않아.’ 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

우주에서 일정시간을 보내다 온 우주인들의 뇌가 지상에 있을 때와는 다른 형태로 변화한다는 사실이 연구를 통해 밝혀졌다. 미국 미시간대학 연구진은 우주왕복선에 탑승해 우주에서 2주를 보냈던 우주인 12명과, 우주정거장에서 6개월을 보낸 경험이 있는 우주인 14명의 뇌를 기능적자기공명영상(fMRI)로 분석했다. 그 결과 이들의 뇌는 우주에 가기 전과 다녀오고 난 뒤 공통적으로 뇌 곳곳의 회색질(Grey Matter) 용적이 늘어나거나 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 회색질이란 중추신경계에서 신경세포가 밀집되어 있는 부분으로, 정보처리와 인지기능, 사람의 얼굴 표정을 읽는 능력 및 정서조절 능력 등과 밀접한 관계가 있다. 이러한 변화는 우주에 오래 있었던 우주인에게서 더욱 확연하게 나타났다. 구체적으로 살펴보면 뇌에서 하지의 운동기능성을 담당하는 부위의 회색질 용적은 지상에 있었을 때보다 증가한 반면, 뇌척수액의 분비와 배포를 담당하는 부위의 회백질 용적은 줄어든 것으로 나타났다. 연구진은 하지 운동기능성을 담당하는 뇌 부위의 회백질 용적이 증가했다는 것은, 우리 뇌가 미세중력 공간에서 움직이는 법을 새롭게 익히기 위해 뇌가 활발하게 움직였다는 것을 의미한다고 설명했다. 반면 뇌척수액 분비와 배포를 담당하는 뇌 부위의 회백질 용적이 줄어든 것은, 중력이 존재하는 공간에서보다 미세중력 공간에서 뇌척수액을 뇌와 척수에 순환시키는 것이 더욱 수월하기 때문에 이 부위에 대한 활용도가 낮아진 것이라고 분석했다. 연구를 이끈 미시간대학교의 레이첼 세이들러 박사는 “아직 이러한 변화의 정확한 과정은 밝혀내지 못했지만, 이번 연구결과는 뇌척수액 분비와 관련한 질병인 뇌수종 등의 치료방법을 찾아내는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

연령별 후두정엽 변화 추적 나이-의사 결정 연관성 첫 분석 ‘보수’는 전통적인 것을 옹호하며 유지하려는 행동양태이고 ‘진보’는 새로운 것이나 변화를 적극적으로 받아들여 사회의 변화나 발전을 추구하는 태도라고 사전은 정의하고 있다. 보통 젊은이들은 변화에 긍정적이고 진보적이며 나이가 들어갈수록 현실 순응적이고 보수적 선택을 한다고 알려져 있다. 실제로 사회 현안을 바라보는 인식이나 대응 자세 등도 나이에 따라 이처럼 다른 양상을 보이고 있다. 뇌과학자와 경제학자, 심리학자로 구성된 국제 공동연구진이 나이가 들수록 보수화되는 경향이 사회구조적 이유 외에 뇌구조 변화에 따른 생체적 이유 때문이기도 하다는 사실을 실험적으로 증명해 주목받고 있다. 미국 뉴욕대, 트리니티칼리지, 예일대 의대, 호주 시드니대 경제학과, 영국 런던대(UCL), 이스라엘 바르일란대 국제 공동연구진은 최근 나이가 들수록 위험 회피 성향이 강해지고 의사 결정이 보수적으로 변한다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 기초과학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 18~88세의 건강한 남녀 52명을 대상으로 컴퓨터로 임무수행 게임을 하도록 하고 임무수행에 성공하면 상금을 선택할 수 있는 실험을 했다. 상금은 아무 조건 없이 5달러를 받거나 20달러를 받을 수 있는 당첨 확률 20%의 로또를 받는 두 가지 방식이었다. 피실험자는 이 두 가지 중 하나를 선택할 수 있게 했다. 단순한 조건이었지만 50대 중장년층 이하는 게임을 할 때도 위험 부담이 있는 선택을 하고 상금도 로또를 고르는 사람이 많았다. 반면 50세 이상 노년층에서는 비교적 쉬운 임무를 선택해 게임을 하고 상금도 5달러에 만족하는 비율이 높았다. 연구팀은 게임을 하고 상금을 선택할 때 뇌 활성 부위를 찾기 위해 뇌 스캔과 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. 그 결과 의사 결정을 할 때 오른쪽 후두정엽이 활성화되고, 이 부위의 회백질 양이 적은 사람일수록 보수적이고 위험 부담이 적은 결정을 내린다는 사실을 확인했다. 우측 후두정엽 회백질의 양은 나이가 들수록 감소하는 경향이 있는 만큼 나이가 들수록 보수적인 결정을 내린다고 연구팀은 분석했다.이팻 레비 예일대 의대 교수는 “전 세계적으로 인구 고령화가 빠른 속도로 진행되면서 나이가 의사 결정에 어떤 영향을 미치는지 분석한 첫 연구”라며 “대부분의 의사 결정은 위험과 관련돼 있는데 노령인구에 의한 의사 결정이 정치·경제적으로 어떤 영향을 미칠지 예측하기 위해서는 위험 선호도와 연령 간의 상관관계를 파악하는 것이 중요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

