[과학향기]우주여행의 지름길, 웜홀(worm hole)

제 2270 호/2014-12-01

영화 ‘인터스텔라’가 폭발적 흥행 몰이를 하면서 웜홀(worm hole)이나 블랙홀(black hole), 상대성이론과 같은 물리학 용어들이 주인공 이름보다 흔하게 회자되고 있다. 그런데 우리에겐 ‘인터스텔라’의 쿠퍼(매튜 맥커너헤이) 이전에 그가 있었다, ‘도민준’!

지난해 장안의 화제였던 드라마 ‘별에서 온 그대’의 주인공 도민준(김수현)은 우주선을 타고 온 외계인으로 조선시대부터 수 백 년을 이 땅에 살고, 다시 돌아갈 시점에도 혜성으로 위장한 우주선을 이용할 계획이었으나 실패한다. 비극으로 끝날 뻔 했던 드라마는 도민준이 구닥다리 ‘기계’ 우주선을 이용하지 않고 자신의 별을 오갈 수 있는 ‘통로’를 찾아내 돌아오는 걸로 마무리된다. 드라마 속에서 명확하게 표현되진 않았지만 그 통로는 아마 ‘웜홀’일 것이다.

‘인터스텔라’ 이전에도 웜홀은 SF영화나 소설에서 우주여행을 설명할 때 자주 사용돼 왔다. 대표적인 것이 칼 세이건의 과학 소설 <콘택트>와 그를 바탕으로 한 조디 포스터 주연 동명의 영화다. 영화에서 조디 포스터가 외계 생명체와 접촉하는 방식은 바로 웜홀을 통한 시간 여행이었다. 그 밖에도 SF소설의 고전이자 스탠리 큐브릭의 영화 ‘2001 스페이스 오딧세이’의 결말 부분에도 주인공을 태운 캡슐이 웜홀을 통과한다. ‘스타트랙’, ‘스타게이트’, ‘바빌론5’와 같은 우주 공간을 다룬 SF영화나 드라마에서 웜홀은 우주 공간에서의 이동을 위한 필수 장치다.

웜홀(wormhole)은 공간에 나 있는 가상의 터널을 칭하는 용어다. 요즘은 드물지만, 예전에는 겉은 멀쩡한데 속에 벌레 구멍이 난 사과를 쉽게 볼 수 있었다. 마치 인간이 산에 뚫은 터널처럼 벌레가 사과 속을 파먹으며 지나간 자국, 웜홀이란 이름은 거기서 나왔다. 공간을 뚫어 만든 일종의 지름길인 셈이다. 하지만 웜홀은 사과 벌레 구멍이나 산에 뚫은 터널과 중요한 차이가 있다.

웜홀은 멀리 떨어진 두 공간에 중력을 가해 공간을 휘어지게 만들어 공간상의 한 지점과 다른 지점을 연결해주는 지름길이다. 이때 웜홀의 입구와 출구의 양쪽 끝만 기존 공간에 연결되어 있고 통로가 되는 중간 지점은 ‘다른’ 공간에 속해 있게 된다. 웜홀은 기존의 공간을 통과하지 않는 것이다. 만일 서울에서 부산까지 가는 웜홀이 만들어진다고 해도 육안으로 그 실체를 확인할 수 없다는 얘기다. 또 웜홀이 제거되고 나면 웜홀이 점유하고 있던 공간도 사라진다.

우주여행을 위해서 왜 웜홀, 그러니까 지름길이 필요한 걸까? 우주 공간의 장대함은 상상을 벗어난다. 지구에서 가장 가까운 달도 38만 km, 태양은 1억 5천만 km 정도 떨어져 있다. 우리 은하와 가장 가깝다는 안드로메다 은하는 200만 광년 거리다. 빛의 속도로 갈 때 200만 년이 걸린다는 뜻이다. 현재 가장 빠른 우주 탐사선의 속도는 시속 6만 km 정도. 우주선 탑승자가 냉동 상태로 이동한다고 해도 수 십 만 년의 세월을 견딜 수 있겠는가. 만에 하나 왕복 여행에 성공했다 하더라도 돌아왔을 때 지구의 문명이 어떠하리란 보장이 없다. 영화 ‘혹성탈출’에서 그러하듯 인간의 문명은 이미 붕괴하고 다른 생명체가 그 자리를 차지했을 수도 있다. 때문에 성간 여행을 꿈꿀 때 웜홀과 같은 지름길이 필요하다. 웜홀 같은 구조의 우주 지름길이 존재한다면 25 광년 떨어진 베가성까지 8시간 만에도 왕복할 수 있다.

