나이가 들면서 신체 기능 저하와 함께 인지기능 저하는 어쩌면 당연한 순서인지 모른다. 그렇지만, 노년을 위협하는 알츠하이머 치매가 발병하면 기억의 상실 속도는 급속도로 빨라진다. 특히 가까운 시점의 기억부터 사라지는 알츠하이머 치매의 기억력 저하의 원인이 무엇인지 국내 연구진이 밝혀내 눈길을 끈다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 뇌 속 별세포가 발현하는 시트루인2(SIRT2)라는 단백질이 기억력 손상을 일으키는 신경전달물질의 생성을 조절한다는 사실을 발견하고, 이를 억제하면 단기 기억력 회복이 가능하다는 사실을 입증했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화’에 실렸다. 별세포는 별 모양의 비신경세포로 전체 뇌세포의 절반 이상을 차지하고 있다. 신경세포 간 신호전달을 조율하고 뇌 기능을 안정적으로 유지하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 알츠하이머나 뇌 염증 관련 질병 환경에서는 별세포 수와 크기가 증가해 ‘반응성 별세포’로 변하는데, 질병 초기부터 염증 반응을 유도하고 신경 퇴행의 시작과 진행에 깊게 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 유해 암모니아를 해독해 요소를 만드는 ‘요소회로’가 간뿐만 아니라 뇌 속 별세포에도 존재함을 밝히고, 그 대사 경로를 규명했다. 반응성 별세포에서 요소회로가 활성화되면 중간 대사물질인 푸트레신을 생성하고, 푸트레신은 ‘모노아민 산화효소-B’(MAO-B)를 거쳐 억제성 신경전달물질인 가바와 활성산소인 과산화수소를 과도하게 생성한다. 이렇게 과생성된 가바는 뇌의 신호전달을 억제해 기억력 감퇴를 유발하며, 과산화수소는 신경세포를 손상해 알츠하이머 증상을 악화시킨다. 이번에 연구팀은 가바 생성을 조절할 수 있는 핵심 열쇠로 SIRT2에 주목했다. 연구팀은 SIRT2가 가바 생성과 뇌 기능에 미치는 영향을 분석하기 위해 별세포에서 SIRT2를 유전자 수준에서 억제하거나, 약물을 처리해 활성을 억제하는 실험을 했다. 별세포의 SIRT2를 억제한 결과, 별세포 내 가바 생성이 절반 가까이 감소했으며, 신경세포에 대한 억제 작용도 약 30~40% 줄었다. 또, SIRT2 억제가 실제 기억력 회복으로 이어지는지 확인하기 위해, 생쥐가 새로운 경로를 기억하고 탐색하는 능력을 평가하는 미로 실험도 진행했는데, 손상된 단기 기억이 정상 수준 가까이 회복되는 효과를 보였다. 연구를 이끈 이창준 IBS 단장은 “이번 연구는 별세포의 대사 경로를 조절해 알츠하이머 치매의 기억력 저하를 완화할 가능성을 제시했다”며 “SIRT2는 가바 생성을 선택적으로 조절하는 핵심 표적으로, 정밀한 치매 치료제 개발을 위한 유효 표적이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

‘유포리아’ 에릭 데인 최근 진단 사실 밝혀근육에 마비·위축 진행되는 희귀난치 질환운동신경세포 사멸…수년 내 사망 확률 커국내선 지난달 최초 전문병원 개원해 화제 미국 드라마 ‘그레이 아나토미’, ‘유포리아’ 등으로 잘 알려진 배우 에릭 데인(52)이 ‘루게릭병’으로 불리는 근위축성측색경화증(ALS) 진단을 받았다고 고백해 이 희귀난치성 질환에 또 한번 관심이 쏠리고 있다. 에릭 데인은 지난 10일(현지시간) 미국 연예매체 피플과의 인터뷰에서 “루게릭병 진단을 받았다”며 “다음 장을 헤쳐나가는 동안 사랑하는 가족이 곁에 있어 감사하다”고 밝혔다. 에릭 데인은 부인 레베카 게이하트와 사이에 15세와 13세 두 자녀를 두고 있다. 에릭 데인은 HBO 인기 드라마 ‘유포리아’에서 부인과 자식들 몰래 성소수자 미성년자 등을 만나 성관계를 하고 이를 촬영해 보관하는 중년 남성 칼 제이콥 역할로 열연하고 있다. 2000년대엔 ABC 인기 드라마 ‘그레이 아나토미’에서 미남 성형외과 전문의 마크 슬론 역을 맡아 한국 시청자들에게도 얼굴이 알려져 있다. 에릭 데인은 ALS 진단 사실을 알리면서도 “계속 일할 수 있어 다행이고, 다음주에 ‘유포리아’ 촬영장으로 돌아갈 생각에 기대가 크다”면서 “이 기간 저와 제 가족의 사생활을 보호해 달라”고 당부했다. 에릭 데인은 오는 14일 ‘유포리아’ 시즌3 촬영을 시작할 예정이다. ALS는 1930년대 베이브 루스와 함께 미국 프로야구 양키스의 전성기를 이끈 루 게릭이 1938년 진단을 받고 2년 만에 사망하면서 이때부터 루게릭병으로 불리기 시작했다. 영국의 유명 물리학자 스티븐 호킹 박사가 앓았던 질환으로도 유명하다. 진단 후 수년 내 사망하는 경우가 많지만, 호킹 박사처럼 40년 넘게 생존하는 사례도 있다. 운동신경세포가 파괴되고 전신 근육에서 진행성 마비와 위축이 발생하는 희귀난치성 질환의 일종이다. 중추신경계의 운동신경세포가 사멸하면서 전신의 근력 저하가 빠르게 진행된다. 발생 원인과 치료 방법이 명확하게 밝혀지지 않았고, 아주 제한적인 진행 억제 효과를 보이는 몇 가지 약물 외에는 아직 효과적인 치료제도 개발되지 않았다. 세계적으로 35만명, 우리나라에서는 3000여명이 ALS를 앓는 것으로 알려져 있다. ALS는 진행 초기 증상이 미미해서 알아차리기 힘들지만, 질환이 악화하면서 팔과 다리에 경련이 일어나거나 힘이 빠져 자주 넘어진다. 근육이 위축되면서 목소리가 잘 나오지 않아 언어 장애를 겪기도 한다. 말기에는 음식물을 삼킬 때도 근육이 제대로 작동하지 않아 쉽게 사레에 들리고 호흡곤란이 나타난다. 국내에선 가수 션의 주도로 지난달 31일 경기 용인시에 국내 최초 ALS 환자를 위한 전문 병원인 승일희망요양병원을 개원해 화제가 되기도 했다. ALS로 23년간 투병한 전 프로농구 코치 고(故) 박승일씨와 션은 2011년 승일희망재단을 공동 설립하고 병원 건립을 추진해왔다. 병원은 지하 2층, 지상 4층 규모로 5000㎡에 76병상을 마련했다. 국비 120억원, 기부금 118억 8000만원 등 총사업비 238억 8000만원이 투입됐다. 35만명의 기부자가 힘을 보탰다.