눈을 뗄 수 없는 스릴과 숨 막히는 반전, 촘촘한 플롯, 책을 덮는 순간까지 계속되는 작가와 두뇌싸움. 추리소설은 이런 매력으로 오랫동안 독자들의 사랑을 받아왔습니다. 추리소설을 읽는 또 다른 이유는 복잡하게 얽힌 사건을 막힘없이 풀어내는 탐정 때문이기도 합니다.1841년 에드거 앨런 포가 만들어 낸 최초의 사설탐정 오귀스트 뒤팽을 시작으로 175년 동안 수많은 탐정들이 등장했습니다. 그 중 가장 유명한 탐정은 코넌 도일의 셜록 홈스가 아닐까 싶습니다. 셜록 홈스는 영국 BBC 드라마, 로버트 다우니 주니어가 주연한 영화 등 최근까지도 수많은 영화와 드라마 속에서 재탄생하고 있으니까요. 이 셜록 홈스는 추리소설 마니아들뿐만 아니라 과학자들에게도 영감을 주고 있습니다. BBC 드라마 ‘셜록’에 등장한 ‘기억의 궁전’(mind palace) 기법을 사람들이 무의식적으로 사용하고 있다는 연구가 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 5일자에 실렸습니다. 이 연구에는 미국 프린스턴대와 존스홉킨스대, 스탠퍼드대, 캐나다 토론토대의 뇌신경과학자들이 참여했습니다. 기억의 궁전은 머릿속에 궁전이나 집 같은 가상의 공간을 만들고 여러 개의 방으로 나눈 다음 외부에서 들어오는 정보를 시각적 이미지로 바꿔 카테고리별로 각 방에 저장하는 기억법입니다. 홈스뿐만 아니라 역사 속의 여러 인물들도 사용했던 기억법으로 훈련을 통해 익힐 수 있는 것으로 알려져 있기도 합니다. 연구팀은 ‘셜록’ 시리즈를 한번도 보지 않은 18~26세의 남녀 참가자 22명에게 드라마 ‘셜록’ 시즌 1의 첫 번째 에피소드 ‘분홍색 연구’를 시청하도록 했습니다. 과학자들은 실험대상자들이 드라마를 보는 동안 뇌혈류를 측정하고, 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영했습니다. 시청이 끝낸 뒤 실험참가자들이 내용을 설명하며 기억을 회상할 때 다시 한번 뇌혈류와 fMRI를 측정했습니다. 줄거리를 설명하는 시간은 사람마다 차이가 있었지만 등장인물들의 의상이나 대사, 배경의 색깔 등을 설명할 때 활성화하는 뇌 부위가 대부분 일치했다고 합니다. 전체적인 줄거리 같은 낮은 수준의 기억을 꺼낼 때는 해마, 소뇌, 편도체 등이 활동했고, 복잡하고 세부적인 사항을 기억할 때는 후방내측 전두엽피질과 전(前)전두엽피질이 활성화했다는 것입니다. 이번 연구결과는 사람들이 기억을 할 때는 정도의 차이가 있을 뿐 기억의 궁전을 만들어 활용하며 그 궁전의 위치는 비슷하다는 것을 보여주는 것입니다. 과학자들은 알츠하이머 같이 기억과 관련한 퇴행성 뇌질환이 시작되면 정보의 입출력이 기억의 궁전에서 체계적으로 이뤄지지 못하기 때문에 이번 연구결과를 알츠하이머 예측에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 자동차 키를 어디에 놨는지 몰라 주머니와 가방을 뒤적거리고 외출 후 도시가스 밸브를 제대로 잠궜는지 기억하지 못해 안절부절못하는 일반인들은 선명한 기억력을 갖고 싶어합니다. 그렇지만 자신이 보고 듣고 경험한 모든 것을 또렷하게 기억하는 것은 일종의 재앙입니다. 의지와 상관없이 자신의 경험을 세밀히 기억하는 과잉기억증후군은 과거를 잊지 못하고 계속 상기하는 외상후스트레스장애(PTSD)의 일종이랍니다. 모든 것을 기억하는 완벽한 사람보다는 가끔은 깜박깜박하는 기억력을 갖는 것이 더 인간적으로 느껴지기도 합니다. 물론 청문회장에서 ‘모른다’로 일관하는 기억상실증 환자들은 혐오감과 짜증만 유발시킬 뿐이지 말입니다. edmondy@seoul.co.kr

눈을 뗄 수 없는 스릴과 숨 막히는 반전, 촘촘한 플롯, 책을 덮는 순간까지 계속되는 작가와 두뇌싸움. 추리소설은 이런 매력으로 오랫동안 독자들의 사랑을 받아왔습니다. 추리소설을 읽는 또 다른 이유는 복잡하게 얽힌 사건을 막힘없이 풀어내는 탐정 때문이기도 합니다.1841년 에드거 앨런 포가 만들어 낸 최초의 사설탐정 오귀스트 뒤팽을 시작으로 175년 동안 수많은 탐정들이 등장했습니다. 그 중 가장 유명한 탐정은 코넌 도일의 셜록 홈스가 아닐까 싶습니다. 셜록 홈스는 영국 BBC 드라마, 로버트 다우니 주니어가 주연한 영화 등 최근까지도 수많은 영화와 드라마 속에서 재탄생하고 있으니까요. 이 셜록 홈스는 추리소설 마니아들뿐만 아니라 과학자들에게도 영감을 주고 있습니다. BBC 드라마 ‘셜록’에 등장한 ‘기억의 궁전’(mind palace) 기법을 사람들이 무의식적으로 사용하고 있다는 연구가 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 5일자에 실렸습니다. 