구글 이미지 인식 딥러닝 인공지능(AI), 종양 식별 가능

구글의 이미지 인식하는 AI로 종양의 돌연변이를 확인할 수 있다는 연구결과가 발표되었다. 2종류의 폐암을 97%의 정확도로 판별할 수 있게 되었다고 한다. 미래에는 인공지능과 인간 병리학자의 협업으로 더 나은 의료를 받을 수 있다고 예상된다.

구글의 이미지 인식 딥러닝 인공지능 AI로 암과 종양의 식별이 가능하다

'Nature Medicine'에 발표된 연구에 따르면 뉴욕대학교(NYU)의 연구원들은 구글의 기존 딥러닝 알고리즘을 재교육하여 주요 2종류의 폐암을 97%의 정밀도로 판별할 수 있게 되었다. 이런 종류의 인공지능은 이미지로 얼굴, 동물, 물체 등을 식별하는 구글의 온라인 서비스에 사용되는 것과 동일한 기술을 사용하고 있다.

인간 병리학자들은 사진으로 종양을 식별하기 위해 엄청난 훈련을 받는다. 이번의 NYU의 신경회로망은 지금까지 병리학자가 할 수 없었던 방법도 학습했다고 한다. 1장의 사진에서 각 종양에 유전자 변이가 대량 발생하고 있는지 여부를 확인하였다. 이에 대한 논문저자 Aristotelis Tsirigos는 이번 인공지능이 인간 의사만큼 뛰어나다는 것보다 새로운 통찰력을 제공할 수 있다는 점이 중요하다고 말했다.

이번 연구를 위해 Tsirigos의 연구팀은 구글의 알고리즘이 먼저 1000 종류의 물체를 식별하도록 훈련했다. 'Inception v3'라는 오픈소스 알고리즘을 사용하였다. 암 조직과 건강한 조직의 이미지는 'The Cancer Genome Atlas (TCGA)'가 공개하는 환자의 조직 샘플 라이브러리에서 확보하였다. 이를 통해 얻은 수십만장의 암 조직의 이미지를 알고리즘에게 보여주었다.

Inception가 암 세포를 99%의 정확도로 식별할 수 있게 되자, 다음 단계로 선암종(Adenocarcinoma, LUAD)과 편평세포암종(squamous cell carcinoma, LUSC)의 2종류의 폐암을 구별하도록 학습시켰다. 두 종류는 모두 가장 많이 발병하는 폐암이다. 현미경으로 보면 비슷하지만 치료법이 다르다.

시리고스 연구팀은 다시 TCGA 데이터를 이용하여 Inception에 슬라이드 사진과 함께 각각의 종양의 유전자 프로파일을 주었다. 새로운 이미지로 실험을 실시했는데, 어떤 이미지에 암 조직이 나타나고 있는지를 식별할 뿐만 아니라 특정 조직 샘플의 유전자 변이도 식별 할 수 있었다.

연구팀은 인공지능을 훈련시키기 위해 인간 병리학자의 도움을 구했었다. 처음에는 프로젝트 참여를 두려워했으나 협력자를 찾는 것은 쉬웠다. 의사들은 Inception이 무엇을 할 수 있는지 궁금해 하였다. 병리학자들은 폐암뿐만 아니라 자신들의 프로젝트를 해결할 방법도 궁금해했다.

저자 시리고스는 인간 의사를 기계로 완전히 대체할 수는 없으리라고 말했다. 기계는 간단한 문제에 대응하고 병리학자들은 더 깊은 문제에 대응할 수 있다. 물체 인식을 기계에 맡겨도 인간만이 할 수 있는 의료범위는 충분히 남아있다.

출처 : Wired, GOOGLE AI TOOL IDENTIFIES A TUMOR'S MUTATIONS FROM AN IMAGE

발췌 : In new research published today in Nature Medicine, scientists at New York University re-trained an off-the-shelf Google deep learning algorithm to distinguish between two of the most common types of lung cancers with 97 percent accuracy. This type of AI—the same tech that identifies faces, animals, and objects in pictures uploaded to Google’s online services—has proven adept at diagnosing disease before, including diabetic blindness and heart conditions.

논문 : Nature Medicine, Classification and mutation prediction from non–small cell lung cancer histopathology images using deep learning

Abstract : Visual inspection of histopathology slides is one of the main methods used by pathologists to assess the stage, type and subtype of lung tumors. Adenocarcinoma (LUAD) and squamous cell carcinoma (LUSC) are the most prevalent subtypes of lung cancer, and their distinction requires visual inspection by an experienced pathologist. In this study, we trained a deep convolutional neural network (inception v3) on whole-slide images obtained from The Cancer Genome Atlas to accurately and automatically classify them into LUAD, LUSC or normal lung tissue. The performance of our method is comparable to that of pathologists, with an average area under the curve (AUC) of 0.97. Our model was validated on independent datasets of frozen tissues, formalin-fixed paraffin-embedded tissues and biopsies. Furthermore, we trained the network to predict the ten most commonly mutated genes in LUAD. We found that six of them—STK11, EGFR, FAT1, SETBP1, KRAS and TP53—can be predicted from pathology images, with AUCs from 0.733 to 0.856 as measured on a held-out population. These findings suggest that deep-learning models can assist pathologists in the detection of cancer subtype or gene mutations. Our approach can be applied to any cancer type, and the code is available at https://github.com/ncoudray/DeepPATH

커피 마시면 알츠하이머, 파킨슨 병의 발전 가능성을 감소

일반적으로 마시는 커피가 알츠하이머 병과 파킨슨 병의 발전 가능성을 감소시킬 수 있다는 연구결과입니다. 새로운 연구에 따르면 커피를 마시면 알츠하이머와 파킨슨 병이 발생하는 것을 막을 수 있다고합니다.

건강에 미치는 커피의 영향에 대한 기존 연구와 비슷한 결과입니다. 안좋으리라는 선입견과 달리 커피는 건강에 좋은 효과를 많이 가집니다. 특히 블랙커피의 건강상 잇점은 분명해 보입니다.

커피를 마시면 알츠하이머와 파킨슨 병의 발전 가능성을 감소시킨다

논문 초록에 의하면 '커피 섭취는 알츠하이머병(AD)와 파킨슨병(PD)의 발생 위험을 감소시킨다. 하지만 커피가 인간의 신경보호를 하는 메커니즘은 완전하게 이해하지 못했다'고 하네요.

연구팀은 라이트 로스트, 다크 로스트, 카페인 없는 다크 로스트의 3가지 커피로 조사하였습니다. Mancini 박사는 "카페인을 제거한 다크 로스트는 초기 실험에서 동일한 효능을 보였습니다. 그래서 우리는 보호효과가 카페인 때문이 아니라는 것을 관찰했습니다."

Mancini 박사는 커피콩 로스팅 과정의 결과로 등장하는 페닐인단(phenylindanes)으로 알려진 화합물 그룹을 확인했습니다. Phenylindanes은 알츠하이머 병과 파킨슨 병에 공통적으로 나타나는 단백질 조각인 '아밀로이드 베타 및 타우(beta amyloid and tau)'를 막거나 억제하는 유일한 화합물이었습니다.