표준국어대사전에서 ‘지도’는 ‘지구 표면의 상태를 일정한 비율로 줄여, 이를 약속된 기호로 평면에 나타낸 그림’이라고 풀이돼 있다. 인류 역사를 살펴보면 지도는 사전에서 설명하는 그저 위치를 설명하는 길잡이 이상의 의미를 갖는다. 그리스 천문학자이자 지리학자 프톨레마이오스가 최초로 만든 세계지도는 지구에 대한 인류의 생각을 바꿨고, 천문학자 튀코 브라헤의 별 지도는 우주에 대한 관점을 변화시켰다. 갈레노스, 레오나르도 다빈치, 베살리우스가 만든 인체 지도는 현대 의학을 발전시키는 계기가 됐다. 뇌 과학자들이 뇌 지도를 제작하려는 이유는 인간이 누구인지, 인간과 동물 간 차이는 무엇인지를 더 잘 이해하기 위해서다. ●사람과 닮은 생쥐 뇌 지도 제작 성공 ‘마이크론스’(MICrONS·Machine Intelligence from Cortical Networks) 프로젝트 연구진은 생쥐의 뇌세포 구조와 연결에 대한 상세한 지도를 제작해 공개했다. 사람의 뇌 지도 작성에 앞서 인간과 비슷한 쥐의 뇌에 대한 정밀 지도를 만들어 본 것이다. 이 연구에는 미국 프린스턴대 프린스턴 신경과학 연구소를 중심으로 베일러 의과대, 존스 홉킨스대, 앨런 뇌과학 연구소, 라이스대, 매사추세츠공과대(MIT), 카네기멜런대, 과학재단(NSF) 인공·자연 지능 연구소, 스탠퍼드대, 코넬대, 그리스 헬라스 연구 기술재단 분자생물학 및 생명공학 연구소, 독일 튀빙겐대, 괴팅겐대 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’와 ‘네이처 메소드’ 4월 10일자에 8편의 논문으로 실렸다. ●뇌 알고리즘 규명 통해 컴퓨터에 적용 앞서 2023년 12월에는 미국 ‘뇌 이니셔티브 세포 센서스 네트워크’(BICCN) 연구팀이 생쥐 뇌를 구성하는 전체 세포의 유형을 분류하고 특성을 밝힌 가장 포괄적인 뇌세포 상세 지도를 완성해 ‘네이처’에 9편의 논문으로 발표한 바 있다. BICCN은 인간과 쥐, 비인간 영장류 뇌를 구성하는 다양한 유형의 세포를 분석하고 포괄적인 뇌세포 지도를 제작하기 위한 연구 프로젝트다. 반면 마이크론스는 역공학(리버스 엔지니어링) 기법으로 뇌의 알고리즘을 규명한 뒤 컴퓨터에 적용해 인간처럼 생각하는 컴퓨터 개발을 목표로 하는 좀더 실용적인 연구 프로젝트다. 뇌는 신경세포(뉴런)를 포함해 복잡한 세포망으로 구성돼 있다. 뉴런은 자극을 받으면 활성화되고 시냅스를 통해 서로 연결된다. 기억, 판단, 사고 등 인지 기능은 뉴런의 활성화와 세포 간 연결성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 포유류의 뇌 회로에 대해 더 자세히 알아보기 위해 생쥐의 시각에 관여하는 피질에서 1㎣를 떼 인공지능으로 정밀 분석한 뒤 뇌 지도로 만들었다. 그다음 연구팀은 뉴런이 활성화되면 형광 단백질을 방출하도록 유전자 변형한 생쥐를 트레드밀 위를 달리게 하면서 시각 피질의 7만 5000개 뉴런 활동을 기록했다. 이 활동 데이터를 생쥐 시각 피질 1㎣에 대한 뇌지도와 매칭시킨 결과 20만 개 이상의 뇌신경 세포와 약 8만 4000개의 뉴런, 5억 2400만 개의 시냅스가 연결된다는 사실을 확인했다. 또 이들을 연결하는 신경세포 망은 약 5.4㎞에 이른다는 것도 발견했다. ●뉴런과 시냅스 작동원리를 알아내다 마릴라 페트코바 하버드대 분자·세포 생물학과 박사는 “생쥐의 시각 피질은 인간을 포함한 다른 포유류와 유사성을 공유하기 때문에 이번 연구로 뇌의 특정 부위에서 뉴런과 시냅스가 어떻게 작동하는지를 알 수 있게 됐다”고 평가했다.

결혼을 하지 않고 혼자 사는 것이 치매 예방엔 효과적이라는 연구 결과가 나왔다. 미국 알츠하이머병 협회 학술지 ‘알츠하이머와 치매(Alzheimer’s & Dementia)‘에 게재된 최근 연구에 따르면 결혼하지 않은 상태의 사람들이 결혼해 함께 사는 사람들보다 치매 위험이 낮은 것으로 나타났다. 미국 플로리다주립대 연구진은 50~104세(평균 72세)의 성인 2만 4107명을 18년간 추적 조사했다. 참가자들은 매년 인지 상태에 대한 신경 심리학적 검사를 받았고 임상의의 평가도 받았다. 연구 결과 이혼했거나 사별했거나 한번도 결혼하지 않은 사람들이 기혼자보다 치매 발병 위험이 상당히 낮았다. 이미 경미한 인지 장애를 가지고 있었던 참가자들 중 미혼 상태인 사람은 치매로 진행될 가능성이 낮았다. 또 연구 기간 결혼한 참가자 중 일부는 이혼 등으로 싱글이 됐는데, 이들은 결혼 생활을 유지한 참가자보다 치매에 걸릴 가능성이 낮았다. 한번도 결혼하지 않고 계속 독신으로 산 사람들은 모든 사람 중에서 위험이 가장 낮았다. 연구 저자인 셀린 카라코세 박사는 “결혼하지 않은 사람은 결혼한 사람보다 친구 및 이웃 등과 사회적 교류가 활발하고 더 자립적일 수 있다”며 “그런 점이 독신자들의 더 좋은 인지 능력 유지하는 데 도움이 될 수 있다”고 분석했다. “결혼생활 중 발생하는 스트레스도 치매 위험 높여” 연구진은 또한 결혼이 구조적으로 혜택을 줄 수는 있지만, 나이 들어 배우자를 돌보는 부담, 배우자의 질병, 또는 갈등이 지속되는 관계는 오히려 인지 회복력을 약화시킬 수 있다고 지적했다. 이는 결혼이 신체적·정신적·정서적으로 더 건강하게 사는 데 도움이 된다는 기존 연구 결과들을 뒤집은 것으로, 결혼 생활 중 발생하는 스트레스가 치매 위험을 높인다는 설명이다. 연구진은 “이혼자들은 삶의 만족도와 자율성이 증가하면서 신경퇴행을 방어하는 힘이 증가했다”고 덧붙였다. 앞선 연구들에 따르면 만성 스트레스는 뇌 신경세포를 손상시키고 사멸을 유도해 치매 위험을 높이는 요인으로 작용한다. 2023년 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’에 발표된 연구에 따르면 스트레스 강도가 높을 수록 치매 위험도 비례적으로 증가했다. 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 환자는 일반인에 비해 치매 발병 위험이 1.78배 높았으며, 적응장애 환자는 1.32배, 급성 스트레스 환자는 1.20배 높았다.

전국 산에서 흔히 볼 수 있으며, 해외에서는 한국 단풍으로도 불리는 당단풍나무에 식욕을 억제하는 효능이 있는 것으로 전해져 눈길을 끈다. 1일 국립낙동강생물자원관은 당단풍나무 추출물이 식욕을 돋우는 유전자 발현은 억제하고 식욕을 억제하는 유전자 발현은 촉진한다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 당단풍나무는 무환자나뭇과에 딸린 낙엽교목으로, 해외에서는 한국 단풍으로도 불린다. 한반도 산지에 흔히 나며 중국 동북부 지방에도 분포해 있다. 다 자란 나무의 경우 높이는 8m이며 가지는 1년에 30~46㎝씩 자란다. 주로 관상용으로 심으며 목재용으로는 거의 쓰이지 않는 것으로 알려져 있다. 700~900m 높이까지 서식할 수 있으며 자갈투성이 땅이거나 사질토양을 선호하고, 선선하고 습한 공기에서 잘 자란다. 약산성 토양도 선호하며 서리 피해에 강하다. 자원관은 재작년 시작한 ‘담수생물자원 추출물 유래 기능성 플라보노이드 탐색 연구’를 통해 당단풍나무 추출물에 플라보노이드 계열의 쿼세틴(Quercetin)이란 성분이 많다는 것을 확인했다. 쿼세틴은 항산화 물질로, 염증을 완화하고 면역력을 강화하며 지방세포의 증식을 억제하는 것으로 알려졌다. 자원관 연구진이 시상하부 신경세포에 당단풍나무 가지와 잎 추출물을 투여한 결과 식욕을 촉진하는 신경펩타이드 NPY의 유전자가 대조군에 비해 각각 72.46%와 50.61% 덜 발현됐다. 다른 식욕 촉진 신경펩타이드인 AgPR의 유전자도 당단풍나무 가지와 잎 추출물에 의해 각각 66.34%와 50.44% 발현이 억제됐다. 식욕을 억제하는 데 관여하는 신경펩타이드 POMC의 유전자는 당단풍나무 가지와 잎 추출물을 처리했을 때 27.49%와 40.34% 더 발현됐다. 연구진은 당단풍나무 추출물에 든 식욕 억제 성분이 ‘이소퀘르시트린’과 ‘구아이아베린’이라는 점도 확인했다. 당단풍나무 추출물에 함유된 이소퀘르시트린과 구아이아베린은 현재 시장에 출시된 비만 치료제 주성분인 리라글루타이드와 식욕 촉진 유전자 발현 억제 수준이 비슷했다고 연구진은 설명했다. 연구진은 이번 연구 결과를 지난달 특허로 출원했다.