이 연구에는 미국 프린스턴대와 존스홉킨스대, 스탠퍼드대, 캐나다 토론토대의 뇌신경과학자들이 참여했습니다. 기억의 궁전은 머릿속에 궁전이나 집 같은 가상의 공간을 만들고 여러 개의 방으로 나눈 다음 외부에서 들어오는 정보를 시각적 이미지로 바꿔 카테고리별로 각 방에 저장하는 기억법입니다. 홈스뿐만 아니라 역사 속의 여러 인물들도 사용했던 기억법으로 훈련을 통해 익힐 수 있는 것으로 알려져 있기도 합니다. 연구팀은 ‘셜록’ 시리즈를 한번도 보지 않은 18~26세의 남녀 참가자 22명에게 드라마 ‘셜록’ 시즌 1의 첫 번째 에피소드 ‘분홍색 연구’를 시청하도록 했습니다. 과학자들은 실험대상자들이 드라마를 보는 동안 뇌혈류를 측정하고, 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영했습니다. 시청이 끝낸 뒤 실험참가자들이 내용을 설명하며 기억을 회상할 때 다시 한번 뇌혈류와 fMRI를 측정했습니다. 줄거리를 설명하는 시간은 사람마다 차이가 있었지만 등장인물들의 의상이나 대사, 배경의 색깔 등을 설명할 때 활성화하는 뇌 부위가 대부분 일치했다고 합니다. 전체적인 줄거리 같은 낮은 수준의 기억을 꺼낼 때는 해마, 소뇌, 편도체 등이 활동했고, 복잡하고 세부적인 사항을 기억할 때는 후방내측 전두엽피질과 전(前)전두엽피질이 활성화했다는 것입니다. 이번 연구결과는 사람들이 기억을 할 때는 정도의 차이가 있을 뿐 기억의 궁전을 만들어 활용하며 그 궁전의 위치는 비슷하다는 것을 보여주는 것입니다. 과학자들은 알츠하이머 같이 기억과 관련한 퇴행성 뇌질환이 시작되면 정보의 입출력이 기억의 궁전에서 체계적으로 이뤄지지 못하기 때문에 이번 연구결과를 알츠하이머 예측에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 자동차 키를 어디에 놨는지 몰라 주머니와 가방을 뒤적거리고 외출 후 도시가스 밸브를 제대로 잠궜는지 기억하지 못해 안절부절못하는 일반인들은 선명한 기억력을 갖고 싶어합니다. 그렇지만 자신이 보고 듣고 경험한 모든 것을 또렷하게 기억하는 것은 일종의 재앙입니다. 의지와 상관없이 자신의 경험을 세밀히 기억하는 과잉기억증후군은 과거를 잊지 못하고 계속 상기하는 외상후스트레스장애(PTSD)의 일종이랍니다. 모든 것을 기억하는 완벽한 사람보다는 가끔은 깜박깜박하는 기억력을 갖는 것이 더 인간적으로 느껴지기도 합니다. 물론 청문회장에서 ‘모른다’로 일관하는 기억상실증 환자들은 혐오감과 짜증만 유발시킬 뿐이지 말입니다. edmondy@seoul.co.kr

전 세계에서 일어나는 신기한 일들을 모아 방영하는 TV 프로그램이나 잡지를 보다 보면 간혹 천국을 경험했다거나 직접 신을 만났다는 얘기들이 나온다. ●뇌 보상중추 과잉 활성화로 나타나 이를 두고 뇌과학자들이 종교적 해석과 별개로 이런 체험들이 사실은 ‘뇌’에서 발생하는 전기자극으로 인해 만들어진 ‘가상현실 체험’이라는 연구 결과를 내놨다. 미국 유타대 생명공학과, 하버드대 뇌과학센터, 매사추세츠종합병원 신경과 공동연구진은 영적, 종교적 체험이 실제로는 뇌의 보상중추가 과잉 활성화되면서 나타나는 현상이라는 사실을 밝혀내고 신경과학 분야 국제학술지 ‘소셜 뉴로사이언스’ 30일자에 발표했다. 연구진은 특히 이 같은 종교적 체험은 뇌의 보상중추가 자극되면서 나타나는 사랑이나 도박, 음악, 약물에 중독되는 것과 비슷한 현상이라고 강조했다. 연구진은 유타주에서 활성화돼 있는 ‘예수그리스도 말일성도교회’ 일명 몰몬교를 믿는 19명의 독실한 남녀 신자를 대상으로 종교적 체험이 가능한 환경을 만든 뒤 종교적 체험과 관련한 설문조사와 뇌에서 어떤 반응이 일어나는지 알기 위한 기능성 자기공명영상(fMRI) 촬영을 실시했다. 연구진은 실험 대상자들이 영적 체험을 할 수 있도록 6분 동안 교회와 관련돼 있는 시청각 자료를 보도록 한 뒤 8분 동안 종교 지도자들의 강연을 듣게 했다. 그다음 8분 동안 경전을 소리 내어 읽도록 하고 12분 동안 종교적 체험을 한 사람들의 간증을 시청하게 한 뒤 8분 동안 경전의 다른 부분을 독송하도록 했다. 그 결과 실험 참가자 대부분이 영적 체험을 했다고 답변했고 종교적 행복감을 느끼는 순간 전전두엽 피질이 활성화되는 것이 관찰됐다. 전전두엽 피질은 감정 조절을 담당하는 뇌 부위로, 이상이 발생할 경우 우울감과 무기력감을 느끼게 된다. 전문가들은 동양권 종교들에서 명상을 강조하는 이유도 전전두엽 부위를 활성화시키기 위한 것이라고 지적했다. 특히 연구진은 영적 체험을 느끼는 1~3초간 뇌의 보상중추가 강하게 반응한다는 사실을 밝혀냈다. 쾌감중추라고도 불리는 보상중추가 자극되면 도파민 분비가 증가해 즐거움과 행복감을 느끼게 해 주는 것으로 알려져 있다. 또 영적 체험을 쉽게 느끼는 이들은 신이나 최후의 심판 같은 추상적인 개념에 쉽게 자극을 받는 성향을 갖고 있다는 사실도 밝혀졌다. ●“뇌, 정신적 부분까지 영향 끼쳐” 제프리 앤더슨 유타대 생명공학과 교수는 “기독교 같은 서구 종교에서 영적 체험에 대한 연구는 이번이 처음”이라며 “이번 연구는 뇌가 정서적, 인지적 영향력뿐만 아니라 영혼이라고 하는 정신적 부분에까지 영향을 미치고 있다는 사실을 보여 준다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