출처 : University Health Network. "Drinking coffee may reduce your chances of developing Alzheimer's, Parkinson's." ScienceDaily
Summary: A new study suggests drinking coffee may protect you against developing both Alzheimer's and Parkinson's disease

논문 : Ross S. Mancini, Yanfei Wang, Donald F. Weaver. 'Phenylindanes in Brewed Coffee Inhibit Amyloid-Beta and Tau Aggregation'. Frontiers in Neuroscience

Abstract :Coffee consumption has been correlated with a decreased risk of developing Alzheimer’s disease (AD) and Parkinson’s disease (PD), but the mechanism by which coffee may provide neuroprotection in humans is not fully understood. We hypothesized that compounds found in brewed coffee may elicit neuroprotective effects by inhibiting the aggregation of amyloid-beta (Aβ) and tau (AD) or α-synuclein (PD). Three instant coffee extracts (light roast, dark roast, decaffeinated dark roast) and six coffee components [caffeine (1), chlorogenic acid (2), quinic acid (3), caffeic acid (4), quercetin (5), and phenylindane (6)] were investigated for their ability to inhibit the fibrillization of Aβ and tau proteins using thioflavin T (ThT) and thioflavin S (ThS) fluorescence assays, respectively.
 ... (중략) ...
While the neuroprotective effect of coffee consumption is likely due to a combination of factors, our data suggest that inhibition Aβ and tau aggregation by phenylindane 6 (formed during the roasting of coffee beans, higher quantities found in dark roast coffees) is a plausible mechanism by which coffee may provide neuroprotection. The identification of 6 as a dual-inhibitor of both Aβ and tau aggregation is noteworthy, and to our knowledge this is the first report of the aggregation inhibition activity of 6.

아들 딸 출생 비율? 아버지 유전자로 결정된다

남자 여자 성별 결정은 아버지 염색체에서 결정됨을 알고 있다. 이번 연구는 성별 결정이 아니라, 아기가 출생할 때 아들 딸 비율 즉 남녀 비율이 아버지 유전자에 의해 결정된다는 내용이다. 성별 결정이 아니라 비율이 남성 유전자에 영향을 받는다는 의미이다.

수백년의 가계도를 연구한 결과 남성 유전자가 아들 또는 딸을 결정하는 역할을 함을 알 수 있었다. 남자들은 부모에게서 아들이나 딸 중에 어느 성별을 더 많이 낳는 경향인지를 물려받는다. 즉 형제가 많은 남자는 아들을 가질 가능성이 높고, 자매가 많은 남자는 딸을 가질 확률이 높다.

아들 딸 출생 비율? 아버지 유전자로 결정된다

뉴캐슬 대학교에서 수천명의 가정을 대상으로 연구하였다. Corry Gellatly의 연구에 의하면 남성이 부모로부터 더 많은 아들 혹은 더 많은 딸을 갖는 경향을 물려받는다고 한다. 많은 형제들을 가진 남자가 아들을 가질 가능성이 더 높은 반면, 많은 자매들을 가진 남자는 딸을 가질 가능성이 더 높다. 이번 연구는 북미와 유럽에서 1600년부터 927개의 가계도로 556387명의 사람들에 대한 정보를 조사하여 얻은 결과이다.

남자가 X염색체 또는 Y염색체를 전달하느냐에 아기의 성별이 결정된다. X염색체는 엄마의 X염색체와 결합하여 여자아이를 만들고 Y염색체는 엄마 염색체와 결합하여 남자아이를 만든다.

뉴캐슬 대학교의 연구는 한 남성의 정자가 더 많은 X염색체를 포함하고 있는 또는 Y염색체를 포함하고 있는지를 아직 발견되지 않은 유전자가 통제하고 있다고 제안한다. 즉 Y정자를 더 많이 가진 남성의 숫자와 X정자를 더 많이 가진 남성의 수의 비율이 매년 태어나는 아이들의 남녀성별 비율에 영향을 미친다.

X와 Y 염색체 비율을 조절하는 유전자는 세 가지 조합이 가능하다. mm의 남자는 아들을 더 많이 낳고, mf는 같은 비율, ff의 남자는 딸을 더 낳는다. 자세한 내용은 아래 과학사이트 원문이나 논문을 참조하면 된다. 다만 이러한 세 가지 경우가 있기에 평상시에는 남녀 비율이 유지되고 전쟁 후에는 아들이 많이 태어난다. 남녀 비율 유지는 위 그림이 어느 정도 설명하고 있다.

그러면 전쟁 후에 소년이 더 많아지는 이유는 무엇일까. 쉽게 말해 전쟁으로 남자가 죽으면 확률적으로 남자 아이를 낳을 남자가 많아지기 때문이라고 한다. 1차 세계대전이 끝난 후 영국에서 여자아이 100명 당 남자아이는 102명이었다. 형제가 많은 남자이든 자매가 많은 남자이든 전쟁에서 죽는 비율은 같다고 보면 전쟁 후에는 결국 형제가 많은 남자의 비율이 높아진다. 남자가 적어지면 형제가 많은 남자가 상대적으로 많이지고 결과적으로 아들이 많이 태어난다는 의미이다. 

이에 대해 몇가지 경우의 예로 설명해보려고 했는데, 글을 쓰면서 다시 생각해보니 논리의 오류가 있어보여 덧붙이지 못했습니다. 아래 출처의 글이나 논문을 읽고 이에 대해 더 잘 이해가 되신 분은 댓글로 설명해주면 좋겠습니다.

출처 : Newcastle University. (2008, December 12). Boy Or Girl? It's In The Father's Genes. ScienceDaily

Summary : A study of hundreds of years of family trees suggests a man's genes play a role in him having sons or daughters. Men inherit a tendency to have more sons or more daughters from their parents. This means that a man with many brothers is more likely to have sons, while a man with many sisters is more likely to have daughters.

논문 : Gellatly et al. Trends in Population Sex Ratios May be Explained by Changes in the Frequencies of Polymorphic Alleles of a Sex Ratio Gene. Evolutionary Biology

Abstract : A test for heritability of the sex ratio in human genealogical data is reported here, with the finding that there is significant heritability of the parental sex ratio by male, but not female offspring. A population genetic model was used to examine the hypothesis that this is the result of an autosomal gene with polymorphic alleles, which affects the sex ratio of offspring through the male reproductive system. The model simulations show that an equilibrium sex ratio may be maintained by frequency dependent selection acting on the heritable variation provided by the gene. It is also shown that increased mortality of pre-reproductive males causes an increase in male births in following generations, which explains why increases in the sex ratio have been seen after wars, also why higher infant and juvenile mortality of males may be the cause of the male-bias typically seen in the human primary sex ratio. It is concluded that various trends seen in population sex ratios are the result of changes in the relative frequencies of the polymorphic alleles of the proposed gene. It is argued that this occurs by common inheritance and that parental resource expenditure per sex of offspring is not a factor in the heritability of sex ratio variation.

맹장, 파킨슨병의 잠재적인 출발점

파킨슨병의 원인에 대한 연구이다. 약간 당황스럽게도 맹장이 파킨슨병의 잠재적인 출발점으로 확인된다는 논문이 발표되었다. 몇몇 외국 과학사이트에서 동시에 이슈로 올라오고 있다.

맹장이 파킨슨병의 잠재적인 출발점으로 확인되다

이번 연구에 의하면 맹장은 질병과 연관된 단백질의 저장고 역할을 하며 맹장 절제술은 파킨슨병 발병 위험을 줄여준다고 한다. 인생의 초기에 맹장을 제거하면 파킨슨 병에 걸릴 위험을 19-25%까지 감소시킨다고 한다.

출처 : ScienceDaily, Van Andel Research Institute. "Appendix identified as a potential starting point for Parkinson's disease: Appendix acts as a reservoir for disease-associated proteins; appendectomy lowers the risk of developing Parkinson's."

Summary: Removing the appendix early in life reduces the risk of developing Parkinson's disease by 19 to 25 percent, according to the largest and most comprehensive study of its kind. The findings solidify the role of the gut and immune system in the genesis of the disease, and reveal that the appendix acts as a major reservoir for abnormally folded alpha-synuclein proteins, which are closely linked to Parkinson's onset and progression.

논문 : Science Translational Medicine, Bryan A. Killinger, ... "The vermiform appendix impacts the risk of developing Parkinson's disease."

Abstract : The pathogenesis of Parkinson’s disease (PD) involves the accumulation of aggregated α-synuclein, which has been suggested to begin in the gastrointestinal tract. Here, we determined the capacity of the appendix to modify PD risk and influence pathogenesis. In two independent epidemiological datasets, involving more than 1.6 million individuals and over 91 million person-years, we observed that removal of the appendix decades before PD onset was associated with a lower risk for PD, particularly for individuals living in rural areas, and delayed the age of PD onset. We also found that the healthy human appendix contained intraneuronal α-synuclein aggregates and an abundance of PD pathology–associated α-synuclein truncation products that are known to accumulate in Lewy bodies, the pathological hallmark of PD. Lysates of human appendix tissue induced the rapid cleavage and oligomerization of full-length recombinant α-synuclein. Together, we propose that the normal human appendix contains pathogenic forms of α-synuclein that affect the risk of developing PD.