웜홀은 미국의 이론 물리학자 존 A 휠러가 이름 붙인 것인데, 물리학자 킵손(Kip Steven Thorne) 박사가 ‘웜홀, 타임머신 그리고 약에너지 조건’, ‘시공간의 웜홀과 성간 여행에서의 유용성’과 같은 논문을 통해 웜홀의 가능성을 지지하는 논문을 발표하면서 부각됐다.

웜홀의 존재 가능성은 알베르트 아인슈타인이 1915년 발표한 일반 상대성 이론에 근거한다. 일반 상대성 이론은 주위의 시공간이 중력으로 굽어지는 개념을 도입했다. 이 이론은 블랙홀의 존재를 예언했고, 이후 이론의 발전과 간접적 관측을 통해 블랙홀의 존재를 인정하게 됐다. 그리고 이를 바탕으로 웜홀에 대한 이론이 서게 된 것이다.

웜홀을 이용한 우주여행은 가능할까? 현재 웜홀은 수학적으로만 존재한다. 또 웜홀이 존재한다고 해도 지속 시간의 문제, 안정성 문제 등 우주여행 통로로 사용하기에 적합지 않을 수 있다. 또 어떤 방식으로 통과할 수 있으며, 굽어진 공간을 통과할 때의 중력을 견딜 수 있는가 등도 문제다. 물론 웜홀의 존재도 확인되지 않은 상태에서 이런 상황을 예상해 보는 것은 모두 덧없는 일일 수 있다. 하지만 지구 밖, 우주를 꿈꾸는 것은 인간에겐 제어할 수 없는 꿈이 아닌가.

올해는 민간 우주여행의 원년이 되리란 전망이 있었다. 하지만 민간 우주 비즈니스 회사 미국 오비탈사이언스의 화물 우주선이 발사 6초 만에 폭발한 사고와 영국 버진그룹이 추진하던 민간 우주선 스페이스십2가 모하비 사막에서 폭발하는 사고가 연이어 발생하면서 장밋빛 전망은 흐려지고 있다.

우주에 가고 싶은 꿈만큼 여건이 준비되진 않은 것이다. 영화 ‘그래비티’가 보여준 것처럼 지구 밖에서 인간은 옷 하나 없이 정글에 던져진 아이처럼 무기력하다. 지구는 우주의 오아시스임이 분명하다.

그런데도 우리는 별을 꿈꾼다. 별에서 그대가 오기를, 또 우리가 별로 간 그대가 되기를. 웜홀을 자유자재로 제어하며 언제든 내키는 대로 수십만 광년의 거리를 한달음에 왔다 갔다 하는 인간을 말이다.

글 : 이소영 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기 

[과학향기][만화] 우황청심원은 시험의 긴장을 풀어줄 수 있나?

제 2259 호/2014-11-12

태연이 일 년에 딱 한 번 알람 없이도 침대에서 벌떡 일어나는 아침이 있으니, 바로 대학수학능력시험(이하 수능)을 치르는 날이다. 집 앞에 바로 고등학교가 있어, 수능 날이면 선배들을 응원하는 후배들의 어마어마하고 무시무시한 응원 소리와 북소리에 꿀 같은 아침잠을 포기할 수밖에 없는 것.

“아이고 깜짝이야! 아빠, 쿵쿵쾅쾅 지축을 울리는 이 북소리는 수능을 알리는 것인가요?”

“그래, 벌써 또 수능 날이네. 한 해가 참 빨리 간다.”