바늘도둑이 소도둑 된다는 속담처럼 작은 거짓말을 반복하다 보면 갈수록 더 큰 거짓말을 하게 되며 죄책감도 못 느끼게 된다는 사실이 뇌과학적으로 밝혀졌다. 막말과 거짓말을 일삼는 정치인이나 연구 결과를 조작하는 학자, 불륜을 저지르는 배우자들이 양심의 가책 없이 거짓말을 하는 이유가 실험적으로 밝혀졌다는 평가다. 영국 런던대(UCL)와 미국 듀크대 공동연구진은 거짓말을 반복하다 보면 부정직한 행동을 제어하는 뇌의 부위가 무감각해진다는 사실을 밝혀내고 연구 결과를 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 24일자에 발표했다. 이번 연구에는 ‘상식 밖의 경제학’ 저자로 유명한 행동경제학자인 듀크대 댄 애리얼리 교수도 참여했다. ●英·美 연구진, 58명 대상 뇌 기능 연구 연구진은 18~65세의 건강한 성인 남녀 58명을 대상으로 거짓말에 따라 자신이나 상대방의 이해득실을 계산하도록 한 ‘거짓말-보상’ 게임을 시키면서 이들의 뇌 움직임을 기능성자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 그 결과 처음 거짓말을 할 때는 측두엽 해마 끝부분에 붙어 있는 편도체가 활발하게 움직이는 것이 관찰됐다. 편도체는 학습과 감정, 정서기억과 관련한 정보를 처리하는 뇌 부위로 흔히 ‘감정과 정서의 브레이크’라고 불린다. 양심, 공포, 분노 등은 모두 편도체에서 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 거짓말이 반복될수록 편도체의 활성화 정도가 눈에 띄게 약해지는 것을 확인했다. 작은 거짓말이 성공하면서 감정의 브레이크가 느슨해지기 시작해 결국은 완전히 고장나게 된다는 말이다. 특히 자신에게만 이득이 되고 상대방이 손해를 본다고 생각되는 거짓말보다는 두 사람 모두에게 이득이 된다고 판단되는 거짓말을 할 때 편도체는 거의 움직이지 않았다. 서로에게 이득이 되는 거짓말은 ‘나쁜 것이 아니다, 양심에 걸릴 것이 없다’고 생각하기 때문에 편도체가 반응하지 않게 되는 것이다. ●“바늘도둑, 소도둑 된다” 뇌과학 증명 테리 샬럿 UCL 실험심리학과 교수는 “이번 연구는 부정직한 행위를 반복적으로 행할 경우 편도체의 반응과 활동량을 변화시켜 결국 감정에까지 영향을 미친다는 것을 보여 주는 첫 번째 실험 결과”라며 “사람들이 위험을 감수하고 무리하게 투자하는 행위나 반복적으로 폭력을 일삼는 행위 등 다양한 인간 행동의 이면을 읽을 수 있도록 도와준 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세금 사기를 치든, 애인을 배신하든, 국민을 속이든 그 어떤 것이라도 한 번 거짓말을 시작하면 점점 심해져 걷잡을 수 없게 된다는 연구결과가 나왔다. 또한 그에 반비례해 거짓말에 대한 죄의식은 점점 줄어드는 것으로 나타났다. 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 최신호에 실린 이 연구논문에 따르면, 또한 거짓말을 거듭할 경우 뇌에 나타나는 정서적 반응이 점차 약해질 수 있다. 특히, 이 같은 생화학적 관계는 매우 강해서 과학자들은 실험 참가자들을 대상으로 거짓말을 거듭하게 하는 실험에서 마지막에 거짓말을 한 사람의 뇌 스캔 자료를 검사하는 것만으로, 그다음에 얼마나 큰 거짓말을 하려는지를 정확하게 예측할 수 있었다. 연구를 이끈 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 실험심리학과의 닐 개릿 박사과정 연구원은 “이번 연구는 정직하지 못한 행동이 반복되면 그 정도가 증가한다는 것을 보여주는 최초의 실증적 증거다”고 말했다. 연구팀은 거짓된 행동을 막기 위해 사회적 규범이나 도덕이 존재하지만, 사람들의 악의 없는 거짓말이 엄청나게 부풀려지게 될 때까지의 구조를 이해하는 것은 학술적인 관심에 그치지 말아야 한다고 말했다. 연구에 참여한 같은 대학의 탈리 샤롯 연구원은 “불륜, 스포츠 도핑, 연구 자료 날조, 금융 사기 등 그것이 무엇이든지 간에 다른 사람을 속인 사람은 그 정직하지 못한 행위가 눈덩이처럼 불어나게 된다는 것을 종종 알게 된다”면서 “이들은 어느 순간 갑자기 자신이 꽤 큰 죄를 짓고 있다는 것을 발견한다”고 말했다. 