인간 망막, 실험실에서 만들다 색각장애 녹내장 치료 가능성

실험실에서 인간 망막을 만드는데 성공했다. Color vision에 대해 이해도가 높아질 것이다. 색각장애와 녹내장 치료에 새로운 가능성이 생겼다고 한다. 일반적으로 망막은 아기가 태내에 있을 때 발달하므로 생성과정을 관찰, 연구하기는 어렵다. 존스 홉킨스 대학교 연구자들은 지금까지 힘들다고 여겨졌었던 망막 형성을 해냈다. 이번 연구결과는 색각장애나 녹내장 치료에 크게 도움이 될 것으로 보인다.

연구팀 Kiara Eldred에 의하면, 삼차원 장기 '망막 오가노이드 organoid'를 만들기 어렵고 완성까지 몇년이 걸렸다고 한다. 미성숙 망막세포를 오가노이드로 만들려면 1년 걸리고, 세포가 망막 알가노이드로 성장한지 몇 주 되면 아주 조금 안정되지만 최초 일주일은 매일 살펴주어야 한다. 운이 좋으면 세포를 태내 아기가 갖는 3차원 구조로 성장시킬 수 있다.

인간 망막, 실험실에서 만들다 색각장애 녹내장 치료 가능성

Eldred와 Bob Johnston는 파리의 시각에 대해 연구하고 있었다. 그러나 동물 마다 몇가지 색을 지각하는지는 다르다. 예를 들어 쥐는 빨강을 지각할 수 없다. 즉 인간 색각이 어떻게 발달하는가를 알기 위해서는 인간 망막을 실험실에서 만들 필요가 있다. 그래서 인간 망막을 성장시키는 연구를 시작했다.

태아의 몸속에서 우선 발달하는 것은 푸른색을 지각하는 세포이고 다음에 붉은색과 녹색을 지각하는 세포가 발달한다. 동물을 대상으로 한 연구로부터 색을 지각하는 추상체의 발달에는 갑상선 호르몬의 기능이 관계하고 있음을 알고 있었다. 그래서 연구자들은 시험관 안에서 발달한 세포에 갑상선 호르몬을 주었는데 갑상선 호르몬이 주어진 오르가노이드는 붉은색, 초록색을 지각하는 추상체가 더 많이 만들어졌다다.

그 후 갑상선 호르몬이 색각을 만드는 트리거가 되고 있음을 수년에 걸쳐 확인했다. 그러나 왜 추상체가 녹색과 붉은 지각만을 더 발달시키게 되는지는 밝혀지지 않았다.

어떻게 색각이 발달하는가에 대한 이해는 색각 장애나 황반변성 치료에 도움이 되리라 생각된다. 연구자는 이번 연구의 목표에 대해 "1순위는 색각 장애의 사람들에게 색각을 되찾아 주는는 것"이라고 말하였다. 이번 연구가 기존 색각장애 연구를 가속화시키리라 보고 있다. 또다른 목표는 녹내장, 황반변성 같이 실명하게 만드는 병의 연구에 도움이 되는 것이다.

출처 : www.npr.org  Human Retinas Grown In A Dish Reveal Origin Of Color Vision
        science.sciencemag.org  Thyroid hormone signaling specifies cone subtypes in human retinal organoids

인간 게놈에 들어간 바이러스가 마약 중독과 상관 관계 있다

마약 중독이 고대에 외부에서 인간 게놈(유전체)에 들어간 바이러스과 상관 관계가 있다는 연구결과가 발표되었습니다.

인간 게놈에는 사실 외부에서 혼입된 바이러스가 일정 부분 관여하고 있으며 게놈의 일부로서 유전되고 있습니다. 레트로 바이러스에서 유래한 것으로 보이는 외래성의 게놈 배열은 "내생 레트로 바이러스"라고 불리며 인간 뇌에도 큰 영향을 주고 있다고 생각되고 있습니다. 그런데 내재성 레트로 바이러스가 마약 중독과 상관 관계가 있다는 연구 결과가 보고되었습니다.

인간 게놈 중에는 아주 오랜 옛날에 침입하여 이후 유전되어 온 내재성 레트로 바이러스가 산재하고 있습니다. 많은 내재성 레트로 바이러스는 모든 인간에게 같이 유전되고 있지만 일부 내재성 레트로 바이러스는 게놈에 대한 혼입 비율에 개인차가 있다고 합니다.

옥스퍼드 대학교과 아테네 대학교가 공동으로 실시한 연구에서는 레트로 바이러스의 일종인 'HERV-K HML-2(HK2)'이 도파민 방출과 관련하는 유전자(RASGRF2) 근처에 존재하면 약물 중독자가 되기 쉽다고 합니다. 깊은 상관 관계가 있음이 발견되었습니다.

인간 게놈에 들어간 바이러스가 마약 중독과 상관 관계 있다

연구팀은 영국과 그리스에서 C형 간염 및 에이즈에 감염된 피실험자를 대상으로 게놈의 HK2의 오염 상태를 분석했습니다. 피실험자들이 질병에 감염된 경로는 약물 주사이며 모두 약물 중독에 빠진 적이 있는 사람들입니다. 일반적으로 RASGRF2 유전자의 근처에 HK2가 존재하는 비율은 5~10%라고 하는데, 약물 중독된 피험자를 대상으로 한 분석에서는 통상의 2배에서 3배 비율로 RASGRF2 유전자의 근처에 HK2가 존재했다고 합니다. 연구팀은 RASGRF2 유전자의 근처에 HK2가 존재하는 것과 약물 중독 사이에 유의한 상관 관계가 있다고 생각하고 있습니다.

연구를 지휘한 옥스퍼드 대학교의 Aris Katzourakis 교수는 "아직까지는 사람은 각각 개인 차이를 보이는 레트로 바이러스가 인체에 어떤 영향을 미치고 있는지 모르는 것이 많았습니다. 이번 연구는 HK2가 인간의 특징에 영향을 미치고 있음을 세계 최초로 제시했습니다"라고 말하였습니다.

그동안 '인간의 내재성 레트로 바이러스가 병을 일으키는 요인이 아닌가'라는 지적은 있었지만, 내재성 레트로 바이러스는 무해하다는 설이 일반적이었습니다. 내재성 레트로 바이러스가 인간 게놈에 혼입된 것은 현대인이 탄생하기보다 오래 전 일이에 '약물 중독이기에 HK2가 RASGRF2 유전자의 가까이에서 늘었다'라고 생각할 수 없습니다.

많은 사람의 내재성 레트로 바이러스는 다수의 사람들에서 공통적으로 존재하는 반면에, HK2에 대해서는 게놈으로 혼입에 개인차가 있다고 합니다. 인간 내재성 레트로 바이러스는 자기 복제를 목적으로 숙주인 인간이 전달하는 복제 신호를 이용합니다. 그 때 근처에 존재하는 게놈의 발현과 기능에 영향을 줄 수 있기에, HK2의 혼입은 근처의 게놈 전사에 큰 영향을 주게 됩니다. 연구팀은 HK2가 인체에 미치는 영향을 보다 깊이 연구하면 약물 중독 치료제 개발에 도움이 될 수 있으리라 밝혔였습니다.

출처 : sciencedaily.com 'Evidence that addictive behaviors have strong links with ancient retroviral infection'
논문 : Human Endogenous Retrovirus-K HML-2 integration within RASGRF2 is associated with intravenous drug abuse and modulates transcription in a cell-line model. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201811940

인간 뇌에 AI(인공지능)를 접속시키려는 스타트업 Neuralink by 엘론 머스크

인간의 뇌에 인공지능 AI를 직접 접속시키는 것을 목표로 하는 새로운 스타트업 기업 Neuralink를 엘론 머스크가 설립하려 합니다. 엘론 머스크는 예전부터 인공지능의 가능성에 주목하여 AI와 인간의 융합에 관심을 가져왔습니다. 이제는 인간 뇌에 AI를 접속하는 기술을 개발하는 기업의 설립을 발표했습니다.