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 손상된 망막 신경을 살려 시력을 회복하는 방법을 찾아냈다. 김진우 KAIST 생명과학과 교수 연구팀은 망막 신경을 재생시켜 망막질환자의 시력을 회복할 수 있는 치료법을 개발했다고 지난 30일 밝혔다. 이번에 개발된 물질은 손상된 망막 자체를 재생시켜 망막질환의 종류에 관계없이 시력을 회복시킨다. 눈을 감싸는 얇은 막이 손상되면 시력을 떨어뜨리거나 사물이 왜곡되어 보인다. 망막질환에는 여러 종류가 있는데 한국망막학회는 망막박리, 당뇨망막병증, 망막정맥폐쇄, 황반변성을 4대 망막질환으로 꼽는다. 병증이 심해지면 실명까지도 이를 수 있는 무서운 질환이다. 이번 KAIST 연구 성과는 포유류 망막에서 신경 재생을 유도하고 시력까지 회복시킨 세계 최초의 사례다. 이미 시중에 유통되는 망막질환 치료제들이 있으나, 병증이 심해지는 걸 막아줄 뿐 이미 손상된 시력을 회복시키지는 못했다. 연구진은 이번 기술을 활용한 치료제를 개발할 예정이며, 2028년에는 임상시험에 돌입하는 것을 목표로 하고 있다. 건강보험심사평가원에 따르면, 국내 4대 망막질환자는 매년 증가해 2023년 기준 110만 명이 넘었다. 이번 연구는 어류와 포유류의 차이에 착안해 시작됐다. 어류는 망막이 손상되어도 재생이 활발하다. 어류의 망막에는 뮬러글리아라는 세포가 있는데, 이 세포는 역분화해 새로운 신경세포를 생성해낸다. 인간의 망막에도 똑같은 세포가 있지만 망막을 재생시키지는 못한다. 인간의 망막이 재생되지 못하는 건 ‘프록스원’(PROX1)이라는 단백질 때문이었다. 이 단백질은 원래 줄기세포를 분화시켜 다양한 역할을 하게 만든다. 그러다 보니 세포의 시계를 거꾸로 되돌려 회복시키는 데는 걸림돌로 작용한다. 연구 결과, 망막에서 만들어지는 프록스원 단백질이 세포에 축적되기 때문에 망막이 재생되지 않는 것으로 나타났다. 프록스원 단백질에 결합하는 항체를 생쥐에 투여하니 망막의 신경세포가 재생되고 시력이 회복됐다. 주변에서 만들어진 프록스원이 세포로 들어가기 전 항체로 제거하는 것이다. 이 항체는 김 교수가 창업한 연구실 벤처 ‘셀리아즈’에서 발굴한 물질이다. 연구진은 생쥐의 눈에 강한 빛을 쬐어 생쥐의 망막을 훼손했다. 이후 항체 물질을 안구에 주사하고 2주가 지나자 시력이 회복됐다. 실험에서 시력 회복 효과는 6개월 이상 지속됐다. 김 교수는 “올해 안으로 인간에 더 가까운 개를 대상으로도 실험할 예정이고, 사람에게 적용할 수 있는 형태로 만들어 나갈 것”이라고 밝혔다. 이은정 박사는 “여러 동물 실험으로 시력 회복 효능과 안전성 평가를 마친 후 망막질환자에게 투여하는 것이 목표”라며 “적절한 치료제가 없이 실명의 위험에 노출된 환자들에게 실질적 도움이 되도록 연구를 진행하겠다”라고 말했다.

학창 시절, 간혹 영유아기 때 있었던 일을 기억한다는 친구들을 볼 수 있었습니다. 물론 아주 어린 시절을 기억하는 사람들도 전혀 없지는 않겠지만, 부모나 친인척들의 이야기를 본인의 기억으로 착각하는 경우가 대부분입니다. 전생을 기억하게 해준다는 최면술로도 말 못하고 기어다니던 생후 몇 달, 몇 년까지 기억해 내지 못합니다. 기억을 저장하는 뇌의 해마가 충분히 발달하지 않았기 때문인지, 기억을 불러낼 수 없기 때문인지는 뇌 과학이 발달한 요즘도 완전히 풀어내지 못한 수수께끼 중 하나였습니다. 미국 컬럼비아대, 뉴욕 사회연구대학(NSSR), 예일대, 스탠퍼드대 공동 연구팀은 우리가 어린 시절을 기억하지 못하는 것은 기억을 만들지 못하기 때문이 아니라 기억을 회상·복구하는 데 어려움이 있기 때문이라고 26일 밝혔습니다. 이 연구는 과학 저널 ‘사이언스’ 3월 20일 자에 실렸습니다. 연구팀은 2016년 뉴욕대와 마운트 시나이 아이컨 의대 연구팀이 광유전학 기술로 어른 생쥐의 특정 신경세포를 활성화해 영유아기 시절 기억이 여전히 존재한다는 사실을 밝혀낸 연구 결과를 근거로 사람도 영유아기 기억이 존재한다는 가정을 하고 실험에 착수했습니다. 연구팀은 생후 4개월에서 2세 사이 영유아 26명에게 새로운 얼굴, 사물, 장면의 이미지를 2초 동안 보여 주고 1분이 지난 뒤 같은 이미지를 다시 보여 주면서 각각 기억에 관여하는 해마의 활동을 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했습니다. 그 결과 아기가 새로운 이미지를 볼 때 해마 활동이 활발할수록 같은 이미지를 다시 보여 줄 때 더 오래 보는 것을 확인했습니다. 아기들은 익숙한 것을 보는 데 더 많은 시간을 보내는 경향이 있기 때문에, 이 연구 결과는 아기가 이전에 본 것을 기억하고 있다는 것을 의미합니다. 실제로 똑같은 사진을 다시 볼 때 아기들의 해마 뒤쪽 부분이 활발하게 움직이는 것이 fMRI로 관찰됐습니다. 해마 뒤쪽 부분은 기억을 회상하는 데 중요한 역할을 하는 부위입니다. 연구팀은 성인이 생후 첫 몇 년을 기억하지 못하는 ‘영아기 기억상실증’이 나타나는 것은 회상 문제 때문이라고 설명했습니다. 기억이 처음 저장된 방식과 뇌가 기억을 되살리기 위해 사용하는 검색 단서 사이의 불일치로 인해 발생한다는 것이지요. 아기 때 경험이 나중에 성장하면서 뇌가 보고 들은 것을 맥락에 맞춰 분류하고 범주화할 수 있을 때와 매우 다르기 때문이라는 말이기도 합니다. 기어다니다가 걷는 것만으로도 세상을 바라보는 관점이 달라지는 것처럼 말이지요. 연구를 이끈 니컬러스 터크 브라운 예일대 교수는 “이번 연구에서 중요한 부분은 말 못 하는 아기들도 기억을 형성하는 능력이 있음을 증명했다는 점”이라면서 “성인이 돼서도 아기 때 기억이 남아 있을 수 있다는 것은 확실하지만, 그 기억에 접근할 수 없을 뿐”이라고 말했습니다.

척추갈림증으로도 불리는 척추이분증은 척추가 정상적으로 형성되지 않은 선천적 질환이다. 신생아 3000명 중 1명꼴로 발생하는 질환임에도 핵심 유전자를 발견하지 못하고 있었다. 이런 상황에서 국내 연구진이 포함된 국제 공동 연구팀이 처음으로 척추이분증 원인을 유전학적으로 밝혀내 눈길을 끈다. 한국, 미국, 프랑스, 캐나다, 나이지리아, 아르헨티나, 과테말라, 파키스탄, 멕시코, 조지아, 이탈리아, 이집트 12개국 38개 대학과 연구기관으로 구성된 국제 공동 연구팀은 척추이분증 원인을 유전학적으로 처음 규명했다. 이번 연구에서 한국은 연세대, 성균관대, 포스텍이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 27일 자에 실렸다. 척추이분증은 임신 중 태아의 신경관이 완전히 닫히지 않아 생기는 선천적 질환으로서 선천성 신경관 결손 장애의 종류 중 하나다. 결함이 크지 않을 경우 증상이 나타나지 않는 경우도 있지만, 심할 경우 태어날 때부터 뇌와 척수를 둘러싸고 있는 막이 만들어지지 않아 신경조직이 나와 있는 척수 수막류가 나타나고, 보행장애, 감각 이상 등의 증상을 동반하기도 한다. 척추이분증도 선천성 질환이다 보니 특정 유전자에 돌연변이가 발생해 영향을 줄 것이라고 추측해왔다. 그렇지만, 동물 실험에서는 일부 유전자가 발견된 바 있지만 사람에게서는 발견되지 않아 핵심 유전자 발견은 오랫동안 수수께끼로 남아있었다. 또, 정확한 원인이 파악되지 않고 환경적 요인까지 영향을 미치다 보니 임산부의 엽산 섭취 외에는 특별한 예방법은 없었다. 연구팀은 부모에게는 없고 자식에게만 존재하는 드노보 돌연변이에 주목했다. 이에 전 세계 851명의 척추이분증 환자와 가족 2451명을 대상으로 전장 엑솜 시퀀싱이라는 유전자 분석을 실시했다. 분석 결과, 척추이분증 원인은 하나의 유전자가 아니라 수백 개의 유전자들이 서로 밀접하게 영향을 준다는 사실을 확인했다. 환자의 약 22.3%에서 유전자 손상 가능성이 높은 돌연변이가 확인됐고, 그중 28%는 신경관 결손 발생에 직접적 영향을 미치는 것으로 평가됐다. 이번에 발견한 유전자 돌연변이들은 주로 세포 골격 유지, 신경세포 신호전달, 염색질 변형 등의 기능과 관련이 있다는 것을 밝히고, 검출된 유전자 돌연변이가 신경관 결손 과정에 미치는 영향을 확인했다. 이번 연구의 교신저자 중 한 명인 김상우 연세대 의생명시스템정보학교실 교수는 “이번 연구성과는 향후 진단 기술 개발에 중요한 단서를 제공할 것”이라며 “신경관 결손 질환에 대한 예방법 개발뿐 아니라, 자폐증과 같이 유전적 돌연변이와 환경적 요인이 함께 작용하는 복합질환 연구에도 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