연구팀은 이번 실험에서 참여자 80명에게 각기 다른 양의 동전이 들어있는 유리병이 보이게 촬영한 고해상도 사진을 개별적으로 보여주고 병 속에 어느 정도의 돈이 들어있는지 질문했다. 그다음으로는 이들에게 같은 유리병이 보이는 저해상도 사진을 보여주고 다른 장소에 있는 파트너에게 병 속에 돈이 얼마가 들어있는지를 컴퓨터를 통해 알려주게 했다. 사실, 이들 파트너는 연구팀에게 협력한 배우들로, 실험 참가자들에게는 그 사실을 알려주지 않았다. 처음 실험에서는 거짓말을 하지 않도록 하기 위한 장려금을 참가자들에게 줬다. 개럿 연구원은 “파트너가 추정한 금액이 더 정확할수록 두 사람이 받게 될 장려금이 많아진다는 것을 참가자들에게 통보했다”고 설명했다. 이는 거짓말로 장려금을 참가자들에게 통보하는 또다른 실험 시나리오에 관한 기준이 됐다. 한 실험에서는 고의적인 거짓말이 결과적으로 정보를 전달하는 참가자들과 이를 전해 들은 파트너들 모두에게 이익을 가져다줬다. 또 다른 실험에서는 이기적인 거짓말이 파트너의 희생이라는 결과를 만들었다. 이에 대해 샤롯 연구원은 “사람들이 거짓말을 가장 많이 할 때는 자신과 상대 모두에게 유리할 경우”라면서 “거짓말이 줄어들 때는 자신에게만 유리하고 상대방에게 손해를 끼칠 경우”라고 지적했다. 사실에서 어느 정도 벗어날지, 혹은 부정직함이 심해지는 정도에 대해서는 참가자의 성향에 따라 크게 달랐다. 또한 사전 질문에서 솔직한 정도가 낮은 것으로 파악된 참가자들은 실험 중 거짓말을 할 가능성도 컸다. 하지만 대부분 참가자는 속임수 패턴에 쉽게 빠질 뿐만 아니라 시간이 흐르면서 점점 대담한 거짓말을 하게 됐다. 연구는 참가자 25명에 대해서는 실험 중에 기능적 자기공명영상장치(fMRI)로 뇌 스캔을 시행했다. 그 결과, 감정을 처리하는 뇌 부위인 ‘편도체’(amygdala) 거짓된 행동이 발생할 때 강한 반응을 보였다. 적어도 처음에는 그랬다. 하지만 거짓말이 대담해질수록 편도체의 반응은 서서히 떨어졌다. 연구팀은 이 과정을 ‘정서적 적응’(emotional adaptation)이라고 불렀다. 샤롯 연구원은 “예를 들어, 처음으로 탈세할 때는 꽤 기분이 좋지 않을지도 모른다”면서 “이 불쾌한 감정은 부정직한 행동에 제동을 거는 것”이라고 설명했다. 이어 “하지만 다음에 속임수를 쓸 때는 이미 적응하고 있어 그 행동을 말리기 위한 부정적인 반응은 약해진다”고 덧붙였다. 뇌의 감정을 관장하는 부위의 활동 저하가 부정직하게 되는 경향을 조장하는 한 요인인지, 아니면 단지 그 추세를 반영하고 있는 것에 지나지 않는지에 대해서는 아직 알 수 없는 상태다. 하지만 이번 연구에서는 피할 수 없는 결론이 하나 도출됐다. 이는 거짓말을 많이 할수록 거짓말이 능숙해진다는 것이다. 샤롯 연구원은 “만일 당신이 감정적인 흥분을 억제하면 다른 사람들이 그 거짓말을 간파할 가능성은 떨어질 수 있다”고 지적했다. 사진=ⓒ 포토리아(위), 네이처 뉴로사이언스 윤태희 기자 th20022@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

반려견 대부분이 먹이보다 주인의 칭찬을 더 좋아한다는 연구결과가 나왔다. 이 연구는 개가 원하는 보상이 무엇인지를 탐구하는 행동적 실험과 이때 뇌의 반응을 스캔한 자료를 최초로 결합한 것이라고 미국 과학매체 사이언스데일리가 지난 16일(현지시간) 보도했다. 연구를 이끈 미국의 신경과학자 그레고리 번스 에모리대 교수는 “우리는 개와 인간 사이의 유대감에 관한 근거와 그 원인이 주로 음식 때문인지 아니면 유대 관계 자체 때문인지를 이해하려고 노력했다”고 말했다. 번스 교수에 따르면, 이 연구에 참여한 개 13마리 중 대부분은 음식보다 주인의 칭찬을 좋아하거나 양쪽 보상을 똑같이 좋아하는 것으로 확인됐다. 반면, 오직 2마리의 개만이 음식에 강한 집착을 보이는 것으로 나타났다. 개는 지난 1902년 러시아의 생리학자 이반 파블로프가 시행한 이른바 ‘조건 반사’로 불리는 가장 유명한 ‘고전적 조건화’(classical conditioning) 실험의 대상이었다. 당시 파블로프는 개가 음식과 특정 자극을 연결하는 훈련을 받으면 음식에 관한 기대로 단순히 그 자극만 있어도 침을 흘린다는 것을 실험을 통해 보여줬다. 이에 대해 번스 교수는 “개에 관한 한 가지 이론은 대상이 된 개들이 주로 파블로프의 기계적인 실험 대상으로 단지 음식을 원했고, 주인을 단순히 음식을 얻기 위한 수단으로 여겼다는 것”이라고 말했다. 또 그는 “그보다 현대적인 또 다른 이론은 개들이 보인 행동이 인간과의 접촉과 그 자체에 가치를 두는 것”이라고 말했다. ‘도그 프로젝트’라는 이름의 이 연구를 이끄는 번스 교수는 인간에게 가장 친하고 오래된 친구 개들에 관한 진화적인 질문들을 탐구하고 있다. 