인간 뇌에 AI(인공지능)를 접속시키려는 스타트업 Neuralink by 엘론 머스크

머스크는 Neuralink에 단지 자금을 지원한 것이 아니라 주도적으로 일하고 있습니다. AI를 인간에 활용하기 위한 기술을 개발하려 합니다. Neuralink는 캘리포니아에 거점을 두고 뇌와 관련된 병의 치료에 관심을 두고 있습니다. 그리고 장기적으로는 인간과 AI의 하이브리드를 실현하려 합니다.

그동안 머스크는 급격히 발전하는 AI에 대해 기대와 우려를 동시에 보여주었습니다. 머스크는 인공지능이 곧 인간의 능력을 넘어설 것이기에 AI의 능력에 맞서려면 인간 지원자의 뇌에 AI를 포함시켜 능력을 향상시켜 컴퓨터에 대응할 필요가 있다고 주장합니다. Neuralink는 그러한 기술을 실현하기 위해서 설립된 기업입니다.

Neuralink는 캘리포니아에서 의학 연구기업으로 등록을 마쳤으며 이미 관련 학술분야의 저명한 과학자를 고용하였습니다. 향후 테슬라와 SpaceX가 했던 것처럼 안전성을 입증하기 위한 워킹 샘플을 제시할 예정입니다. AI을 이용한 컴퓨터를 뇌에 접속하여 간질, 파킨슨병에 대처하는 것이 우선적인 목표로 하고 있습니다.

몸을 따뜻하게 하는 목욕과 사우나는 운동만큼 건강에 유익

신체를 따뜻하게 덮히는 목욕이나 사우나는 운동과 마찬가지로 건강에 유익하다고 연구결과가 보고되었습니다. 당뇨병 환자의 치료법으로도 효과적일 가능성이 있습니다. 온천을 즐겨본 사람은 그 효과를 잘 아실겁니다. 욕조에 몸을 완전히 담그거나 사우나로 몸을 녹이는 것은 운동과 마찬가지로 건강에 효과적이라는 과학연구 결과가 속속 나오고 있습니다.

경험적으로 온천욕이 건강에 효과적이라고 생각되어 왔습니다. 그러나 과학 실험을 수반하는 연구는 그다지 진행되지 않았습니다. 몸을 따뜻하게 하면 건강에 도움이 된다는 사실이 최근 다양한 연구로 밝혀지고 있습니다.

The effect of passive heating on heat shock protein 70 and interleukin-6: A possible treatment tool for metabolic diseases?, Temperature, 2017

몸을 따뜻하게 하는 목욕과 사우나는 운동만큼 건강에 유익

Loughborough 대학교 연구팀은 뜨거운 목욕이 혈당 조절과 에너지 소비에 미치는 영향을 조사했습니다. 실험에서는 14명의 남성 피실험자가 참여하였습니다. 40도 욕조에서 1시간 있는 것과 1시간 자전거 타기를 하는 2가지 행동을 한 후, 연소된 열량을 측정하고 이후 24시간 후의 혈당치를 측정하였습니다. 결과적으로 더 많은 칼로리를 소비한 것은 자전거 타기였습니다. 1시간 목욕에 의해서 연소된 열량은 약 140kcal로 30분 걷기의 효과 밖에 안되었지만, 혈당치에 관해서는 목욕 후가 자전거 보다 최대치가 10% 낮게 나왔습니다.

연구팀의 다른 연구에서는 목욕 등으로 정기적으로 몸을 녹이는 반복적인 '수동적 가열(Passive Heating)'에 의해서 면역력이 향상되는 것으로 드러났습니다. 병이나 감염으로부터 몸을 지키는 항염증 반응의 정도를 간접 가열과 운동에 대하여 비교한 결과 간접 가열에 의해서 얻을 수 있는 항염증 반응은 운동 후와 같은 수준이었습닏. 반복적으로 몸을 덮히기는 2형 당뇨병과 같은 장기적인 질환에서 발생하는 만성적 염증을 줄이는 효과가 있음을 시사하고 있습니다.

사우나의 나라인 핀란드에서는 2015년에 자주 사우나를 하는 남자는 수동적 가열 때문에 심장 혈관 기능을 개선하여 심장 발작이나 뇌졸중 발병 위험을 줄일 수 있다는 연구결과를 발표하였습니다. 또한 2016년에는 오리건 대학교의 연구팀에 의해 '정기적인 온욕은 혈압을 낮추는 효과가 있다'라는 연구결과가 발표되었습니다. 이후 다른 연구에서는 간접 가열을 받으면 혈관을 팽창시키고 혈압을 낮추는 인자인 일산화질소의 농도가 상승된다는 사실이 발견되었습니다. 2형 당뇨병에서는 일산화질소의 수용 능력이 저하하는 것이 알려져 있습니다. 수동적 가열이 혈압을 낮추는 메커니즘이 간접 가열에 의한 일산화질소의 농도 상승이었습니다.

누구나 'Super Memory 초기억력'을 연습하여 얻을 수 있다

자신의 뛰어난 기억력을 가지고 경쟁하는 기억력 대회에 출전하는 선수들도 다른 운동선수들과 똑같이 매일 몇시간씩 훈련을 하고 있습니다. 기억력이 아주 뛰어난 경우에 'Super Memory 초기억'이라 말하기도 합니다. 그런데 최근 기억력 대회 선수들의 뇌를 조사한 연구결과가 있습니다. 이에 따르면 일반인도 훈련으로 뛰어난 기억력을 얻을 수 있다고 합니다.

이번 연구는 네덜란드의 인지신경과학 분야 Martin Dresler 교수가 이끄는 팀이 진행하였습니다. 연구진에 따르면 일반인도 선수가 하는 기억 기술을 연습하면 기억력을 극적으로 향상시킬 수 있었습니다. 연구원들은 행동 테스트와 뇌 스캔을 조합하여 기억력 선수와 일반 사람들의 차이를 조사했습니다. 뇌 스캔을 실시하였더니 선수의 뇌가 보인 패턴은 일반인과 달랐습니다. 일반인이 기억 기술로 몇주일 훈련하였더니 기억력이 극적으로 향상되었습니다. 훈련 후에는 일반인의 뇌 반응 패턴이 기억력 선수와 비슷해졌습니다.

논문: Mnemonic Training Reshapes Brain Networks to Support Superior Memory, Dresler, Martin et al., Neuron, v93, 1227-1235

누구나 'Super Memory 초기억력'을 연습하여 얻을 수 있다

과거 연구에서도 어떤 특정 기술이 뇌를 바꾼다는 결과가 있었습니다. 이번에도 기억력 대회에 출전하는 최고 선수들은 어떤 기술을 사용하고 뇌를 어떻게 바꾸는지 밝히고자 하였습니다. 우선 23명의 선수를 연령, 성별, IQ 정보를 참조하여 일반인 그룹과 비교하였습니다. 아무 것도 하지 않거나 기억 작업을 하고 있는 두 가지 상태에 대해 뇌 스캔을 실시했습니다. 결과에 따르면 특정 뇌 부위의 차이는 없었지만, 평소와 기억할 때 모두에서 기억력 선수들의 뇌의 연결성이 일반 사람들과 크게 달랐습니다. 하드웨어에는 차이가 없었지만 다른 무언가 미묘한 차이가 발생하고 있었습니다.

