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뇌의 비밀을 푸는 거의 모든 방법

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뇌의 비밀을 푸는 거의 모든 방법

2015.10.18 18:00
[표지로 읽는 과학] 사이언스, 명왕성의 '맨 얼굴' 공개
네이처 제공
네이처 제공
이번 주 ‘네이처’는 인간의 뇌 모양을 벽면에 잘게 이어붙인 모습을 표지에 담았다. 인간과 침팬지는 유전자가 98% 이상 동일하지만 사고 능력엔 큰 차이를 보인다. 이 차이는 바로 ‘뇌’에 있다.

 

러셀 포드락 미국 스탠포드대 심리학부 교수팀은 인간의 뇌를 완벽히 이해하기 위한 신경과학자들의 노력을 소개하는 리뷰논문을 발표했다.

 

과학자들이 뇌에 접근하는 방식은 다양하다. 뇌 자체를 미시적 세계로 보고 뉴런과 신경전달물질에 주목하면서 이로 인해 나타나는 행동이나 질환을 이해하려한다. 최근에는 분자 수준의 변화를 뇌 전체에서 측정해 해석하려는 뇌 검사법도 활발히 진행되고 있다.

 

대표적인 도구로는 양전자방출단층촬영(PET)을 들 수 있다. 뇌 속 포도당에 방사성 동위원소를 결합한 후, 뇌의 어느 부분에서 포도당이 활발히 사용되고 있는지 파악하는 것이다. 뇌파검사(EEG)도 자주 쓰인다. 뇌의 활동으로 인해 발생한 전류를 분석하는 방법으로 특이한 뇌파를 찾아내 뇌신경계 질병을 진단하는 기본 검사법이다.

 

기능성자기공명영상(fMRI)촬영도 자주 쓰인다. 강력한 자기장을 이용해 몸속을 촬영하는 방법으로 뇌 조직의 단면까지 볼 수 있다는 장점이 있다. 과학자들은 뇌 검사 결과로 알아낸 분자생물학적 현상을 수학적으로 모델링해 ‘뇌가 어떻게 일하는지’를 알아낸다.

 

다만 러셀 교수는 “최근 뇌 연구의 재현가능성에 대한 문제들이 제기되고 있는 만큼, 연구그룹 사이에 서로의 자료를 상호교환해 검증하려는 노력이 필요하다”고 지적했다. 해결법으로 제시한 사례로는 ‘휴먼 커넥톰 프로젝트(Human Connectome Project·HCP)’을 꼽을 수 있다.

 

HCP는 세계 뇌과학자들이 참여해 2005년 출범한 프로젝트로 전자제품 회로도처럼 뇌의 구성요소인 신경세포와 뇌 부위 간 연결 관계에 대한 총체적인 ‘뇌신경 연결지도’를 그리겠다는 공동연구다.

 

사이언스 제공
사이언스 제공

이번 주 ‘사이언스’ 표지엔 ‘어둠의 천체’로 불리는 명왕성이 주인공으로 등장했다. 9년 6개월 간의 항해 끝에 명왕성과 1만2500km 떨어진 최근접점을 통과한 ‘뉴호라이즌스호’가 7월 14일 보내온 영상과 데이터를 분석한 결과가 이번 주 사이언스에 발표됐다.

 

여기에는 메탄과 질소 안개로 뒤덮였던 명왕성의 ‘맨 얼굴’이 담겨있었다. 연구진은 명왕성이 여전히 지각변동이 활발한 ‘젊은’ 행성이라고 말했다. 움푹 패인 크레이터 자국만 무수할 것이라는 예측과 달리 얼음에 뒤덮인 거대한 산과 빙하, 얼어붙은 질소로 이뤄진 ‘스푸트니크 평원’ 등 다채로운 지형을 갖고 있는 것으로 나타났다.


또 ‘어둠의 천체’라는 별명과 달리 전체적으로 밝은 아이보리 색을 지닌 것으로 밝혀졌다. 하트 무늬처럼 보이는 명왕성의 ‘톰보 영역’은 메탄과 일산화탄소 얼음으로 이뤄져 있으며 핑크색처럼 보이기도 한다는 사실도 알아냈다.

 

명왕성에서는 지구처럼 푸른 하늘을 볼 수 있다는 사실도 밝혀졌다. 명왕성 주위에 푸른 색 연무층이 둘러져 있는 모습이 나타났는데, 연구진은 명왕성의 대기 중에 ‘톨린’이라는 붉은 색 입자, 질소, 메탄 등이 태양의 자외선에 의해 산란되며 지구의 하늘처럼 푸른색으로 보이게 되는 것이라고 설명했다. 

 

한편 명왕성의 위성인 ‘카론’의 상세한 모습도 함께 공개됐다. 카론에서는 대기가 발견되지 않았지만 깨끗한 얼음물이 존재할 가능성이 나왔다. 또 지구의 위성인 달처럼 불균일한 지각 구조에 크레이터를 갖고 있는 모습이 확인됐다.

 

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