이 프로젝트는 훈련된 개들이 기능적 자기공명영상(fMRI) 스캐너에 자발적으로 들어가서 연구진의 통제나 진정제 투여 없이 가만히 뇌 스캔을 받은 최초의 연구다. 연구진은 이 프로젝트의 이전 연구에서 개 뇌의 보상 중추로 알려진 특정 영역(ventral caudate region)을 식별해냈다. 또한 그 특정 영역이 친근한 사람들의 체취에 낯선 사람이나 심지어 자신과 비슷한 개들의 것보다 강한 반응을 보인다는 것도 알아냈다. 이번 연구를 위해 연구진은 서로 다른 세 물건을 다른 결과와 연결하기 위해 해당 개들의 훈련을 시작했다. 우선 분홍색 장난감 트럭을 보여주고 나서 음식을, 파란색 장난감 기사를 보여줄 때는 주인이 말로 칭찬하는 보상을 줬다. 대조군으로는 헤어브러시를 보여주고 어떤 보상도 주지 않았다. 이 같은 훈련을 반복됐다. 이후 개들은 fMRI 기계에 있는 동안 앞서 설명한 세 가지 물건을 본 상태에서 검사를 받았다. 각 물건에 따라 수행된 32차례 검사에서 뇌의 신경 활동이 기록됐다. 그 결과, 모든 개는 보상과 관련한 자극이 주어질 때 보상이 없는 자극보다 더 강한 신경 활동을 나타냈다. 그런데 반응은 다양했다. 4마리의 개는 주인의 칭찬과 관련한 자극에 특히 강한 뇌 활동을 보였다. 9마리의 개는 칭찬과 음식 자극 모두에 비슷한 뇌 활동을 나타냈다. 그리고 2마리의 개는 음식 자극에 더 강한 뇌 활동을 지속해서 보였다. 이후 이들 개는 행동 실험에도 참여했다. 한 공간에 익숙해진 각 개는 단순한 와이(Y)형 미로를 통과하는 실험에 참여했는데 이때 한쪽 길은 먹이로 연결되며 나머지 길은 주인에게 연결됐다. 이때 주인들은 개들과 등지고 앉아 있었다. 이후 개들은 반복해서 방에서 나와 미로중 한쪽 길을 선택해야만 했다. 이때 개가 주인에게 가면 칭찬을 받았다. 이에 대해 번스 교수는 “우리는 첫 번째 실험에서 각 개의 뇌 반응이 두 번째 실험에서의 선택과 연관성이 있다는 것을 발견했다”면서 “개들은 저마다 개성이 있으며 뇌 스캔으로 나타난 프로필은 행동적 선택과 일치했다”고 말했다. 또한 “대부분 개는 음식과 주인을 번갈아 선택했으며 칭찬에 강한 신경 반응을 보였던 개들이 주인에게 갈 확률은 80~90%에 이르렀다”면서 “이는 개에게 사회적 보상과 칭찬이 중요하다는 것을 보여준다”고 설명했다. 이어 “이는 우리 인간이 누군가에게 칭찬받을 때 느끼는 것과 비슷할 수 있다”고 덧붙였다. 이번 연구는 전 세계 개에 관한 연구에 더 복잡한 질문을 하기 위한 기초를 마련한 것이다. 그리고 이제 연구진은 개가 인간의 언어를 이해하고 처리하는 능력을 연구하고 있다. 번스 교수는 “개들은 우리와 아주 친하다”면서 “이들은 이종 간의 사회적 유대를 연구하는 독특한 모델”이라고 말했다. 이 결과는 국제 학술지 ‘사회인지·정서 신경과학’(Social Cognitive and Affective Neuroscience) 최신호에 실렸다. 사진= 연구에 참여한 테리어 믹스 견종 ‘오지’. 선택 실험에서 유일하게 100% 음식만 선택했다. 번스 교수는 “오지는 약간 특이한 케이스이지만, 그의 주인은 그를 이해하며 여전히 그를 사랑한다”고 말했다.(ⓒ 그레고리 번스) 윤태희 기자 th20022@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

최초의 경험임에도 불구하고 이미 본 적이 있거나 경험한 적이 있다고 느끼는 느낌을 일컫는 ‘데자뷔’는 학계에서도 정확한 원인 및 과정과 관련해 의견이 분분한 현상으로 꼽힌다. 최근 영국 세인트앤드루스대학교 연구진은 데자뷔 현상의 원인을 밝히기 위해 총 21명의 실험참가자를 대상으로 실험을 진행했다. 연구진은 실험참가자들에게 데자뷔 현상이 나타나도록 유도하는 환경을 만들고 이 과정에서 뇌의 특정 부위가 어떻게 변화하는지 관찰했다. 예컨대 실험참가자들은 침대(bed), 베개(pillow), 밤(night), 꿈(dream) 등의 단어 리스트를 들었지만, 이 단어리스트에는 공통적으로 연관된 개념인 ‘잠’(sleep)이라는 단어는 포함돼 있지 않았다. 이후 연구진은 실험참가자들에게 어떤 단어를 들었는지 퀴즈를 냈다. 우선 알파벳 ‘S’로 시작하는 단어를 들은 적이 있냐는 물음에 실험참가자들은 ‘아니요’라고 답했지만, ‘잠’(Sleep)이라는 단어를 들었는지를 물었을 때 공통적으로 ‘그렇다’라고 답했다. 일종의 데자뷔 현상이자 틀린 기억이 삽입된 것이다. 연구진은 이 과정에서 실험참가자들의 뇌 기능성자기공명영상(fMRI) 촬영을 실시한 결과, 기억과 관련한 뇌 부위인 대뇌 측두엽의 해마가 활성화 될 것으로 예상했지만 결과는 완전히 달랐다. 해마가 아닌 전두부 영역(frontal brain area)이 활성화 되는 것을 확인한 것이다. 