뇌 검사 후에 연구원들은 기억 훈련 경험이 전혀 없는 51명의 피실험자를 3개 그룹으로 나누었습니다. 그룹 1에는 선수들이 하는 훈련을 시키고 그룹 2에는 다른 기억력 훈련을 하였고 그룹 3에는 훈련을 전혀 시키지 않았습니다. 그룹 1의 사람들은 하루에 30분씩 6주 동안 훈련 받았습니다. 어느 특정 장소를 떠올리고 그곳에 기억하고 싶은 것을 배치하는 기억법을 훈련받았습니다. 아주 오래된 기술이지만 여전히 많은 선수들이 사용하고 있습니다. 그룹 2는 장기 기억에는 유효하지 않는 훈련을 받았습니다.

결과적으로 그룹 2와 그룹 3의 기억력은 변화하지 않았지만, 그룹 1의 사람들의 기억력은 6주 사이에 극적으로 향상되었습니다. 뇌에 구조적 변화는 나타나지 않았지만 평소와 기억할 때의 연결 패턴은 선수들과 비슷해졌습니다. 흥미로운 점은 단지 기억력이 좋아졌다는 사실만이 아니라 뇌의 패턴이 선수와 비슷해졌다는데 있습니다.

하루 10시간 앉아 있고 운동 부족이면 세포가 노화한다는 연구 결과

캘리포니아 대학교 샌디에고(UC샌디에고) 의대 연구팀이 진행한 최근 연구 결과입니다. 하루 10시간 이상 앉아 있우며 운동 부족이면 세포가 노화한다고 합니다 하루 중 앉아 있는 시간이 길면서 그다지 운동도 하지 않는다는 사람은 그렇지 않은 사람보다 생물학적 나이가 8세 가량 높았다고 합니다. 이번 연구의 조사 대상은 '고령의 여성'이므로 남자와 젊은 여성도 같은 경향이 나올지는 아직 모른다고 합니다.

이번 결과는 학술지 American Journal of Epidemiology에 발표되었습니다.

Associations of Accelerometer-Measured and Self-Reported Sedentary Time With Leukocyte Telomere Length in Older Women, Am J Epidemiol (2017) 172-184; Published: 18 January 2017

하루 10시간 앉아 있고 운동 부족이면 세포가 노화한다는 연구 결과

조사 대상은 폐경 후 여성의 건강을 연구하는 프로그램인 '여성 건강 협회(WHI)'에 참여한 64세에서 95세까지의 백인 여성과 아프리카계 미국인 여성이었습니다. 총인원은 1481명으로 평균 연령은 79.2세였습니다. 연구에서는 실험참여자의 오른쪽 허리에 가속도계를 달아 '하루에 얼마나 앉아 있는가', '얼마나 운동하고 있는가'를 7일 동안 측정했습니다.

측정 결과에 따르면, 하루에 10시간 안팎(8.5시간~10.7시간) 앉아 있으며, 중간 강도 이상의 신체 활동(MVPA)이 40분 미만인 사람은 백혈구 텔로미어 길이가 짧았습니다. MVPA가 중앙값이었던 여자의 경우, 앉아 있는 시간과 텔로미어 사이에는 관련성이 없어보였습니다. 하지만 '그다지 운동을 하지 않는 여성의 경우에 앉아 있는 시간과 텔로미어의 길이 사이에는 관련성이 보인다'라고 합니다.

텔로미어는 염색체의 양쪽 끝을 보호하는 역할을 하고 있습니다. 세포가 노화하면 텔로미어의 길이는 짧아지고 염색체는 손상을 입게 됩니다. 늙은 세포에서는 텔로미어가 짧아지는 것으로 알려져 있습니다.

이번 논문 저자인 Aladdin Shadyab 박사는 '이번 연구로 앉아 지내는 생활 습관이 세포의 노화를 앞당긴다는 것을 알 수 있었습니다. 달력의 나이와 생물학적 연령과 반드시 일치하지는 않습니다'라고 말했습니다. 향후 남성이나 젊은 여성에 대해서도 조사를 진행할 예정이라고 합니다.

임신하면 여성 뇌에 변화가 생겨 어머니로서의 힘이 강해진다는 연구결과

네이쳐 뉴로사이언스에 논문이 게재되고 사이언스 매거진에도 소개된 최신 연구결과입니다. 여성은 임신하면 호르몬 균형이 크게 변동하며 신체에도 변화가 있는 것으로 알려져 있었습니다. 그런데 이에 그치지 않고 뇌에도 변화가 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 네이처 논문 제목은 '임신은 인간 뇌 구조를 오래동안 변화시킨다'이며, 사이언스 메거진의 기사 제목은 'Pregnancy resculpts women’s brains for at least 2 years'입니다.

논문: Pregnancy leads to long-lasting changes in human brain structure, Nature Neuroscience (2016) doi:10.1038/nn.4458

임신하면 여성 뇌에 변화가 생겨 어머니로서의 힘이 강해진다는 연구결과

이번 연구는 네덜란드 라이덴 대학교 신경과학자 Elseline Hoekzema와 스페인 바르셀로나 대학 연구팀이 진행한 결과입니다. 연구팀은 여성 25명에 대해서 임신 전과 출산 후에 3주에서 수개월 동안 2차례의 뇌 스캔을 실시하였습니다. 이와 동일한 간격으로 부인이 초산을 하는 아버지 19명, 아이 없는 남자 17명, 임신 경험이 없는 여성 20명도 스캔을 하여 비교 분석하였습니다. 뇌 회백 질량의 변화를 조사했습니다.

결과에 따르면 임신한 여성만이 회백질과 해마의 용량이 줄어든 것으로 나타났습니다. 임신을 할 때 자연 임신이나 체외 수정의 여부와는 상관 없이 일관되게 나타났습니다. 따라서 MRI스캔을 실시하여 여성이 임신했는지를 100% 예측하는 것이 가능했다고 합니다.

엄마가 된 25명 중에 이후에 다시 임신하지 않은 11명을 대상으로 2년 후에 다시 MRI스캔을 실시하였습니다. 이 결과 해마의 용량은 회복하고 있었지만 회백질의 용량은 감소한 상태를 유지했습니다. 즉 2년이라는 장시간이 지나자 어느 정도 회복하였지만 여전히 뇌 상태를 조금 달랐다는 의미입니다.

또한 출산 후 어머니들에게 자신의 어린이를 포함하여 아이들의 사진을 몇장 보여주면서 뇌 기능을 MRI스캔으로 확인하였습니다. 자기 아이의 사진을 보았을 때는 회백질의 잃어버린 뇌 영역이 강한 신경 활동을 보였습니다. 자신의 아이를 볼 때 뇌 반응이 다르다는 것입니다.

이번에 회백질의 감소가 예상된 영역은 사회적 인지를 담당하는 영역입니다. 하지만 해마 용량 감소를 다 합쳐도 기억력 감퇴나 인지 기능 저하와 같은 안좋은 영향은 나오지 않았습니다. 연구팀은 불필요한 시냅스를 제거하고 신경 네트워크의 효율을 높이고 있는 것이 아닐까 생각하고 있습니다.

이번 연구에서는 임신한 여성의 뇌에 장기적인 변화가 있다는 증거를 최초로 제시하였습니다. 추가적인 연구가 필요하기는 하지만, 어쨋든 아이를 낳으면 여자의 몸과 뇌는 변화하여 어머니가 되는데 도움이 된다는 연구결과입니다.

임신 기간 비타민D 결핍증이 자폐증 발병과 관련되었다는 연구결과

임신 기간 중의 비타민D 결핍증이 태내에 있는 아기의 자폐증 발병 확률과 관련되어 있다는 최신 연구결과입니다. 호주의 Queensland Brain Institute(QBI)에서 발표한 논문입니다.

임신 기간 비타민D 결핍증이 자폐증 발병과 관련되었다는 연구결과

QBI의 McGrath 교수와 네덜란드 에라스무스 의학센터(Erasmus Medical Cente)의 Henning Tiemeier 박사를 포함한 연구팀이 발표한 연구결과에 따르면, 임신 20주에 들어선 임신부의 비타민D 수준이 낮은 상태에 있다면 태어난 아이가 6살이 되었을 때에 자폐증이 될 가능성이 높다고 합니다. 맥그라스 교수는 "임신 중의 엽산 섭취가 태아의 이분척추(Spina bifida) 발생률을 저하시키는 것과 마찬가지로, 임신 중에 비타민D 보충제를 섭취하는 것은 자폐증 발생률을 저하시킬 가능성이 있습니다"라고 말하였습니다.