전신마비 환자의 뇌에 삽입된 초소형 칩이 기적을 만들고 있다. 손도 발도 움직일 수 없는 사람이 오직 ‘생각’만으로 체스를 두고, 친구들과 게임을 하며, 언어를 배운다. 실험에 쓰인 장치는 일론 머스크가 설립한 뇌신경과학 스타트업 뉴럴링크의 첫 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 장치 ‘텔레파시’다. 영국 BBC는 23일(현지시간) 뉴럴링크의 첫 임상 피실험자인 놀런드 아르보(30)의 1년간의 변화를 집중 보도했다. 다이빙 사고로 어깨 아래 모든 신체가 마비된 그는 지난해 1월 뉴럴링크의 칩을 두개골에 삽입하는 수술을 받았다. 이 칩은 지름 23㎜, 두께 8㎜에 불과하지만, 뇌 속 64개의 초미세 전극을 통해 신경세포와 신호를 주고받는다. 생각을 곧바로 컴퓨터 명령으로 전환하는 기술이다. “사고 이후 포기해야 했던 게임을 하면서 성장했다. 이제는 게임으로 친구들을 꺾기도 한다. 불가능했던 일이 일어났다.” 체스뿐만이 아니다. 언젠가는 생각만으로 휠체어나 로봇을 움직이는 날을 꿈꾼다. 머스크는 이 기술을 “생각만으로 스마트폰을 쓰게 하는 것”이라 소개하며, 뉴럴링크의 최종 목표는 ‘말 없는 대화’ 즉, 진짜 텔레파시를 구현하는 것이라고 밝혔다. 물론 순탄치만은 않았다. 한때 칩과 뇌 사이의 연결이 끊기며 컴퓨터 조작이 불가능해진 적도 있었다. 뉴럴링크는 소프트웨어 조정으로 문제를 해결했지만, 인간의 뇌와 기계 사이의 연결이 얼마나 정교해야 하는지를 보여준 사례였다. 아르보는 6년간 이어질 뉴럴링크 실험에 자발적으로 참여했다. 그는 “잘 되든 안 되든 인류에 도움이 되는 선택이었다”고 회상했다. 뉴럴링크의 BCI 기술은 의료적 가능성뿐 아니라 미래 사회 전체를 겨냥한다. 머스크는 인공지능(AI)의 급속한 발전이 인류에 위협이 될 수 있다는 우려에서 BCI 기술을 ‘AI와의 공존 수단’으로 여기고 있다. 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결함으로써, 기계와 협업하거나 최소한 보조할 수 있는 능력을 키우는 게 그의 장기적 목표다. 현재 글로벌 BCI 시장은 미국이 주도 중이며, 머스크 외에도 프리시전 뉴로사이언스, 싱크론 등 다양한 기업이 뇌 인터페이스 기술을 상용화하기 위한 경쟁에 뛰어들고 있다. 뉴럴링크는 최근 ‘텔레파시’ ‘텔레키네시스’ ‘블라인드사이트’ 등 세 가지 핵심 기술에 대한 상표 등록을 추진하며 상용화에 속도를 내고 있다.

입 주변에 물집을 일으키는 헤르페스 1형 바이러스가 구강성교를 하는 등의 행위를 통해 코로 감염될 경우 치매 위험이 증가할 수 있다는 미국 연구진의 주장이 나와 눈길을 끌고 있다. 최근 영국 데일리메일에 따르면 미국 시카고대학교 딥락 슈클라 교수팀은 단순포진 바이러스 1형(HSV-1)이 코를 통해 감염될 경우 심각한 신경 손상을 초래하고, 장기적으로 치매와 같은 신경퇴행성 질환 발병 위험을 높일 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구진은 실험용 쥐를 이용해 HSV-1 감염이 신경계에 미치는 영향을 분석했다. 실험 결과 코를 통해 감염된 마우스들은 심각한 신경 손상을 입었으며 기억력 감퇴, 불안 증가, 보행 균형 장애 등의 증상을 보였다. 또한 감염된 쥐의 뇌를 부검한 결과 신경세포 손상과 사멸이 증가한 것으로 확인됐다. 연구진은 “코를 통한 바이러스 감염은 장기적으로 신경계를 손상시킬 수 있으며, 그 영향은 매우 심각할 수 있다”며 “헤르페스 감염이 제대로 관리되지 않을 경우 행동 이상, 운동 기능 저하, 협응 능력 저하로 이어질 가능성이 있다”고 설명했다. 디팍 슈클라 교수는 “구체적으로 증상은 쥐보다 사람에게서 더 느리게 진행될 가능성이 높으며 증상의 심각성 또한 개인의 면역 체계의 강도 등에 따라 달라질 것”이라면서 “이 연구 결과는 헤르페스를 방치할 경우 운동 기능 문제 등으로 이어질 수 있다고 경고하는 역할을 한다”고 전했다. 단순포진 바이러스 1형(HSV-1)은 흔히 입 주변에서 발생하는 감염이지만, 최근에는 점점 더 많은 사람들이 생식기 부위에서도 HSV-1을 진단받고 있다. 이 바이러스의 주요 전파 경로는 피부 접촉으로, 감염된 사람과 구강성교를 하는 경우 바이러스가 코로 들어갈 위험이 있다. HSV-1이 활성화되면 물집과 궤양이 생기며 매우 전염성이 높은 체액을 생성한다. 따라서 감염 부위가 활성 상태일 때 물집이 있는 사람과 키스를 하는 경우 등 누군가의 코가 가까이 닿을 때 바이러스가 코점막에 접촉할 가능성이 커진다. 사람은 대부분 어렸을 때 헤르페스 1형 바이러스에 감염된다. 주로 바이러스를 가지고 있는 가족이나 친구와의 접촉을 통해 바이러스에 감염되며, 식기를 같이 쓰거나 수건을 같이 쓰는 일을 통해서도 바이러스가 전파될 수 있다. 병변은 바이러스에 감염된 이후 짧은 시간 동안 주로 입술 주위, 코, 뺨, 턱에 나타나며, 대부분의 사람은 별다른 증상 없이 지나간다. 우리나라에서는 성인의 대부분이 헤르페스 바이러스 감염증 1유형에 의한 감염을 경험하는 것으로 알려져 있다. 2형 바이러스는 성기 부위에 병변을 만든다. 이 경우 대부분 성적인 접촉에 의해 바이러스가 전파된다. 이러한 두 종류의 단순포진 바이러스는 모두 접촉을 통해 전파된다.

특유의 향기로 오랫동안 사랑을 받아온 허브 식물 로즈마리는 ‘나를 잊지 말아요’라는 꽃말로도 유명하다. 최근 미국의 한 연구진은 꽃말 그대로 로즈마리 속 성분이 알츠하이머 증상을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 미국 캘리포니아주 샌디에이고의 기초생의학 연구소 ‘스크립스 리서치’의 연구진은 지난달 발표한 논문에서 로즈마리와 또다른 허브 식물인 세이지에서 발견되는 카르노산(酸)이 알츠하이머에 수반되는 염증을 완화해준다고 밝혔다. 카르노산은 기존에 항산화 및 항염증 작용을 하는 것으로 알려져 있으나 순수한 형태는 불안정한 성질을 가지고 있다. 이 때문에 연구진이 당면한 주요 과제 중 하나는 카르노산이 뇌에서 충분히 지속해서 효과를 발휘할 수 있도록 안정적인 형태로 만드는 것이었다. 폭넓은 실험 끝에 연구진은 탈아세틸화 된 카르노산(diAcCA), 즉 안정적인 유도체를 개발했다. 탈아세틸화 카르노산은 장에서 혈류로 흡수될 때 순수 카르노산보다 흡수율이 약 20% 높았고, 그 덕분에 치료에 충분한 수준으로 뇌에 도달할 수 있었다. 연구진은 알츠하이머에 걸린 쥐를 대상으로 3개월간 일주일에 3회 안정적인 유도체와 위약을 투여했다. 안정적인 유도체가 투여된 쥐들은 기억력이 향상됐고, 신경세포 시냅스가 증가했으며, 염증이 감소하고 알츠하이머를 유발하는 독성 단백질이 더 많이 제거됐다. 알츠하이머가 발병하면 시냅스의 상당 부분과 주요 뉴런 경로가 파괴되는 바람에 기억력 감퇴가 뒤따른다. 논문의 제1저자인 스튜어트 립튼 박사는 “유도체 투여한 쥐는 여러 기억력 테스트에서 향상된 결과를 나타냈다”면서 “기억력 감퇴 속도를 늦추는 데 그치지 않고 사실상 정상 수준으로 개선됐다”고 강조했다. 연구진은 이 연구 결과가 알츠하이머 증상 개선에 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 다만 안정적인 유도체가 사람의 뇌에서도 동일한 효과가 있는지 확인하려면 임상시험을 거쳐야 한다. 카르노산이 항염증 효능이 있다는 점을 고려할 때 연구진은 제2형 당뇨병과 파킨슨병에도 비슷한 치료법이 적용될 가능성을 기대하고 있다. 또 현재 사용 가능한 다른 알츠하이머 치료제와 함께 탈아세틸화 카르노산이 함께 사용될 가능성도 있다고 보고 있다. 이 화합물은 이미 섭취해도 안전한 것으로 알려진 카르노산의 변형된 형태이기 때문에 새로운 약물이 빠른 시일 내에 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