전두부 영역은 의사결정에 영향을 미치는 뇌 부위로 알려져 있다. 연구진은 이번 실험을 통해 우리가 실제로 경험한 것과 경험했다고 생각하는 것 사이에서 충돌이 발생할 경우, 우리 뇌는 기억을 바로 잡는 의사결정을 위해 전두부 영역을 활성화 시킨다는 것을 확인했다. 동시에 이러한 데자뷔 현상으로 우리 뇌가 잘못된 기억을 할 경우, 전두부 영역이 활성화 되면서 "당신의 기억은 틀린 것"이라는 신호를 보낸다고 연구진은 설명했다. 연구를 이끈 세인트루이스대학교 애리카 오코너 박사는 “이번 연구는 데자뷔 현상이 나타나는 동안 기억을 바로잡기 위해 뇌의 특정 부위가 활성화 되며, 이러한 현상은 뇌가 매우 건강하다는 것을 의미하기도 한다”고 설명했다. 이와 관련한 자세한 연구결과는 지난달 헝가리 부다페스트에서 열린 학술 컨퍼런스인 ‘인터내셔널 컨퍼런스 온 메모리’(international conference on memory)에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@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

사람의 오감(五感)과 운동 기능은 물론 언어와 판단 같은 고차원 사고 기능까지 담당하는 대뇌피질의 구조와 기능을 한눈에 볼 수 있는 자세한 뇌지도가 나왔다. 특히 기존에 알려지지 않았던 뇌 부위가 밝혀짐에 따라 알츠하이머 치매, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환은 물론 자폐증, 우울증 등 정신질환 치료에도 큰 진전을 이룰 전망이다. 미국 워싱턴대 의대, 미네소타대, 영국 옥스퍼드대, 임페리얼칼리지, 네덜란드 라드바우트대 의대 연구자가 참여한 국제공동연구진은 수년의 연구 끝에 그동안 기능이 확인되지 않았던 대뇌피질 97개 영역의 기능을 규명, 기존 83개 영역에 더해 모두 180개 영역으로 이뤄진 대뇌피질 뇌지도를 완성했다. 미국국립보건원(NIH)에서 지원하는 휴먼 커넥톰 프로젝트(HCP)의 일환으로 진행된 이번 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 20일자에 발표됐다. 연구진은 210명의 건강한 성인 남녀를 대상으로 기능성자기공명영상(fMRI) 기술을 이용해 뇌가 쉬고 있을 때와 활발히 움직일 때를 찍어 데이터를 확보했다. 또 대뇌피질의 두께, 대뇌 표면을 얇게 둘러싸고 있는 막 형태의 미엘린의 함량도 분석했다. 이런 데이터들을 종합적으로 분석한 결과 연구진은 대뇌피질이 180개 영역으로 구분된다는 것을 밝혀냈다. 특히 83개 영역은 이미 기능들이 알려졌던 것들이지만 97개 영역은 기존 뇌지도에는 나오지 않았던 ‘미지의 공간’이었다. 데이비드 반 에센 워싱턴대 신경과학과 교수는 “지금까지 뇌연구가 성능이 좋지 않은 망원경으로 겨우 하늘을 바라본 것이라면 이번 연구는 우수한 광학기술을 확보해 우주를 관찰하게 됐다는 것으로 볼 수 있다”며 “이번 연구를 통해 뇌가 어떤 방식으로 작동하고 각각의 영역이 뇌 관련 질환에 어떤 영향을 미치는지에 대해 잘 알 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 NIH가 3850만 달러(약 432억원) 규모의 연구비를 지원하는 HCP는 2009년부터 진행되고 있다. 네트워크 이론을 바탕으로 뇌를 구성한 다양한 영역의 구조를 밝혀내는 것이 HCP의 핵심 목표다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 뇌의 다양한 움직임과 성격을 연구하는데 가장 최적화 된 기구이자 현대 과학의 수준을 끌어올리는데 큰 기여를 한 것으로 인정받는 기능성자기공명영상(fMRI) 장치의 데이터 분석 소프트웨어에 치명적인 ‘버그’(bug·프로그램의 결함에 의해 오류나 오작동이 일어나는 현상)가 있다는 사실이 15년 만에 밝혀졌다. 스웨덴과 영국 공동연구진은 최근 fMRI의 결과를 분석하는 프로그램의 오류 비율이 70%에 달한다는 사실을 알게 됐으며, 이를 이용한 일부 분석 결과가 부정확했을 것이라는 내용의 연구 결과를 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 발표했다. 연구진이 버그를 발견한 프로그램은 fMRI 분석을 위해 세계적으로 가장 많이 쓰이는 소프트웨어 패키지(SPM, FSL, AFNI)다. 버그의 명칭은 '3dClustSim'이다. 이러한 연구 결과에 따르면 예컨대 fMRI 분석 데이터에서는 활성화된다고 표시된 뇌의 영역에서 실제로는 아무 일도 일어나지 않았을 수 있다는 것이다. 공동연구진은 fMRI 분석에 주로 사용되는 소프트웨어 실제 성능을 실험하기 위해 전 세계의 데이터베이스에서 건강한 사람 499명을 여러 그룹으로 나눈 뒤 ‘휴지 상태 fMRI’(resting-state fMRI, 인간이 특별한 활동을 하고 있지 않을 때의 뇌 상태를 fMRI로 스캔한 것) 검사결과를 수집했다. 