이번 연구는 약 4200명의 산모 혈액 샘플을 조사해서 이뤄진 결과이며, 공중 위생의 관점에서도 중요한 의미를 갖고 있습니다. 비타민D는 뼈를 강하게 하는 기능이 있다고 알려져 있으며 뇌의 성장에도 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 비타민D는 태양빛을 쬐어서 얻을 수 있지만 식품이나 보충제로 섭취하는 것도 가능합니다.

맥그라스 교수는 "임산부가 햇볕을 받는 것은 피부암의 위험이 있어 권장하지 않지만 저가로 구입하기 쉬운 비타민D 보충제로 자폐증 발병률을 예방할 수 있을 것입니다"라고 말하였습니다. 아마도 자외선으로 인한 피부암 발병률이 높은 호주의 경우에서는 더욱 유용하겠습니다.

논문: Gestational vitamin D deficiency and autism-related traits: the Generation R Study, Molecular Psychiatry advance online publication 29 November 2016

노화에 의해 인지 기능이 약해진만큼 창조성은 향상할 수 있다

사람이 나이가 들면서 노화가 되는 것은 자연 현상이겠죠. 이렇게 노화되면서 인지 기능이 약해지면 주의를 어지럽히거나 주제와 관련없는 정보가 머리 속에 들어가기 쉽다고 합니다. 그러나 이러한 일종의 지적으로 느슨해지는 현상이 오히려 창조성이나 문제 해결 능력을 높일 수 있다는 연구 결과가 발표되었습니다. 나이가 들수록 두뇌는 인지 제어가 느슨하게 되지만 반면에 창조성이 높고 상식에 얽매이지 않는 문제 해결을 잘할 가능성이 있다는 내용입니다.

노화에 의해 인지 기능이 약해진만큼 창조성은 향상할 수 있다

학술지 'Trends in Cognitive Sciences'에 발표된 논문에서 나이 든 두뇌는 인지기능 저하에 의한 특성으로 인해 더 현명한 결정을 할 수 있다고 합니다. 따라서 두뇌 회전이 빠르지는 않지만 현실세계에서 또다른 유리한 점이 있다고 말합니다. 인지 기능에 관한 데이터를 조사한 연구팀은 노화에 따른 능력의 저하는 분명히 있지만 이것은 일종의 양날의 칼이라는 사실을 발견했습니다.

젊은 두뇌는 엄격한 인지 제어에 능하였습니다. 다시 말하면 마음을 차분히 가라앉히고, 특정 목적을 위하여 과제에 집중을 잘하며, 뇌 속의 여러가지 처리를 잘 하였습니다. 예를 들어 복잡한 카페에서도 책을 읽을 수 있는 것도 이러한 제어 능력 덕분입니다.

하지만 노화와 함께 이러한 인지 제어는 조금씩 약해집니다. 뇌가 정보 처리를 하다가 주의를 어지럽히는 사안이나 본론과 상관없는 정보가 들어오면 이를 막지 못합니다. 그런데 약해진 기능 덕분에 학습 능력과 문제 해결 능력을 높아지는 경우도 있다고 말했다. 가령 노인들은 관계 없어 보이는 정보를 모아서 연계시키는 능력이 높다고 합니다.

척수 손상에도 뇌의 명령을 전달하여 걸을 수 있게 하는 기술

두뇌에 칩을 삽입하여 뇌가 보내는 신호를 컴퓨터로 받아 신체의 다른 부위로 전달하는 기술입니다. 이러한 연구는 예전부터 여러 연구팀에 의해 진행되어 왔습니다. 최근 소식에 의하면 뇌와 척수에 삽입한 장치를 이용하여 척수 손상으로 하반신 불수가 된 원숭이가 걸을 수 있게 하였다고 합니다.

취리히 공과대학교의 Grégoire Courtine 교수가 이끄는 연구팀이 척수가 손상된 원숭이를 걷는 실험을 성공시켰습니다.

논문: A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates, Nature 539, 284–288 (10 November 2016)

척수 손상에도 뇌의 명령을 전달하여 걸을 수 있게 하는 기술

Courtine 교수 팀은 뇌의 신호를 척수가 손상된 부분을 우회하여 하체에 전달하는데 성공했습니다. 구체적으로 말하면 운동을 조절하는 대뇌 피질에 100 개의 전극을 넣고 그 전극에 연결된 장치를 사용하여 뇌에서 전달되는 신경 신호를 컴퓨터로 전송하였습니다. 컴퓨터는 수신된 신호를 디코딩하고 뇌가 다리에 어떤 움직임을 지시하는지 읽어 내었습니다.

이후 컴퓨터는 디코딩된 정보를 척수의 바로 아래에 묻힌 신경 자극 장치로 전송합니다. 이러한 장치는 척수에 연결되어 컴퓨터로부터 수신한 정보를 척수에 전달합니다. 이렇듯 척수의 손상된 부분을 우회하여 뇌의 신호를 신체 아래로 전달하여 원숭이를 걷게 할 수 있었습니다. 이번 시스템의 이름은 Brain-spine Interface라고 하네요.

이번 연구는 척수 손상 부분을 우회하여 신호를 보내어 보행이 가능하도록 만든 세계 최초 연구라고 합니다. 그러나 저자인 Courtine 교수는 인간에게 적용하려면 추가 실험과 연구가 필요하다고 하네요. 당연한 말이겠죠. 동물 실험을 통해 추가적으로 성능을 개선하고 모르던 문제점을 밝혀내면 점차 인간에게도 적용할 시기가 찾아올 것입니다.

체내 시계는 산소 농도로 리셋 된다

이스라엘 연구팀이 산소 농도의 변화에 의해서 하루의 생체 리듬(서캐디언 리듬)이 초기화하는 것을 발견했습니다. 산소 농도를 저하시켜서 실험쥐의 시차가 완화시킬 수 있었습니다. 연구원들은 생체 리듬에 영향을 주는 요소로서 빛의 양, 음식, 산소 농도가 중요한 역할을 하는 것을 발견했습니다.

보통 사람들은 시차를 강하게 경험하기 전에는 일주기 생체 리듬이 얼마나 자신의 생활에 영향을 미치는지 알기 힘듭니다. 이번 연구에 의하면 시차로 너무 졸립다면 신선한 공기를 마시면 좋다고 합니다.

체내 시계는 산소 농도로 리셋 된다

이스라엘 연구팀은 식사, 체온 변화, 산소가 생체 리듬을 조절하는지 조사했습니다. 논문에 따르면 연구원들은 세포 속의 산소 농도를 단지 3퍼센트, 하루 2번 변화를 주었는데 쥐 세포의 일주기 생체 리듬을 조정할 수 있음을 발견했습니다. 산소 농도 변화에 의해서 세포는 리셋되어 새로운 주기에 맞출 수 있다는 뜻입니다.

연구원들은 다음에는 고산소 레벨이 생체 리듬에 어떤 영향을 미치는지 조사하겠다고 합니다. 산소가 생체 시계에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것은 시차 해소만이 아니라, 심혈관 질환, 수면 장애, 다른 건강 문제에 대해서도 중요한 도움이 되리라 생각하고 있습니다.

항생제가 효과 없는 공포의 슈퍼박테리아를 죽이는 새로운 방법

항생제가 효과 없는 슈퍼박테리아에 대한 보고가 최근 증가하고 있습니다. 영국 정부에서 발표한 보고서에 따르면, 2050년에는 슈퍼 세균이 3초마다 한 사람을 죽이는 수 있다고 합니다. 내성을 가진 슈퍼 박테리아에 대항하기 위하여 새로운 항생 물질의 개발도 이루어지고 있습니다. 하지만 아래 논문에서는 전혀 다른 접근법으로 슈퍼박테리아에 대항하는 기술을 개발하고 있습니다.

논문: Combating multidrug-resistant Gram-negative bacteria with structurally nanoengineered antimicrobial peptide polymers, Nature Microbiology 1, Article number: 16162 (2016)

항생제는 인간의 수명을 크게 늘리는데 기여한 20세기 최고의 발명품 중의 하나입니다. 그러나 요즈음은 페니실린의 발견자인 알렉산더 플레밍이 노벨상 수상 연설에서 말했던 "무지한 인간이 세균을 죽이는데 충분하지 않은 양의 약을 복용함으로써 세균에 저항력을 부여할 위험이 있습니다"라는 말이 현실로 다가오고 있습니다. 항생제가 듣지 않는 슈퍼박테리아에 대한 보고가 증가하고 있습니다.

박테리아는 번식 속도가 빠르고 공격력을 남긴 채 약점을 제거하고 진화하기 때문에 항생 물질은 본질적으로 더 강한 박테리아를 만들게 됩니다. 또한 현재 효과를 발휘한 항생제라도 몸에 들어온 해로운 세균을 죽이면서 세균의 주위에 있는 인간의 건강한 세포까지 손상을 미친다는 결점이 있습니다. 위장 내에는 소화를 돕거나 면역계를 강화하거나 등 몸에 좋은 영향을 미치는 세균도 많이 존재하지만 항생 물질은 이들 세균이 번식하는 환경을 파괴합니다.

항생제가 효과 없는 공포의 슈퍼박테리아를 죽이는 새로운 방법

멜버른 대학교의 박사 과정에 있는 Shu Lam는 이러한 상황을 감안하여 항생제를 사용하지 않고 슈퍼박테리아를 죽이는 기술을 만들어 냈습니다. Lam가 고안한 방법은 세균에 생물 물리학상 스트레스를 주어 '자살하게' 하는 것입니다. 이러한 방법이라면 슈퍼 세균을 죽이고도 주변의 건강한 세포에 손상을 입히지 않습니다.

Lam은 2개의 아미노산(펩티드)으로 구성된 폴리머를 묶어 특수한 나노 입자를 만들었습니다. 별 모양을 한 이 입자가 세균의 세포막을 뚫고 최종적으로 파괴한다고 합니다. 2종류의 폴리펩티드를 합하여서 만든 나노 입자는 1개의 폴리펩티드를 사용할 때와 다른 특성을 얻는다고 합니다.

이번에 발표된 기술은 아직 쥐를 대상으로 진행한 연구결과입니다. 6종류의 슈퍼박테리아에 대해서 실험하였는데 현재 슈퍼박테리아는 이 방법에 대해서 저항성을 갖지 못했습니다. 임상 시험을 할 때까지에는 추가적인 실험이 필요하지만, 어쨋든 슈퍼박테리아에 대항할 수 있는 큰 가능성을 보여주었습니다.

현재 일반적으로 진행되고 있는 '새로운 항생 물질을 개발'하는 방법은 단기적 해결 수단은 될 수 있지만, 결국 악순환이 되어 슈퍼박테리아에 대항하기 위한 근본적인 방법이 될 수 없습니다. Lam의 방법은 실제로 슈퍼 세균에 대해서 효력을 발휘한다는 사실만이 아니라 지금까지와는 전혀 다른 혁신적 접근법이라는 점이 높이 평가되고 있습니다.

음악을 듣고 감동하고 소름돋거나 그렇지 않은 사람의 두뇌 차이

음악을 듣고 감동을 느꼈을 때에 소름이 돋는 일이 있습니다. 오싹한 느낌이 드는 것인데요. 논문에서는 심미적 반응(aesthetic responses)이라고 하는데요. 소리를 듣고 왜 소름이 끼치는지에 대한 이유는 오랫동안 논란이었습니다. 지금도 아직 자세한 메카니즘을 알 수 없습니다. 하지만 음악을 듣고 소름이 돋은 사람은 뇌의 특정 부분이 강화되어 있다는 사실이 실험에서 밝혀졌습니다.

음악을 듣고 감동하고 소름돋거나 그렇지 않은 사람의 두뇌 차이

서던캘리포니아 대학교의 대학원생인 Matthew E. Sachs가 하버드대학교에서 진행했던 연구입니다. 음악을 듣고 소름이 돋은 순간에 뇌에 어떤 변화가 일어나고 있는지 조사했습니다. 일반적으로 음악을 듣고 소름이 돋은 사람은 전체의 3분의 2에서 절반이라고 알려져 있었습니다. 삭스는 먼저 200명 이상을 대상으로 온라인 설문 조사를 하여, 소름이 돋은 사람과 그렇지 않은 사람을 골라냈습니다.

실험에서는 음악으로 소름이 돋은 10명과 돋지 않는 10명으로 그룹을 나눈 다음에 자신의 마음에 드는 곡을 들려주었습니다. 그리고 음악을 듣고 있을 때의 뇌 상태를 MRI로 조사하고 확산텐서영상(DTI)을 촬영하였습니다. 이를 통해 각각의 그룹이 음악을 들었을 때의 뇌 상태의 차이에서 소름이 돋을 때의 뇌의 변화를 찾았습니다.

결과에 따르면 소름이 돋은 그룹의 피실험자는 뇌 속에 있는 소리를 처리하는 부위(superior temporal gyrus)와 감정과 관계된 곳으로 여겨지는 부위(insula and medial prefrontal cortex) 사이에 많은 연결이 나타났습니다.

즉 청각에 관계하는 부분과 감정에 관련된 부분 사이의 강한 관계가 있으면 음악을 들었을 때에 깊은 감동을 받게된다고 합니다. 다만 일반적인 추위를 느꼈을 때 일어나는 머리털이 서는 현상이 왜 음악을 들었을 때에 일어나는가라는 근본적인 질문에 대한 답변은 아직 불분명합니다.

삭스는 "음악을 들으면서 소름이 돋는 사람과 그렇지 않은 사람의 뇌에서 차이가 발견하였지만, 이러한 차이가 선천적인 것인지 후천적인 것인지는 아직 모릅니다. 실험에서 나타난 사실은 음악을 듣고 소름이 돋거나 그렇지 않는 이유를 뇌에서 찾았다는 것 뿐입니다"라고 말하고 있습니다.

참조 : Brain connectivity reflects human aesthetic responses to music, Social Cognitive & Affective Neuroscience, (2016) volume 11, issue 6, page 884-891.

운동이 노화를 지연시킬 수 있나?

노화와 운동의 관련성을 조사한 최신 연구가 발표되었습니다. 이에 따르면 다양한 종류의 운동이 세포의 노화를 지연시키는 효과가 있다고 합습니다. 인간의 몸을 구성하는 세포의 나이를 알기 어렵습니다. 또한 사람과 세포의 나이가 일치하지 않는 경우가 많습니다. 현재 생물학적 연령을 측정할 때 세포의 텔로미어 길이를 재는 방법을 이용합니다. 세포가 얼마나 작동하는지를 재는 것이고 실제로 몇살이냐를 측정하는 것은 아닙니다. 세포가 앞으로 얼마나 기능하게 될지 측정하는데 유용합니다.

논문: Movement-Based Behaviors and Leukocyte Telomere Length among US Adults, Medicine＆Science in Sports＆Exercise (MSSE), v47, (2015) p2347.

운동이 노화를 지연시킬 수 있나?

텔로미어는 DNA 끝에 붙어 있는 작은 모자나 두껑 같은 것입니다. 세포 분열과 복제를 할 때에 DNA를 보호하는 역할을 한다고 알려져 있습니다. 세포가 노화되면 텔로미어는 자연스럽게 짧아지게 됩니다. 따라서 이것이 짧아질수록 세포가 나이 들었다고 판단하게 됩니다. 최근 조사에 따르면 운동이 텔로미어의 감소 속도를 늦출 수 있다고 합니다.

이번 연구는 미국 정부 주도로 진행한 건강조사 National Health and Nutrition Examination Survey(NHNES)를 통해 모아진 데이터를 바탕으로 진행되었습니다. 혈액 샘플에서 측정한 백혈구의 텔로미어 길이와 설문 조사로 확인한 운동 습관의 관계성을 조사하였습니다.

20세에서 84세의 6500명의 데이터를 조사했습니다. 얼마나 운동하는지 여러 그룹으로 분류하였습니다. 지난 한달 동안 '웨이트 트레이닝을 했나, 걷기와 같은 쉬운 운동을 했나, 달리기와 같은 힘든 운동을 했나, 직장이나 학교까지 걷거나 자전거를 타는가'라는 4가지 질문에 대한 대답을 분석하였습니다. 그리고 이들의 텔로미어 길이를 조사하였습니다. 그러자 운동량과 텔로미어 길이에는 분명한 연관성이 있었습니다.

4가지 운동 중에 1개만 한 그룹은 어떤 운동도 하지 못한 그룹보다 극단적으로 짧은 텔로미어를 가진 비율이 3% 적었습니다. 마찬가지로 2개를 한 그룹은 전혀 안한 사람들보다 극단적으로 짧은 텔로미어를 가진 비율이 24% 적었습니다. 3가지 운동을 하는 사람들은 이러한 비율이 29% 감소하였고, 4가지 모두를 하는 사람은 비율이 59%나 감소하였습니다. 특히 이러한 경향은 40~65세의 중장년층에서 보다 두드러지게 나타났습니다.

저자인 Paul Loprinzi는 이번 발견에 대하여 단순히 관련성을 발견했을 뿐이라고 말합니다. 즉 운동이 텔로미어 감소를 늦춘 원인인지 불분명하며, 단순히 운동을 하는 사람의 텔로미어가 길다는 사실이 밝혀졌다고 말하였습니다. 이번 연구가 원인 관계를 확실히 밝인 것은 아니라는 의미입니다. 하지만 사실관계가 틀린 것은 아닙니다. 즉 과학적으로 원인을 다 밝히지는 못했다고는 하나, 운동을 하면 노화를 지연시키는 것은 사실일 듯 싶습니다.

아직 말할줄 모르는 아기가 큰소리로 웃는 이유는?

아직 언어를 알아듣지 못하고 말할줄 모르는 아기가 크게 웃는 이유는 무엇 때문일까요? 재미난 이야기를 알아듣지도 못하지만 반응을 하죠. 이렇게 타인과 교감하는 이유에 대한 조사결과가 있습니다.

아직 말할줄 모르는 아기가 큰소리로 웃는 이유는?

런던 대학교의 Caspar Addyman는 어린이에 관해 조사하고 있는 연구자입니다. 자신의 웹사이트 'babylaughter.net'에서 전세계 아기를 가진 1000명 이상의 부모부터 '언제/어디서/왜 아기가 웃었는가?'라는 설문조사를 하여 결과를 분석하였습니다.

조사결과에 따르면 아기가 처음으로 미소 즉 웃는 얼굴을 보인 시기는 생후 6주 무렵이었습니다. 처음으로 웃음을 시작하는 시기는 생후 3개월 반에서 1년 사이였습니다. 이렇게 소리를 내어 웃게 되는 시기는 걷거나 말하기 이전부터입니다. 세계적으로도 Peekaboo(까꿍놀이, 아기 앞에서 얼굴을 가렸다고 까꿍하면서 손을 펴는 행위)가 아기를 웃기는 가장 확실한 방법이었습니다. 간지럼에 의해서 웃게 되었다는 부모도 많았습니다.

또한 아기가 웃으려면 다른 누군가와 함께 있을 때나 다른 누군가가 웃고 있을 때가 많았다고 합니다. 신체적 자극만으로는 불충분했고 사람들이 왔다갔다 하는 것으로도 부족했습니다. 어른이 이러한 일들을 해주었을 때에 가능했습니다. 누군가 자신에게 자극을 준다는 사실이 중요한가 봅니다.

아기는 누군가 넘어지는 것을 보는 것보다 자신이 넘어졌을 때 웃기 쉬웠습니다. 주위 사람들이 슬프거나 불쾌하거나 놀라는 경우보다 행복한 때에 웃기 쉬웠습니다. 또한 여자보다 남자 쪽이 약간 웃기 쉽다는 결과도 나오고 있습니다. 다만 성별에 상관 없이 어머니와 아버지를 비교하면 비슷하게 웃는답니다.

주말 늦잠은 살찌기 쉬운 체질을 만들어 심혈관 질환, 당뇨병 위험성 증가

주말에는 점심 무렵까지 자고 싶은 사람이 있습니다. 하지만 기상시간이나 수면주기가 매일 다르면 신진대사 기능에 문제가 일어나기 쉬우며 살찌기 쉬운 체질이 된다고 합니다.

과거 연구에서 수면시간 부족하면 건강에 여러가지 안좋다는 사실이 밝혀졌었습니다. 이번 연구에서는 불규칙한 수면으로 인해 신진대사 기능에 문제가 발생한다는 사실이 밝혀졌습니다. 휴일 밤 늦도록 깨어 있거나 매일 수면시간이 일정치 않은 사람은 인슐린 저항성이 생기고 BMI 값이 높아지며 대사기능에 문제가 일어나기 쉽다고 합니다. 또한 불규칙적인 수면 생활을 오래 계속하면 심장병, 당뇨병 등의 장기적인 질병이 생기기 쉽습니다.

주말 늦잠은 살찌기 쉬운 체질을 만들어 심혈관 질환, 당뇨병 위험성 증가

피츠버그 대학교 연구팀은 수면시간이 건강에 미치는 영향을 알아보기 위하여 중년층 447명을 대상으로 건강 상태, 수면 사이클, 식사 등을 조사하였습니다. 피실험자는 신체 움직임을 모니터링하는 밴드 모양의 가속도계 'Actiwatch-16'을 24시간 붙여서 7일 동안의 수면시간을 정확히 기록할 수 있었습니다.

논문: Social Jetlag, Chronotype, and Cardiometabolic Risk, The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, v100, (2015)

실험결과에 의하면 평일과 휴일의 수면시간이 똑같은 사람은 한명도 없었습니다. 모두에게서 '사회적 시차(social jet lag)'라는 현상이 있었습니다. 피실험자의 85%는 휴일에 평일보다 늦게 일어나는 경향이 있었습니다. 휴일과 평일의 기상시간의 차이는 평균 44분이었습니다. 피실험자 중에는 평일 수면 부족을 보충하기 위해서 휴일에는 2~3시간을 더 잔다는 사람도 있었습니다.

평일과 휴일의 수면 패턴이 다르면 체내 시계에 잘못되어 신진대사 주기가 다른 신체주기와 어긋나 버립니다. 예를 들어 세포의 지방 축적, 장의 영양소 흡수, 간과 췌장의 인슐린 분비 기능과 어긋나게 됩니다. 그래서 이러한 활동은 모두 주기적인 리듬으로 움직이고 있는데 신진대사 사이클만 달라서 문제가 생깁니다. 결과적으로 살찌기 쉬운 체질이 된다고 합니다.

또 평일과 휴일의 수면시간 차이, 즉 사회적 시차(social jet lag)가 벌어질수록 대사증후군 관련 질병이 생기기 쉬워집니다. 혈액 중의 지방량이 늘어나고, 인슐린 저항성에 생기기 쉬우며, 허리 주위가 두꺼워지거나 혈압이 오르며, 좋은 콜레스테롤 수치가 낮아지는 문제가 생깁니다. 이러한 사회적 시차를 없애려면 수면주기를 일정하게 유지하는 것만이 아니라 운동을 하고 칼로리와 알코올 섭취량에 주의해야 합니다.

규칙적으로 잠을 자면서 운동, 식습관에 신경을 쓰면 더욱 건강해질 수 있습니다. 이미 다 아는 이야기이지만 이번 연구는 구체적으로 왜 주말에 늦게까지 자면 안되는지 자세히 설명하고 있습니다.