가수 임영웅이 콘서트 준비 과정에서 기억력이 예전 같지 않다고 언급하며 자신을 ‘청년 치매’라고 농담 삼아 표현했다. 하지만 이 같은 현상은 단순한 건망증이 아니라 ‘디지털 치매’로 이어질 수 있어 주의가 필요하다. 임영웅은 9일 공개된 공식 유튜브 영상에서 콘서트 포스터 촬영 중 특정 닭갈비 가게 이름이 떠오르지 않자 “요즘 기억력이 안 좋다. 내가 청년 치매인가 보다”라고 말하며 현장을 웃음바다로 만들었다. 이어 안무 연습 중에도 “연습하면 자꾸 까먹는다”고 토로했지만 반복적인 연습 끝에 안무를 완벽하게 소화하며 프로다운 모습을 보였다. 그의 이 같은 발언은 단순한 해프닝처럼 보이지만, 최근 젊은 층에서 디지털 치매 증상이 증가하고 있다는 점에서 시사하는 바가 크다. 스마트폰, 컴퓨터, 내비게이션 등 디지털 기기의 의존도가 높아지면서 기억력 감퇴와 인지 기능 저하가 나타나는 경우가 많아지고 있기 때문이다. 젊은 세대 ‘디지털 치매’ 위험군 디지털 치매는 스마트폰과 컴퓨터 같은 디지털 기기가 인간의 기억을 대신 저장하면서 기억력과 계산 능력이 저하되는 현상을 의미한다. 독일의 뇌 과학자 만프레드 슈피처는 저서 ‘디지털 치매’에서 이 개념을 처음 소개했다. 그는 디지털 기기에 지나치게 의존하면 뇌가 직접 정보를 저장하고 활용하는 능력을 상실할 위험이 있다고 경고했다. 특히 젊은 세대에서 이러한 현상이 두드러진다. 반복 학습을 통해 장기 기억으로 저장돼야 할 정보가 디지털 기기에만 의존하면서 단기 기억조차도 쉽게 사라지는 것이다. 이를 반영한 신조어로 젊은 알츠하이머라는 의미의 ‘영츠하이머’라는 표현까지 등장했다. 디지털 치매는 단순한 건망증과 다르게 장기적으로 뇌 기능 저하를 초래할 수 있다. 일본 고노 임상의학연구소에서 발표한 연구에 따르면, 다음과 같은 증상이 디지털 치매의 대표적인 징후로 꼽힌다. ▲ 대화할 때 메신저 앱이나 이메일을 주로 이용한다 ▲ 전화번호를 3개 이상 기억하지 못한다 ▲ 손으로 글씨를 쓸 일이 거의 없다. ▲ 애창곡이라도 가사가 없으면 부르기 어렵다 ▲ 내비게이션 없이는 길 찾기가 어렵다 ▲ 같은 이야기를 반복한다는 말을 자주 듣는다 ▲전에 만난 사람을 처음 본 것처럼 착각한 적이 있다 ▲ 전날 먹었던 음식을 기억하지 못한다 ▲몇 년째 사용하는 본인의 휴대전화 번호가 잘 외워지지 않는다 ▲ 아는 영어나 한자 뜻을 자주 잊어버린다. 이러한 증상 중 3~4개 이상 해당된다면 디지털 치매를 의심해볼 필요가 있다. 뇌는 사용하면 발달하고, 사용하지 않으면 퇴화하는 특성이 있다. 스마트폰과 같은 디지털 기기가 기억과 계산을 대신하면서 뇌가 스스로 정보를 저장하고 활용하는 능력이 떨어지게 된다. 이런 현상이 지속될 경우 뇌 기능이 저하되면서 알츠하이머와 같은 노인성 치매로 이어질 가능성도 높아진다. 전지기기 사용·멀티태스킹 줄이기 중요 디지털 치매를 예방하기 위해서는 전자기기 의존도를 줄이고, 뇌를 활성화하는 습관을 길러야 한다. 서울시는 전자기기 사용을 줄이기 위한 방법으로 ‘1.1.1 운동’을 제안했다. 이는 일주일에 한 번, 한 시간 동안 휴대전화를 끄고 다른 활동을 하는 것이다. 스마트폰 사용 시간을 점진적으로 줄이며, 중요한 정보는 직접 메모하는 습관을 들이는 것이 좋다. 신체 활동은 뇌 기능 향상에 도움을 준다. 가벼운 달리기나 산책은 뇌의 신경세포를 성장시키고, 스트레스를 줄여 인지 기능을 보호하는 효과가 있다. 특히 자연 속에서 걷거나 가족, 친구와 대화를 나누며 걷는 것은 뇌의 언어·운동 영역을 자극해 기억력을 향상시키는 데 도움이 된다. 현대인들은 여러 가지 일을 동시에 하는 멀티태스킹을 능력처럼 여기지만, 실제로는 집중력을 분산시켜 기억력을 저하시킬 수 있다. 대한의사협회에서는 한 번에 하나의 일에 집중하는 것이 뇌 건강에 더 좋다고 조언한다. 예를 들어 TV를 보면서 스마트폰을 사용하는 습관을 줄이고, 한 가지 작업에 집중하는 연습을 해야 한다. 또한 수면은 기억을 장기 저장하는 중요한 역할을 한다. 취침 전 스마트폰을 사용하면 전자파와 블루라이트가 숙면을 방해해 기억력이 감퇴할 수 있다. 잠들기 2시간 전에는 스마트폰 사용을 줄이고, 독서나 명상 같은 활동으로 대체하는 것이 좋다.

최근 넷플릭스에서 공개한 드라마 ‘폭싹 속았수다’를 보고 “부모님 생각이 나서 펑펑 울었다”든지 “담담하지만 가슴을 울리는 대사에 무너졌다”는 반응들이 쏟아지고 있다. ‘나의 아저씨’나 ‘나의 해방일지’ 같은 드라마를 보면서 주인공에 감정을 이입해 함께 아파하며 슬퍼하는 경우가 적지 않다. 단순히 감정이 풍부해서라거나, 갱년기라서 그런 것은 아니다. 뇌가 타인의 감정을 반영하는 공감 회로를 갖고 있기 때문이다. 그동안 이런 정서적 공감이 뇌에서 어떻게 이뤄지는지 명확히 밝혀지지 않았다. 그런데, 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단은 타인의 고통을 인식하고 정서적으로 공유하는 뇌의 핵심 신경회로를 찾았다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 전측대상회피질(ACC)는 고차원 감정 처리, 의사결정, 사회적 행동과 공감 등 다양한 기능과 관련된 뇌 영역이다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험과 고해상도 미세 내시경 칼슘 이미징 기술을 활용해 ACC 신경세포 활동을 실시간으로 측정, 분석했다. 미세 내시경 칼슘 이미징은 칼슘 지표 단백질을 이용해 살아있는 동물의 깊은 뇌 영역에서 신경세포 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이다. 연구팀은 투명한 아크릴 상자에 생쥐 두 마리를 넣은 뒤 한 마리에게는 전기 자극을 가해 공포 반응을 유도하고, 다른 한 마리는 신체적 자극 없이 상대의 고통을 관찰하도록 한 뒤 뇌의 활동을 살펴봤다. 그 결과, 관찰자 생쥐는 직접 자극 없이 다른 개체의 고통을 목격하는 것만으로도 공포로 인해 움직임이 줄어드는 ‘공감적 동결 행동’을 보이는 것이 확인됐다. 이를 통해 타인의 고통을 목격할 때 활성화되는 특정 신경세포 집단을 확인하고, 이것들이 정서적 공감 처리에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 또 기존 연구와 달리 고통에 대한 경험이 전혀 없는 생쥐를 관찰자로 정했는데, 이를 통해 경험의 영향을 배제한 ‘순수한 감정 전염’ 현상을 확인했다. 연구팀은 ACC에서 중뇌수도관주위회색질(PAG)로 연결되는 신경회로 활성을 억제하면 공감적 동결 행동과 정서적 회피 행동이 눈에 띄게 감소하는 것도 발견했다. 이를 통해 ACC-PAG 신경 회로가 타인의 고통을 인식하고 공감적 행동을 끌어내는 데 필수적이라는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 금세훈 연구위원은 “이번 연구는 타인의 고통을 공감하는 과정이 단순 학습이 아닌 뇌에서 특정 신경 회로를 통해 정서적으로 처리된다는 것을 보여준 첫 연구”라며 “자폐 스펙트럼 장애, 반사회적 행동 장애 등 공감 능력의 장애를 보이는 신경정신질환 연구와 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

남편이 코를 골며 자다가 ‘컥’ 하고 숨을 멈추면, 아내는 혹시 남편이 죽은 건 아닌가 하고 놀라서 깬다. 눈 뜬 자세 그대로 남편 쪽을 바라보던 아내는 툭 한 번 건들자 ‘휴’ 하고 숨을 쉬는 남편을 보고는 다시 잠을 청한다. ‘수면무호흡증’ 남편을 둔 아내의 일상이다. 자다가 10초 이상 호흡이 멈추는 수면무호흡증은 단순 코골이와는 다르지만, 수면무호흡증 환자 대부분이 심한 코골이를 동반하고 코골이 환자 상당수가 수면무호흡증과 관련이 있다. 금실 좋기로 유명한 가수 김윤아도 남편인 방송인 출신 치과의사 김형규의 코골이 동반 수면무호흡증 때문에 각방 생활 중이다. 김윤아는 과거 한 방송에서 “남편이 코를 골다 말고 숨을 안 쉬더라. 흔들면 그제야 숨을 쉬었다”는 사연을 전한 바 있다. 이렇게 ‘잉꼬부부’의 밤을 갈라놓는 수면무호흡증은 숙면을 방해해 만성피로와 두통, 심혈관계질환을 유발한다. 고혈압, 부정맥, 협심증, 심근경색, 울혈성 심부전 등 여러 심각한 합병증은 물론 인지장애, 우울증, 치매 등 정신적 질환까지 초래할 수 있는 것으로 알려져 있다. 여기에 더해 최근에는 수면무호흡증이 청력 손실과도 연관이 있다는 연구 결과도 나왔다. “저산소증으로 청력 신경세포 손상 위험 커져” 인제대 일산백병원 이비인후과 이전미 교수 연구팀은 2014∼2023년 수면무호흡증 환자 90명과 정상 대조군의 청력을 비교 분석한 결과를 국제학술지 플로스원 최신호에 게재했다. 연구 결과 수면무호흡증 환자는 정상 대조군에 비해 모든 주파수 대역에서 청력이 나빴으며, 특히 2㎑(킬로헤르츠) 이상의 고주파 영역에서 청력 손실이 두드러졌다. 또 수면무호흡증 환자 중에서도 무호흡 지속 시간이 긴 그룹에서 청력 손실이 더 심각하게 나타났다. 수면무호흡증이 청력 손실로 이어지는 것은 저산소증과 산화 스트레스 때문이라고 한다. 수면무호흡증으로 인해 혈중 산소 수치가 감소하는 저산소증이 발생하고, 이로 인해 귀로 가는 미세혈관에 혈류 장애가 생길 가능성이 높아진다는 것이다. 정상적인 청각 기능을 위해서는 원활한 산소 공급이 필수인데, 산소 부족이 지속되면 청각 세포와 청신경이 손상될 위험이 커진다. 또 반복적인 저산소증과 산소 재공급 과정에서 산화 스트레스와 염증 반응이 증가해 신경 기능이 저하할 수 있으며, 심한 코골이로 인한 소음 역시 청각 손상을 초래할 가능성이 있다. 5명 중 1명 수면무호흡증...숨 쉬는 길 좁아져 발생체중 감량 또는 양압기 도움…해부학적 기형은 수술 건강보험심사평가원에 따르면 2023년 수면장애로 진료받은 환자 83만 5223명 중 수면무호흡증 환자는 5명 중 1명꼴인 15만 3802명으로, 매년 증가하고 있다. 서양인보다 골격 구조가 작은 동양인은 정상 체중이어도 수면무호흡증이 나타날 수 있다. 아래턱이 작거나 비대칭이고, 턱이 후퇴한 구조인 경우에도 구강 및 구인두 공간이 좁아 호흡에 어려움을 겪는다. 해부학적 차원 외에는 비만이 수면무호흡증 발생 위험을 증가시키는 요인으로 꼽힌다. 살이 찌면 비강에서 인후두로 이어지는 상기도 주변 근육 사이에 지방이 쌓이면서 숨 쉬는 길이 좁아지기 때문이다. 체중이 10% 증가하면 수면무호흡증 발생 위험은 6배나 증가하는 것으로 알려졌다. 수면의 질을 확인하고 싶다면 수면 중 맥박수나 산소포화도를 측정할 수 있는 스마트워치를 착용하고 자는 방법이 있다. 100% 정확하진 않지만, 자신의 상태를 점검하는 데 유용하다. 또 거울로 입속을 들여다봤을 때 혀가 목젖과 숨길을 막고 있다면, 혀가 두꺼워져 수면 중 상기도를 막는 폐쇄성 수면무호흡증을 의심할 수 있다. 수면무호흡증을 정확히 진단하려면 수면다원검사로 무호흡-저호흡지수(AHI)를 측정하면 된다. 이 검사는 수면 중 무호흡과 저호흡이 시간당 몇 회 나타나는지 확인하는 검사다. 수면무호흡증의 대표적인 치료 방법으로는 기도에 인위적으로 일정한 공기압력을 가해 호흡 상태를 정상으로 돌리는 양압기 적용이 있다. 양압기 사용이 어려운 환자는 구강 내 장치를 통해 아래턱이나 혀를 앞으로 당겨 상기도의 막힘을 완화하는 방법도 있다. 다만 코의 해부학적 기형에 따른 수면무호흡증은 수술적 치료가 필요할 수 있다.

“난 디저트 배 따로 있어.” 배가 아무리 불러도 디저트가 나오면 또 먹게 되는 뇌의 메커니즘이 밝혀졌다. 설탕을 먹으면 포만감을 조절하는 뇌 신경세포가 마약성 호르몬을 분비해 식욕이 더 촉진되면서 디저트를 먹고 싶어진다는 것이다. 14일 과학 저널 사이언스(Science)에 게재된 연구에 따르면 독일 쾰른 막스 플랑크 신진대사 연구소(MPIMR) 헤닝 펜셀라우 박사팀은 “설탕에 대한 생쥐 뇌 반응을 조사한 결과, 포만감을 조절하는 프로오피오멜라노코르틴(POMC) 신경세포가 설탕에 반응해 식욕을 촉진하는 것으로 나타났다”고 밝혔다. 열량 과잉이나 식사 후처럼 칼로리 부족이 해소될 때 나타나는 포만감은 안정적인 체중 유지를 위한 중요한 신경 생물학적 과정이다. 연구팀은 포만감을 느낀 후에도 달콤한 음식을 먹고 싶은 욕구가 증가하는 현상은 흔히 일어나는데, 설탕에 대한 이런 식욕 증가는 식사 후 가장 두드러지며 이는 광범위한 디저트 소비로 이어진다고 지적했다. 연구팀은 이 연구에서 배가 부른 상태에도 디저트를 찾게 만드는 일명 ‘디저트 배’(dessert stomach)의 원인을 찾기 위해 설탕에 대한 생쥐의 반응을 조사했다. 그 결과 완전히 포만감을 느낀 상태에서도 여전히 디저트를 먹는 생쥐가 있었으며, 포만감 조절 뇌 신경세포 중 하나인 시상하부(hippothalamus) POMC 신경세포가 이를 담당하는 것으로 밝혀졌다. 시상하부 POMC 뉴런은 포만감을 조절하는 주요 뉴런으로, 흥분성 멜라노코르틴 신경펩티드를 통해 배가 부를 때 음식 섭취를 줄이도록 한다. 그러나 POMC 뉴런은 생쥐가 포만감을 느낄 때 설탕을 먹으면 포만감 자극 물질뿐 아니라 체내 마약성 호르몬인 β-엔도르핀도 함께 분비하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 β-엔도르핀은 다른 신경세포의 아편 수용체에 작용해 보상감을 유발, 포만감을 넘어서도 계속 설탕을 먹게 만든다고 설명했다. β-엔도르핀이 작용하는 뇌 오피오이드 경로(opioid pathway)는 설탕을 추가로 섭취할 때는 활성화되지만 다른 음식이나 지방을 섭취할 때는 활성화되지 않았다. 또 이 경로를 차단한 생쥐는 설탕을 줘도 더 먹지 않았고, β-엔도르핀 분비를 억제할 때 설탕을 먹지 않는 현상은 포만감을 느끼는 생쥐에게서는 나타났지만, 굶주린 생쥐에게서는 관찰되지 않았다. 이어 사람들에게 튜브로 설탕을 투여하면서 뇌를 스캔한 결과 생쥐와 동일한 뇌 영역이 설탕에 반응했으며, 포만감 신경세포와 가까운 영역에 β-엔도르핀이 작용하는 아편 수용체가 많은 것으로 나타났다. 펜셀라우 박사는 “진화론적 관점에서 보면 설탕은 자연에 흔치 않지만 먹으면 에너지 보상이 빠르다”며 “뇌는 설탕이 있으면 그때마다 먹도록 프로그램된 것 같다”고 분석했다. 이어 “이 연구 결과는 비만 치료에도 중요할 수 있다”며 “뇌의 아편 수용체 차단 약물은 식욕 억제 주사보다 체중 감소 효과가 작지만 이를 다른 치료법과 병용하면 매우 유용할 수 있다”고 전했다.

소리 들을 때 신경 활동에 잔영 남겨 입력된 자극과 비교해 강하게 반응외부서 동시다발적 감각 신호 올 때우선순위 정해 의사결정 과정 확인 과학기술 발전으로 거대 우주와 극소 미립자의 비밀이 속속 밝혀지고 있지만, 우리 양쪽 귀 사이에 존재하는 1.4㎏짜리 물체의 수수께끼는 여전히 베일에 싸여 있다. 단단한 머리뼈 속에 자리잡은 말랑말랑한 순두부 같은 형태의 ‘뇌’는 우리 몸무게의 2% 정도에 불과하다. 그렇지만 몸속으로 들어오는 산소 15%와 포도당 50%를 사용하고 1000억개의 신경세포로 연결돼 있으며 여러 가지 형태로 얽혀 1000조개에 이르는 시냅스를 구성하고 있는 뇌는 사람을 사람답게 만드는 기관이자 작은 우주다. 뇌과학 연구가 활발해지면서 수수께끼의 소우주 ‘뇌’의 비밀이 하나둘씩 풀리고 있다. 미국 컬럼비아대 생명과학과 연구팀은 대뇌피질이 외부 세계에서 받은 새로운 정보를 식별하고 부호화해 이전 정보와의 차이를 이해하는 과정에 관한 메커니즘을 규명했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 2월 11일자에 실렸다. 대뇌피질은 포유류 뇌에서 가장 넓은 표면적을 가진 부분이다. 인간의 경우 지각, 사고, 기억 저장, 의사 결정 등 우리가 흔히 뇌에서 한다고 생각하는 것들을 모두 관장하는 부분이다. 연구팀은 지난해 노벨물리학상 수상자 중 한 명인 존 홉필드가 제시한 신경망 모델을 바탕으로 생쥐가 익숙한 감각 자극과 새로운 감각 자극을 어떻게 구분하고 반응하는지 실험했다. 연구팀은 생쥐에게 다양한 음높이에서 재생되는 소리를 들려주면서 대뇌피질 중 청각 피질의 변화를 측정했다. 그 결과 하나의 뉴런이 아니라 뉴런 뭉치가 어떤 소리가 재생되는지, 그리고 얼마나 새로운 소리인지에 대해 반응하는 것을 발견했다. 또 각 소리 자극은 신경 활동에 잔영(에코)을 남기고 단기 기억을 형성한다는 사실도 확인했다. 기억 중추에 새겨진 활동 에코는 이후 입력되는 자극과 비교해 새로운 것인지 이전 자극인지를 구분하고, 새로운 자극에 대해서는 더 강하게 반응한다는 점도 밝혀 냈다. 그런가 하면 프린스턴대 신경과학연구소와 콜드스프링하버 연구소 공동 연구팀은 뇌가 눈이나 귀 등 감각기관을 통해 입력되는 정보를 어떻게 의사 결정 과정에서 활용하는지 설명할 수 있는 수학 모델을 개발했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 뇌과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 신경과학’ 2월 10일자에 발표됐다. 깨어 있을 때는 다양한 감각 신호가 입력돼 뇌로 전달된다. 일반적으로 뇌는 입력 신호를 인식하고 구분해 상황에 대한 정확한 판단을 할 수 있게 돕는다. 의사 결정과 같은 고등 인지능력 발휘에서 중요한 뇌 영역은 눈 바로 뒤에 있는 전전두엽 피질이다. 그렇지만 이 부분이 어떤 식으로 작동하는지는 오랫동안 수수께끼로 남아 있었다. 이에 연구팀은 원숭이와 사람을 대상으로 실험한 결과 외부에서 처리해야 할 감각 신호가 동시다발적으로 입력되면 전전두엽 피질 세포는 우선순위를 정해 하나의 정보를 처리한다는 사실을 확인했다. 하나의 정보를 처리하는 동안 다른 정보를 처리하는 인접 세포는 차단한다는 사실도 발견했다. 이번 연구 결과는 알츠하이머 치매와 같은 퇴행성 뇌 질환으로 인한 뇌 회로 오류를 개선하고 인공 두뇌를 더 유용하게 사용할 수 있는 방법을 개발하는 데 도움을 줄 것이라고 연구팀은 설명했다.

최근 영화 ‘서브스턴스’로 생애 첫 골든글로브 여우주연상을 수상하는 등 제2의 전성기를 맞은 할리우드 배우 데미 무어가 치매를 앓고 있는 전남편 브루스 윌리스에 대한 변함없는 애정을 내비쳤다. 무어는 최근 공개된 미 연예전문매체 버라이어티와의 인터뷰에서 전남편인 윌리스를 언급하며 “우리는 형태만 다를 뿐 항상 가족”이라고 전했다. 무어와 윌리스는 1987년 결혼해 2000년 이혼했으나 이후에도 친구 사이로 우정을 유지해온 것으로 알려졌다. 두 사람은 슬하에 세 딸을 뒀다. 윌리스는 2009년 그를 간호하고 있는 현재 부인 에마 헤밍 윌리스와 2009년 재혼했으며, 이들 사이에는 두 명의 자녀가 있다. 영화 ‘다이하드’ 시리즈로 유명한 미국의 액션스타 윌리스는 지난 2022년 실어증에 따른 인지 능력 저하로 할리우드 영화계에서 은퇴했다. 이후 1년 만인 2023년 2월, 그의 가족은 그가 전두측두엽 치매(FTD) 판정을 받았다고 발표했다. 무어는 이혼한 지 25년이 지났음에도 윌리스를 매주 만나는 등 윌리스의 삶에서 변함없는 존재감을 유지하고 있다. 무어는 윌리스뿐만 아니라 윌리스의 현재 부인인 헤밍과 그들의 두 딸에게도 든든한 지원군 역할을 하고 있다. 그는 “윌리스를 찾아 그의 자녀들과 아내가 응원받는다고 느낄 수 있도록 하고 있다”고 말했다. 그러면서 “내게는 그게 당연한 일”이라며 “사랑하는 사람들을 위해 얼굴을 비추는 것”이라고 덧붙였다. 그는 “다른 방식의 생활이 잘 작동한다는 것을 보여주는 게 다른 이들에게 격려가 되기를 바란다”며 “이혼 후에도 삶이 있다. 사랑으로 공동양육할 수 있는 방법이 있다”고 전했다. 윌리스 덮친 ‘전두측두엽 치매’란?한편 윌리스가 진단받은 전두측두엽 치매는 뇌의 전두엽과 측두엽에서 발생한 치매를 말한다. 뇌 속에 있는 단백질(타우, TDP-43 등)이 뇌 신경세포를 훼손해 치매라는 신경퇴행성 질환을 일으킨 것이다. 전두측두엽 치매의 대표적인 증상은 실어증과 이상 행동이다. 이 치매는 알츠하이머와 비교해 발병 연령이 50~65세 사이로 다소 이르다는 점이 가장 큰 특징이다. 윌리스도 67세에 치매 판정을 받았는데, 일반적인 알츠하이머 발병 연령에 견줘 비교적 치매가 빨리 왔다고 볼 수 있다. 이 질환은 치매 중에서도 조기 진단이 어려운 미개척 분야에 속한다. 윌리스의 가족들은 “진단을 받는 데 몇 년이 걸릴 수 있기 때문에 전두측두엽 치매는 우리가 아는 것보다 훨씬 더 널리 퍼졌을 가능성이 있다”고 언급하기도 했다.

살이 찌는 것은 에너지 소비 없이 과식하는 것이 원인이다. 살이 찐 사람들은 포만감을 느끼는 신경 회로가 둔감한 경우가 많다. 이 때문에 다이어트 관련 약들은 뇌를 속여 포만감을 느끼게 해 음식 섭취를 줄이는 방식이 주로 사용된다. 최근 의학자들이 동물의 뇌 속에는 식사 중단을 명령하는 신경회로가 있다는 사실을 새로 발견했다. 해당 신경 회로를 자극하면 음식 섭취를 중단할 수 있기 때문에 새로운 비만 치료법으로 개발될 가능성도 크다. 미국 컬럼비아대 의대 연구팀은 생쥐 실험에서 식사를 중단하도록 명령하는 특수한 뇌신경 세포와 회로를 발견했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 2월 6일 자에 실렸다. 뇌 속 많은 섭식 회로는 음식 섭취를 감시하는 역할을 하지만, 이들 섭식 회로의 신경 세포가 식사를 중단하라고 명령을 내리지는 않는다. 연구팀은 뇌간에서 세포의 위치와 분자 구성을 구분할 수 있는 ‘공간 분해 분자 프로파일링’이라는 기술을 사용해 지금까지는 구분해 내지 못했던 다양한 유형의 세포를 식별해 냈다. 이를 통해 식욕 조절에 관여하는 다른 뉴런과 유사해 보이지만, 다른 특징을 가진 신경세포를 발견했다. 호흡과 혈압, 체온, 혈당을 조절하고 무의식적 반사운동에 관여하는 뇌간은 뇌에서 가장 오래된 부위로 5억년 이전부터 진화됐다. 파충류의 뇌를 닮았기 때문에 ‘파충류 뇌’라고도 불린다. 연구팀은 광(光)유전학 기술을 이용해 이번에 발견한 뇌간의 신경세포가 식사에 어떤 영향을 미치는지 알아봤다. 빛으로 이번에 발견된 뉴런을 활성화하면 생쥐는 평소 먹는 양보다 훨씬 적은 음식만 섭취하는 것이 확인됐다. 또 빛의 강도에 따라 식사 중단뿐만 아니라 식사 속도도 늦추는 것이 확인됐다. 연구팀에 따르면 이 뉴런은 최근 비만과 당뇨 치료에 널리 사용되는 GLP-1 호르몬에 의해 활성화된다. 생쥐에서 발견됐지만 모든 척추동물에서 본질적으로 같은 뇌의 일부분인 뇌간에 있는다는 사실을 미뤄 인간도 같은 뉴런을 가지고 있을 가능성이 크다. 연구를 이끈 알렉산더 넥토우 수석연구원은 “이번에 발견된 뉴런은 포만감 조절에 관여하는 기존 뉴런들과 다르다”며 “기존에 발견된 뉴런들은 입에 넣은 음식이나 음식이 장을 채우고 있다는 것만 인식하는 수준이지만, 이번에 발견한 뉴런은 다양한 정보를 모두 통합해 식사 자체를 차단할 수 있다는 것을 확인한 만큼 부작용 없는 새로운 비만 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

2000년대 중반 미국 작가 존 그레이가 쓴 ‘화성에서 온 남자 금성에서 온 여자’라는 책이 인기를 끌었던 적이 있다. 남자는 화성인이고, 여자는 금성인이기 때문에 서로의 언어와 사고방식은 전혀 다르다는 전제하에 남녀 사이 갈등을 해결하는 방법을 제시해 독자들이 열광했다. 그렇지만, 많은 연구자는 책에서 이야기된 것처럼 생물학적으로 남녀 간 차이가 있는 것은 아니라는 연구 결과를 내놓기도 했다. 그런데, 뇌 면역 세포만은 남녀가 화성인과 금성인처럼 다를 수 있다는 분석이 나와 눈길을 끈다. 미국 로체스터대 신경과학 연구소, 백신 생물학 및 면역학 연구센터, 환경의학과, 의과학 교육센터, 시각 과학 연구센터 공동 연구팀은 중추 신경계의 면역 세포인 ‘미세아교세포’가 성별에 따라 차이가 있다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘셀 리포츠’ 1월 21일 자에 실렸다. 일반적으로 뇌진탕처럼 뇌에 손상이 가해지면 뇌 속 면역세포인 미세아교세포는 손상된 조직을 제거하고, 복구하는 기능을 한다. 뇌와 중추신경계에서 발생한 독소를 제거해 신경세포 기능을 유지하는 데 필수적인 역할을 하는 것이 미세아교세포다. 그렇지만, 미세아교세포가 과다 발현될 경우 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환이 발생하기도 한다. 연구팀은 알츠하이머는 여성에게, 파킨슨병은 남성에게 더 많이 발생한다는 사실에 주목했다. 퇴행성 뇌신경 질환의 발병률에 차이를 나타내는 원인을 찾아 나선 것이다. 뇌신경 과학자들은 성장 과정에서 미세아교세포가 기능하는 방식에는 성별에 따른 차이가 있을 수 있지만, 성인이 된 뒤에는 차이가 없다고 인식해왔다. 연구팀은 과다하게 활성화된 미세아교세포를 제거하는 데 사용되는 효소 억제제인 펙사티닙(PLX3397)으로 생쥐 실험을 했다. 펙시다티닙은 뇌 건강과 기능, 질병에서 미세아교세포의 역할을 이해하는 데 사용되기도 하지만, 손가락 관절의 건초 부위에 종양이 빠르게 자라는 희소 질환 ‘건초 거대 세포종’(TGCT)을 치료하는 데 이용되기도 한다. 연구팀은 수컷과 암컷에서 미세아교세포가 약물에 어떻게 반응하는지 살펴봤다. 그 결과 수컷 쥐에서는 PLX3397이 미세아교세포 수용체를 차단하고 미세야교세포를 고갈시키는 등 예상했던 반응을 보이지만, 암컷 쥐에서는 수컷과 전혀 다른 반응을 보인다는 것을 확인했다. 암컷은 약물을 투여했을 때, 다른 신호를 보내 미세야교세포 생존율이 늘어나는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 안나 마제프스키 로체스터대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 미세아교세포의 기능이 성별에 따라 차이를 보인다는 점을 알려준다”라며 “이번 연구를 바탕으로 알츠하이머나 파킨슨병 진단과 치료, 예방에 새로운 전략을 세울 수 있을 것”이라고 말했다.

나이가 들면 뇌도 늙는다. 뇌의 노화는 기능 퇴화를 가져와 학습 능력과 단기 기억력이 떨어지고 반응 시간, 수행 능력이 느려지는 등 각종 정신 기능이 위축된다. 이와 함께 섬망, 우울증, 성격과 감정 변화, 치매, 알츠하이머, 파킨슨, 뇌졸중 등 뇌 질환도 발생하기 쉽다. 그러나 이런 질병과 증상을 일으키는 뇌 노화가 어떤 과정으로 발생하는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 미국 시애틀 앨런뇌과학연구소 연구팀은 나이가 들수록 유전자 발현이 크게 변화하는 수십 개의 특정 세포 유형을 발견했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 2일자에 실렸다. 연구팀은 단일 세포 RNA 시퀀싱 기술과 미국 국립보건원(NIH)의 ‘뇌 이니셔티브’ 프로젝트를 통해 개발된 고급 뇌 맵핑 도구를 이용해 생후 2개월 된 어린 생쥐와 사람으로 치면 중년 이후에 해당하는 생후 18개월 된 늙은 생쥐의 뇌세포 120만 개 이상을 16개의 뇌 영역으로 나눠 분석했다. 단일 세포 RNA 시퀀싱은 유전자, 조직에 집중하던 기존 연구 방식에서 벗어나 생명체의 모든 정보를 한 번에 읽어 들이고 통합적으로 분석할 수 있게 하는 기법이다. 생쥐의 뇌는 구조, 기능, 유전자 및 세포 유형 측면에서 사람의 뇌와 유사점이 많은 것으로 알려져 있다. 연구 결과, 노화로 인해 유전자 발현이 크게 변하는 뇌 속 특정 세포 유형을 발견했다. 특히 노화에 영향을 받는 미세아교세포들을 많이 찾아냈다. 미세아교세포는 뇌 속에 존재하는 면역세포로, 그중 백질 연관 미세아교세포는 백질에 존재하는 수초 찌꺼기를 제거하는 역할을 한다. 나이가 들면서 이 세포의 분포가 늘어나는 동시에 백질 내 수초 찌꺼기도 많아진다. 문제는 나이가 들수록 미세아교세포의 포식 기능이 저하돼 찌꺼기를 분해하지 못하게 되면서 뇌 백질 손상으로 이어지는 경우가 많다는 것이다. 연구팀은 경계 관련 대식세포(BAMs), 희소돌기아교세포, 에너지 항상성을 조절하는 탄세포(tanycytes), 상의세포(ependymal cell) 등도 노화에 상당한 영향을 끼친다는 점을 확인했다. 또 노화된 뇌에서는 염증 관련 유전자의 활성도가 증가하지만 신경세포 구조와 기능을 유지하는 유전자는 줄어드는 것을 발견했다. 이와 함께 뇌 시상하부에서 신경세포 기능의 감소와 염증 증가가 동시에 나타나는 특정 부위, 즉 뇌의 노화 관련 ‘핫스폿’을 찾아냈다. 음식 섭취, 에너지 항상성, 신진대사, 인체가 영양분을 사용하는 방식에 관여하는 것으로 알려진 시상하부와 제3뇌실 근처에 있는 탄세포, 시상하부 주변 신경세포가 뇌의 노화에 핵심적 역할을 하는 것을 확인했다. 이는 식습관, 생활 습관과 뇌 노화, 노화 관련 뇌 질환이 밀접한 관계가 있다는 것을 보여 준다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 보실리카 타시치 박사(분자 유전학)는 “노화는 알츠하이머와 여러 치명적 뇌 질환의 핵심 요인”이라며 “이번 연구는 어떤 뇌세포가 노화에 가장 큰 영향을 받는지를 보여 준다”고 말했다. 또 “이번 연구로 작성한 뇌 질환 지도는 노화가 뇌에 미치는 구체적 영향을 파악할 수 있게 할 뿐만 아니라 노화 관련 뇌 질환에 대한 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.