당초 본격 실험에 들어가기 전 소프트웨어에서 위양성율, 즉 건강한 사람에게 질병이 있다고 잘못 분석하는 오류가 나올 확률의 가능성을 5% 정도로 예측했다. 하지만 막상 데이터를 분석한 결과, 긍정 오류의 비율은 무려 70%에 달했다. 이는 일부 분석 결과 값이 매우 잘못됐다는 의미이며, 따라서 fMRI 결과 분석 소프트웨어가 실제로는 일어나지 않는 두뇌 활동을 마치 존재하는 것처럼 잘못 보여줄 가능성이 있다는 점을 시사한다고 연구진은 판단했다. 가장 큰 문제는 연구진이 발견한 버그를 가진 시스템이 무려 15년간 활용돼 왔다는 사실이다. 지난 15년간 이 소프트웨어를 이용한 fMRI의 분석 결과를 인용한 연구 중 일부는 무효가 될 수도 있다. 연구진에 따르면 실제 이 소프트웨어를 이용한 연구결과가 4만 건에 달하는 것으로 나타났다. 일반적으로 핵 자기공명 현상을 이용해 생체 정보를 이미지로 만들어주는 fMRI는 인간의 뇌 단면 이미지 촬영에 주로 사용돼 왔다. 관련 연구자들은 실험참가자나 환자에게 특정 행동을 수행하게 한 뒤 뇌의 변화를 관찰 연구하는데 fMRI를 이용해 왔다. 실제 질병을 진단하는데 활용되기도 하지만 주로 연구 시 가설을 입증하거나 자료를 수집하기 위한 실험에 이용된다. 이 소프트웨어의 오류는 지난해 5월 수정됐다. 불과 14개월 여 전까지는 전 세계 연구자들이 버그가 있는 fMRI 결과 분석 소프트웨어를 사용하고 그 분석결과를 주요한 연구 근거로 사용한 셈인데, 학계에서는 아직 이와 관련한 문제가 제기되진 않은 상황이다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

기억력 향상에 효과가 있는 약물이 발견돼 치매 등의 치료는 물론, 기억력 향상을 요구하는 분야 종사자들에게 도움이 될 것으로 기대가 모이고 있다. 미국 텍사스대 연구팀이 흔히 병원에서 해독제로 쓰이는 약물 ‘메틸렌블루’가 단기기억과 집중력 제어에 관여하는 뇌 영역의 반응을 높인다는 것을 밝혀냈다. 메틸렌블루는 주로 산소를 효율적으로 조직에 전달할 수 없게 되는 혈액 장애인 메트헤모글로빈혈증(methemoglobinemia)을 치료하거나 수술 시 착색제로 쓰여왔다. 사실, 메틸렌블루는 이미 동물 실험에서 1회 저용량 투여로 장기간 맥락적 기억을 향상하는 것이 밝혀졌다. 맥락적 기억은 특정 기억과 그에 얽힌 배경을 의식적으로 기억하는 것을 말한다. 이는 또한 잃어버린 기억을 개선하는 것으로도 이어졌는데 예를 들어 노래나 냄새가 계가가 돼 떠오르는 유형의 기억이다. 이에 대해 이번 연구를 이끈 티모시 듀옹 박사는 “메틸렌블루의 기억 향상 효과는 1970년대 쥐 실험으로 밝혀졌지만, 기억개선의 원인이 되는 근본적인 뇌 신경 세포의 변화와 단기기억과 집중력 유지에 관한 메틸렌블루의 효과는 연구되지 않았다”고 설명했다. 이어 “우리는 사람에 관한 메틸렌블루의 효과를 알아내기 위한 최초의 다중 MRI 연구를 시행하기로 했었다”고 덧붙였다. 연구팀은 나이 22~62세 참가자 총 26명을 대상으로 위약 대조 임상시험을 시행했다. 이들 참가자는 두 집단으로 분류돼 각각 저용량의 메틸렌블루나 위약을 복용했다. 연구팀은 참가자들의 복용 전과 복용 1시간 후에 기능적 MRI(fMRI) 스캔을 시행했다. 그 결과, 메틸렌블루는 양측 섬피질(bilateral insular cortex)이라는 뇌 영역의 반응을 증가시켰다. 이 영역은 뇌의 깊은 곳에 있으며 감정 반응과 연관돼 있다. 또한 이 결과는 단기기억을 회상할 때 기억 처리를 제어하는 전전두피질(prefrontal cortex)과 감각 정보를 처리하는 두정엽(parietal lobe), 그리고 시각 정보 처리의 중추인 후두피질(occipital cortex) 등의 반응이 증가하는 것으로 나타났다. 게다가 메틸렌블루는 특정 기억을 상기하는 과정에서 7% 더 정확한 응답을 하는 것으로 나타났다. 이 결과는 단 한 번의 메틸렌블루를 투여해도 집중력 유지와 단기 기억에 관한 뇌 기능을 향상할 수 있음을 시사한다. 듀옹 박사는 “이 연구는 앞으로 메틸렌블루 연구의 기초를 마련한다. 노화와 인지 장애, 치매를 치료하는 것은 물론 기억력이 요구되는 다른 분야에서도 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 영상의학 학술지 ‘레디올로지’(Radiology) 최신호(6월28일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아(위), 북미영상의학회 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr