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[NEWS-김태 교수] 뇌활동에서 리듬을 찾다
작성자 관리자 작성일 2017-03-29

인간의 뇌는 약 860억개의 신경세포로 이뤄져 있다. 올해 세계 인구가 75억명이라고 하니 우리 뇌에는 세계 인구의 12배에 가까운 신경세포가 살고 있다는 의미다. 이렇게 많은 뉴런이 어떻게 조직화돼 감각, 운동, 사고, 감정을 통합해 기능하는지 불가사의한 일이다.

 

1920년대 독일 예나대의 정신과 의사인 한스 베르거는 세계 최초로 인간의 뇌에서 일어나는 전기적 작용을 실시간으로 기록하는 뇌파 측정기를 개발했다. 후두엽에서 생기는 알파파’, 깊은 수면 중 발생하는 델타파와 렘수면에서 생기는 세타파’, 각성 시기에 뚜렷한 베타파’, 선택적 집중 과정에 나타나는 감마파에 이르기까지 다양한 뇌 활동의 리듬이 밝혀졌다.

 

여기서 감마파 영역의 뇌 활동은 인지기능뿐만 아니라 여러 가지 정신질환과도 관련돼 있어 주목할 만하다. 감마파는 대뇌피질의 억제성 신경세포흥분성 신경세포의 상호작용에서 발생하며, 특히 억제성 신경세포의 기능이 떨어질 때 생성 능력이 감소한다. 뇌 과학은 억제성 신경세포가 정상적으로 작동해야 뇌세포들이 일제히 억제되고 일제히 활성화되는 동기화가 가능하다는 사실을 밝혀냈다.

 

 

필자는 이런 관점에서 전두엽 아래쪽의 기저전뇌에서 특정 억제성 세포군이 대뇌피질의 감마파를 조절하는 데 결정적인 역할을 한다는 것을 밝혀낸 바 있다. 오케스트라처럼 대뇌피질의 신경세포가 리듬을 이뤄 작동하도록 돕는 지휘자 신경세포가 존재하는 것이다.

 

미국 매사추세츠공대(MIT) 리후에이 차이 박사팀은 최근 광유전학을 이용해 치매 치료 가능성을 실험했다. 기억을 담당하는 해마부위의 억제성 신경세포에 빛에 반응하는 단백질 채널로돕신을 발현시킨 뒤 40의 빛으로 자극을 준 것이다. 예상대로 뇌파에서 40의 리듬이 증가하는 소견이 발견됐고, 치매 유발물질로 알려진 아밀로이드 베타단백질은 유의미하게 감소했다.

 

더 흥미로운 사실은 뇌 속에서 이물질을 제거하는 미세아교세포가 함께 활성화됐고 이 세포가 다량의 아밀로이드 베타 단백질을 포식하고 있는 것이 포착된 것이다. 연구팀은 여기서 멈추지 않고 외부 조명으로 40의 뇌파 리듬을 주면 어떤 결과가 나오는지 실험해 보기로 했다. 실험 생쥐를 40로 깜빡이는 조명을 설치한 상자 안에 두고 하루 1시간씩 일주일간 노출시키는 실험을 수행했다. 이 실험에서도 같은 결과가 나왔다. 아직 낙관하기에는 이르지만, 뇌 리듬을 활용해 치매를 비롯한 신경정신과 질환의 치료에 한 걸음 다가갈 수 있는 가능성을 엿본 것이다.

 

뇌파 리듬은 사람과 첨단 공학기술을 연결해 주는 매개체로 이용되기도 한다. , 뇌파 리듬을 분석해 어떤 행동을 하려는지, 어떤 말을 하려는지 미리 알아낼 수도 있다. 이런 기술을 응용해 뇌와 기계 또는 뇌와 컴퓨터를 직접 연결해 작동시키는 첨단 기술이 개발되고 있다.

 

 

드라마나 영화에서 심전도가 1자를 그리면서 소리를 내는 장면으로 죽음을 표현하는 것을 흔히 본다. 하지만 심전도가 정상이라도 뇌파가 리듬을 보이지 않고 일자를 그린다면 의학적으로는 뇌사의 증거로 판단한다. 어쩌면 우리는 삶과 죽음을 구별하는 중요한 단서를 리듬에서 찾고 있는지도 모른다. 리듬은 시간이라는 변수와 반복성을 주요 요소로 갖고 있다. 다시 말해 시간 축을 향한 반복적인 활동이 바로 건강의 지표일 수 있는 것이다. 우리의 심장과 뇌가 그러하듯 외부 조건의 변화에도 리듬을 잃지 않고 조화롭게 반응할 수 있을 때 비로소 건강하다 할 수 있음을 잊지 말아야 하겠다.

 

[출처: 서울신문에서 제공하는 기사입니다.] http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20170221029008#csidx7057a15931aca79bcdeeea66d0fc7bb