“제가 공부를 잘 못 하는 데다 별로 하고 싶지도 않고 잘할 자신도 없지만, 수능만은 꼭 잘 보고 싶거든요. 그래서 수능 날만 되면 마치 제가 입시를 치르듯 이상하게 떨리더라고요. 그래서 말인데요, 떨린 마음을 다잡고 두둑한 배짱으로 높은 점수를 얻으려면 우황청심원을 꼭 먹어야 하겠죠?”

“공부는 하기 싫고 시험은 잘 보고 싶다니, 참말로 도둑놈 심보가 따로 없구나. 어쨌거나 기왕 물어본 거 답은 해주마. 평소에 우황청심원을 가끔 먹어봤던 사람이 아니라면 차라리 먹지 않는 게 낫다는 게 아빠 생각이야. 잘못 먹었다간 오히려 낭패를 볼 수도 있거든.”

“네에? 제 친구 큰오빠가 그거 먹고 완전 시험 잘 봤다던데요?”

“물론 그럴 수도 있지. 우황청심원은 진정·안정 작용을 하는 한방 구급약인데, 열을 내리고 기혈이 잘 순환되게 도와주는 약재들로 구성돼 있단다. 그래서 수능을 볼 때처럼 극도로 긴장되는 순간에 마음을 편하게 만들어주는 역할을 하지. 하지만 좀처럼 흥분을 하지 않는 데다 열이 없는 체질의 학생이 마음을 가라앉히려 우황청심원을 먹었다간 오히려 졸음이나 무기력, 집중력 장애가 올 수도 있어요. 지나치게 마음이 평온해지는 거지.”

“헐, 정말요? 근데 자기한테 그 약이 맞는지 아닌지는 어떻게 알아요? 쉽게 알 수 있는 방법은 없어요?”

“수능은 정말 중요한 시험이잖니. 그러니까 가급적 한의원에 가서 의사의 의견을 꼭 물어보라고 권하고 싶구나. 체질에 따라서 우황청심원이 아니라 전혀 다른 처방을 받을 수도 있으니까 말이야. 그게 어렵다면 평소 모의고사 때 먹어보고 자신이 어떻게 반응하는지 관찰해 보는 것도 좋단다. 또 굳이 약을 먹지 않더라도, 감국차를 먹으면 눈이 맑아지고, 구기자차를 먹으면 안구 건조와 두통을 예방할 수 있고, 오미자차를 마시면 체력을 보강할 수 있으니까 꾸준히 이런 차를 마시는 것도 좋단다. 하지만 이도 저도 어렵다면 차라리 아침 식사와 간식에 신경을 더 쓰는 게 나을 것 같구나.”

“밥이랑 간식이 수능 보는 데 중요해요?”

“뇌에 영양을 공급하는 일이니까 당연히 중요하지. 소화가 잘 안 돼서 시험 중에 화장실에 갈까 봐 아예 아침밥을 먹지 않는 수험생도 있다고 하는데, 그다지 좋은 방법은 아니란다. 공복이 12시간 이상 계속되면 집중적 사고가 힘들어지거든. 두뇌의 유일한 에너지원인 포도당을 공급하기 위해서는 아침밥을 꼭 먹는 것이 좋아요. 포도당으로 분해되는 탄수화물을 비롯한 미네랄과 비타민이 풍부한 콩류, 두부, 생선이나 과일을 골고루 먹으면 더욱 좋지. 학습 능력은 당분을 섭취한 지 2시간 후에 가장 좋아지니까 시험 보기 약 2시간 전에 가볍게 아침밥을 먹으라고 권하고 싶구나.”

“음, 두 시간 전…, 꼭 기억할게요. 그리고 또요? 간식은 왜 먹으라는 거예요?”

“아침밥을 너무 많이 먹으면 혈액이 소화기관으로 몰려서 뇌가 둔해질 수 있으니까 아침밥은 가볍게 먹고, 대신 초콜릿이나 사탕, 바나나 같은 간식으로 꾸준히 뇌에 에너지를 공급해주라는 거지. 특히 초콜릿에 함유된 테오브로민이라는 성분은 정신을 안정시켜주고 뇌 활성화에도 큰 도움을 준단다. 또 따듯한 꿀물을 보온병에 담아뒀다가 조금씩 마시는 것도 좋아요. 실제로 명문대생들의 수능 체험기를 보면 초콜릿을 책상 위에 까두었다가 집중력이 떨어질 때마다 조금씩 먹었다는 등의 간식 활용법이 많이 나온단다.”

“와, 대박! 제 나이 아직 12세에 불과하지만, 미리 수능을 좀 보면 안 될까요? 배가 찢어지도록 초콜릿에 사탕에 바나나까지 호로록 호로록 먹을 수만 있다면 수능쯤은 기쁘게 치러볼게요!”

“아이고 내 딸아, 간식 먹을 생각에 어디 시험 문제나 풀 수 있겠냐? 암튼, 먹으면 좋은 음식 얘기는 여기까지 하고, 이제 가급적 안 먹는 게 좋은 음식을 알려주마. 먼저 커피는 피하는 게 좋아요. 안 그래도 심리적으로 불안한데, 커피 속 카페인이 방광을 자극해 자꾸만 화장실에 가고 싶어지면 그만큼 좋은 성적을 내기 힘들겠지? 그리고 간식으로 떡을 조금씩 먹는 경우도 있는데, 떡은 소화가 잘 안 되는 음식이라서 시험 컨디션을 망칠 수도 있으니 먹지 않는 게 좋아요.”

“와, 수능 시험 볼 때 신경 쓸 게 이렇게 많을 줄은 정말 몰랐어요. 이 모든 걸 다 알고 있는 아빠는 도대체 수능을 얼마나 잘 보신 거예요? 전국 1등? 2등?”

“아, 그, 그게…, 우리 때는 수능이 아니라 대입학력평가였고, 에…, 아빠가 그땐 이런 걸 잘은 몰랐었는데…. 그게 그러니까, 그땐 초콜릿이 너무 귀했을지도 모르고….”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기

[과학향기]손과 발이 찬 이유, 무엇 때문일까?

제 2255 호/2014-11-10

차가워진 바람에 알록달록한 수면 양말이 가게 진열대를 채운다. 부드럽고 따뜻해 겨울철이면 많은 사람들이 찾는 수면 양말. 특히 손과 발이 찬 사람에게는 연중 필수품으로 인기가 많다. 의학적으로 ‘수족냉증’이라 하는데 증상이 심한 사람은 한여름에도 수면 양말을 신는다. 겨울이면 증상이 악화되면서 마치 손과 발이 얼음처럼 차가워지는 사람도 많다.

■ 창백하고 하얀 손, 부러워 말자

수족냉증은 원인에 따라 세부질환을 나눈다. 그 중 ‘레이노 증후군’은 겨울철에 증상이 가장 뚜렷하다. 찬바람을 쐬면 손끝의 혈관이 급격히 수축하면서 혈액 부족으로 손이 하얗게 변한다. 파랗게 변하기도 하는데 피가 돌지 않으면서 혈액을 통해 받아야 할 산소가 부족해져서다.

정확한 진단은 찬물에 손을 담갔다가 꺼내 혈류의 변화를 살펴보는 레이노 스캔 검사로 한다. 혈액검사도 한다. 자가면역질환인 루프스나 류마티스 관절염 환자에게서 레이노 증후군이 많이 나타나기 때문이다. 병과 상관없이 나타나기도 하는데 심한 경우, 체내에서 혈관을 수축시키는 물질을 차단하는 약이나 혈관 근육을 느슨하게 하는 약을 먹으면 증상이 호전된다.

말초 혈관이 막혀도(말초 혈관 폐색) 수족냉증이 나타난다. 손보다는 다리가 차고 저리며 발등과 무릎 안쪽 맥박이 만져지지 않는 특징이 있다. 시간이 지날수록 혈관 주변의 신경과 조직이 괴사하기 때문에 조기 치료가 중요하다. 대표적인 원인은 동맥경화다. 당뇨나 고혈압, 고지혈증이 있는 사람이 손과 발이 저리면서 차가워진다면 전문의의 진단을 받을 필요가 있다.

막힌 부위가 넓지 않을 때는 바람이 들어가지 않는 의료용 풍선을 막힌 부위에 넣은 뒤 부풀게 하거나 금속 그물망을 넣어 막힌 부위에서 확장시켜 혈관을 뚫는다. 시술이 어려운 경우에는 아스피린이나 항혈전제로 굳은 피를 녹인다.

척추공협착증도 말초혈관폐색과 증상이 비슷하지만 혈관 문제가 아닌 신경 이상이 원인이다. 척추공은 척추 중간 중간에는 팔이나 다리로 가는 신경가지가 나오는 구멍이다. 척추공협착은 척추공이 좁아지면서 신경이 눌려 팔과 다리가 저리는 등의 통증이 생기는 병이다. 척추공에는 충격과 염증에 예민한 신경 세포들이 위치해 있다. 또 가느다란 인대가 거미줄처럼 엮여 있어 염증이 생기기 쉽다. 염증은 부기를 유발하는데 부기는 혈류의 흐름을 방해해 손과 발을 차게 한다.

두 병의 차이점은 운동 후 휴식을 취할 때 드러난다. 척추공협착증은 신경 이상으로 항상 손발이 찬데 반해 말초혈관폐색은 혈관 문제로 다리에 혈류량이 줄어드는 휴식기에는 증상이 잘 나타나지 않는다.

■ 손은 따뜻한데 머리는 차다고 말한다

신경 이상으로 수족냉증을 유발하는 대표적인 질환은 말초신경병증이다. 증상은 손발이 시리고 저리며 무딘 느낌이 드는 등 다양하다. 신경은 길이가 긴 곳부터 증상이 나타난다는 ‘길이 의존적 법칙’에 따라 발끝에서 시작돼 발목과 무릎까지 이어지고 손도 손끝에서 시작해 손목까지 증상이 나타난다.

하지만 막상 환자의 손과 발을 만져보면 따뜻한 경우가 많다. 혈류는 정상적이기 때문이다. 다만 뇌에서 감각을 인지하는 신경에 문제가 생겨 실제 손과 발이 따뜻해도 뇌가 차갑다고 인지하는 탓이다.

말초신경병증은 단독으로 발병하기보다 다른 병이 생기면서 함께 따라오는 경우가 많다. 그 중 많은 수가 요독증(소변으로 배출돼야 할 노폐물이 배설되지 못하고 체내에 축적되는 병)이나 당뇨 등 내과적 질환이다. 하지만 증상과 원인이 다양해 30% 정도는 초기에 정확한 원인을 찾지 못하는 것으로 알려졌다. 정확한 진단을 위해서는 신경 전도 검사와 근전도 검사로 신경 상태를 확인하고 혈액검사를 통해 원인이 될 수 있는 병을 찾는 방법으로 진행된다.

뇌의 감각 오류는 척수에 문제가 발생해도 나타난다. 감각수용체는 척수를 통해 대뇌로 전달되는데 척수에 염증이나 종양이 있으면 감각 인지에 이상이 생긴다. 증상은 신경병증과 마찬가지로 팔이나 다리가 시리고 저리는 것으로 시작해 나중에는 잘 걷지 못하거나 배뇨 장애 등도 나타난다.

■ 스트레스는 손발을 얼린다

병이 아닌데도 손과 발이 차다면 스트레스가 원인일 수 있다. 우리 몸은 흥분하거나 긴장하면 교감신경이 활성화되면서 손과 발끝의 혈관이 수축한다. 손과 발은 혈류양이 줄면서 자연스레 차가워지고 축축해진다. 면접이나 시험을 앞뒀을 때 손이 차가워지는 것과 같은 이유다.

스트레스의 종류는 다양하다. 긴장, 걱정과 불안, 짜증 등이 모두 스트레스다. 전문가들은 “수족냉증이 있는 사람 중에는 평소 긴장을 잘 하거나 잘 놀라고, 스트레스에 취약한 사람이 많다”며 “평소에 지금보다 긴장을 풀려는 노력과 함께 요가나 명상 등이 도움이 될 수 있다.”라고 조언했다.

수족냉증은 신체의 병 때문에 생기기도 하지만 의학적으로 마음의 병이 원인이 되기도 한다. 평소 손과 발이 차가운 사람이라면 병원을 찾기 전 마음의 여유부터 찾아보는 게 어떨까.

글 : 이화영 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기 

[과학향기]기억을 잃는다는 것

제 2244 호/2014-10-22

요즘 젊은 엄마, 아빠들은 휴가나 주말이 더 바쁘다. 아기에게 조금이라도 더 많이 보여주기 위해 국내외 곳곳을 누빈다. 울퉁불퉁한 유럽의 돌바닥에서도 유모차 끌기를 주저하지 않는다. 하지만 안타깝게도 아이들은 그 곳에 갔던 사실조차 기억하지 못한다. 정신분석학자 지그문트 프로이트가 말한 ‘아동 기억상실증’이다.

기억은 성인이 되서도 잃는다. 흔한 예가 만취 상태에서 한 말이나 행동을 기억하지 못하는 것. 술이 깬 뒤에 아무리 기억해 보려 애써 봐도 술자리의 시작만 기억날 뿐이다. 또 머리를 부딪치거나 충격적인 일을 겪었을 때, 알츠하이머와 같은 병으로 기억을 잃기도 한다.

기억 상실은 드라마나 영화 속 설정일 뿐 일상에서는 낯선 일이라고 생각했지만 알고 보면 우리에게 드문 일도 아닌 것이다. 그렇다면 우리는 살면서 얼마나 많은 기억을 잃고 살아가는 걸까.

■ 뉴런 교체와 함께 기억도 굿바이?

우리가 잊은 가장 첫 번째 기억은 어린 시절이다. 자신의 돌잔치가 기억나는 사람이 있을까. 기억에 관한 많은 연구 결과 3살 이전에 일을 기억하는 사람은 거의 없는 것으로 나타났다. 다만 사라진 기억은 대부분 어디에서 누군가와 무엇을 했던 것과 같은 추억이나 젓가락을 이용하는 방법이나 걷는 법과 같이 몸으로 익힌 기억으로 남는다.

우리는 왜 어린 시절을 기억하지 못할까. 아직까지 정확한 원인이 밝혀지지 않았지만 여러 가지 가설이 있다. 어렸을 적 기억이 생존에 중요하지 않기 때문이라는 진화적 이론부터 뇌에서 기억을 담당하는 해마가 아주 어린나이에는 충분히 발달하지 못해 기억이 저장되지 못했다는 설명도 있다. 언어학적으로는 언어 인지 능력이 부족해 기억을 체계적으로 기억하지 못한다는 내용도 있다.

최근 주목받는 이론은 뉴런의 일부가 새로운 뉴런으로 바뀌면서 기억도 초기화 된다는 것이다. 원래 뉴런은 한번 만들어지면 재생하는 경우가 많지 않은데 예외적으로 해마, 특히 해마의 일부분인 치상화는 새로운 뉴런이 계속 만들어진다. 특히 출생 후 몇 년 동안은 빠른 속도로 생성된다.

뉴런은 오감을 통해 받은 외부 자극을 해마에 전달하는 역할을 한다. 해마는 기억이 저장되는 1차 장소로 이후 기억은 대뇌피질에 최종 저장된다. 뉴런은 신경세포체와 신호를 받는 수상돌기, 다른 세포에 신호를 전달하는 축삭돌기로 이뤄져 있는데 두 신경돌기가 서로 맞닿아 신호를 주고받는 부분이 시냅스다. 문제는 새 뉴런이 기존 뉴런을 대체하면서 기존의 뉴런과 연결돼 있던 시냅스들이 끊어질 가능성이 있고, 이 과정이 기억을 저장하는 해마에 영향을 미칠 수 있다는 점이다.

이번 이론을 제시한 캐나다 토론토 대학교의 쉬나 조슬린 교수와 폴 프랭크랜드 교수의 실험 결과도 이를 입증한다. 연구팀은 새끼 쥐가 특정한 상자에 들어갈 때마다 전기 자극을 줬다. 쥐들은 점차 이를 기억하고 상자를 피했다. 이후 실험쥐의 절반에게 뉴런의 재생이 일어나지 않도록 특수 처리를 하고 4주 뒤 다시 상자를 보여줬다. 그 결과, 정상적으로 뉴런 교체가 일어난 쥐들은 과거를 잊고 다시 상자 안에 들어가는 반면 뉴런 교체가 일어나지 않는 쥐들은 여전히 상자를 피했다.

그렇다면 어린 시절의 기억을 잃는 시점은 언제일까? 이는 7~8세 인 것으로 밝혀졌다. 미국 에모리 대학교의 파트리샤 바우어와 마리나 라르키나 교수팀은 5살 된 어린이 83명을 대상으로 최근 몇 개월 내에 있었던 일들을 기억하게 했다. 그리고 수년 후 같은 아이들에게 3세 때 이야기 했던 경험을 다시 떠올려보도록 했다. 그 결과, 5~7세 아이들은 3세 때 이야기했던 경험의 63~72%를 기억하는 반면, 8~9세 아이들은 35%만 기억해 냈다. 7세를 기준으로 3세 이전의 경험했던 일들을 기억하는 능력이 50% 이상 크게 떨어진 것이다. 연구팀은 아동은 성인에 비해 뇌의 신경 작용이 적기 때문에 조각으로 나눠진 정보를 기억이라는 형태로 구성하기 쉽지 않아 기억을 더 빨리 잊어버리는 경향이 있는 것 같다고 설명했다.

■ 술은 해마도 취하게 한다

성인이 기억을 잃는 가장 흔한 경우는 과음으로 인한 단기 기억 상실이다. 의학 용어로는 ‘블랙아웃’이라고 하는데 컴퓨터 전원이 갑자기 나가면 작업 중이던 문서가 날아간 것처럼 술이 들어가면서 기억이 날아가는 현상을 비유한 용어다.

알코올은 시냅스의 활동을 방해해 신호 전달 매커니즘에 이상을 일으킨다. 외부 자극이 기억으로 저장되기 위해 해마로 가는 길목을 막아버린 것이다. 또 알코올이 분해되는 과정에서 만들어지는 아세트알데히드는 해마의 활동을 둔하게 하고 신경 세포의 재생을 방해해 기억 저장 기능을 떨어뜨린다. 해마를 컴퓨터에 비유하자면 술이 컴퓨터 본체는 물론이고 컴퓨터에 전기를 공급하는 전선줄(시냅스)까지 고장 내는 것이다.

다행히 뉴런과 해마의 기능은 술이 깨면 다시 정상으로 돌아온다. 하지만 계속 과음을 할 경우, 뇌가 지속적으로 손상을 입으면서 술을 마시지 않아도 기억이 끊기는 단기 기억 상실증이 나타날 수 있다. 대표적인 질환이 알코올성 치매와 베르니케-코르사프 증후군이다. 알코올성 치매에 걸리면 뇌세포가 죽으면서 뇌가 쪼그라들고 뇌 중앙에 위치한 뇌실이 넓어지면서 폭력성과 기억상실 증상이 나타난다. 베르니케-코르사프 증후군은 알코올 중독자에게 많이 나타나는 병이다. 알코올은 비타민 B1(티아민, thiamine)의 체내 흡수를 방해하는데, 티아민이 결핍되면 얼굴근육 마비와 보행 장애가 나타나다가 결국에는 뇌세포가 파괴되면서 기억을 잃게 된다.

■ 잊었다는 것조차 잊었다면 알츠하이머

노년에도 기억상실을 경험하는 사람이 적지 않다. 기억을 담당하는 해마의 기능은 나이가 들면서 점점 감소돼 건망증을 유발한다. 건망증은 단순 건망증과 병적 건망증으로 나눈다. 단순 건망증은 정보를 기억하는 상황에서 충분히 주의를 기울이지 않아 기억 자체가 불완전하게 저장돼 생긴다. 이야기를 대충 흘려듣거나 여러 가지 일을 한꺼번에 하는 상황에서 주의가 분산될 때 주로 나타난다. 하지만 기억을 떠올리려 했을 때 세세한 부분까지 기억해 내긴 어려워도 연관된 정보를 주면 내용을 바로 기억해 낸다.

반면 병적 건망증은 치매의 한 종류인 알츠하이머의 초기 증상으로 새로 알게 된 정보나 지식이 아예 해마에 입력되지 않아 힌트를 주어도 기억해내지 못한다. 식사를 하고 상을 치운 뒤 식사를 깜박했다며 다시 상을 차리거나, 방금 한 이야기나 질문을 되풀이 하는 것이 대표적인 예다. 처음에는 단기기억상실 증세를 보이다가 점차 저장된 기억도 사라져 가족도 알아보지 못하게 되기도 한다.

원인은 학습과 기억에 필요한 신경 전달 물질을 생산하는 신경 세포가 빠른 속도로 죽어 없어지기 때문이다. 신경세포가 줄어들면 뇌는 쪼그라들고 시냅스가 약해지면서 신경세포의 기능도 떨어진다. 시냅스를 통해 전달되던 외부 자극도 해마로 전달되지 못하면서 기억을 만들지도 저장하지도 못하는 상태가 된다.

그나마 다행인 점은 알츠하이머병은 증상이 나타나기 전 적어도 15~20년 전부터 조금씩 신경세포 기능이 마비되는 만성 질환이기 때문에 생활 습관만 고쳐도 병의 진행속도를 늦출 수 있다. 도움이 되는 생활 습관은 다음과 같다. 과음이나 흡연을 하지 않아야 한다. 또한 우울증이 심해지면 알츠하이머 진행이 빨라질 수 있으므로 반드시 치료해야 한다. 체력에 맞는 적절한 운동과 건강한 식습관도 중요하다.

고령화 사회로 접어들면서 알츠하이머는 사람들이 가장 무서워하는 병 중 하나가 됐다. 몸을 움직이지 못하는 것도, 다른 병에 비해 통증이 심한 건 아니지만 평생을 기억을 잊을 수 있다는 공포 때문이다. 평생의 기억을 잃는다는 것은 무슨 의미일까. 평생 만들어온 나를 잃는 느낌이 아닐까. 기억을 잡고 싶다면 지금 내 생활 습관을 돌아보자. 아직 늦지 않았다.

글 : 이화영 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기 

[과학향기]사람마다 목소리가 두 개인 이유?!

제 2239 호/2014-10-15

태연, 마치 흡착기로 잡아당기듯 TV 속으로 빨려 들어가고 있다. 감미로운 목소리로 가을 명곡 ‘거리에서’를 부르고 있는 가수 성시경에게 백만 개의 하트를 날리느라, 아까부터 옆에서 태연을 부르고 있던 아빠의 목소리는 들리지도 않는다. 화가 난 아빠, 급기야 태연의 귀에 대고 빽! 고함을 지른다.

“아이고 머니나! 그렇게 깽깽 낑낑 내시 같은 목소리로 우리 시경이 오빠 노래를 방해하시면 어떡해요!”

“뭐, 내시 목소리? 이렇게 멋진 중저음을 내는 내시가 어딨냐?! 이래봬도 아빠가 한창 때는 한석규 목소리랑 똑같다는 소리를 들었다고. 엄마도 아빠 목소리에 반해 결혼했다는 달콤한 연애 스토리를 알랑가몰라. 실제로 최근 한 소셜 데이팅 서비스가 미혼 여성들을 대상으로 한 설문 조사에 따르면, 87%의 여성이 남성의 목소리에서 매력을 느껴본 적이 있고, 무려 75%는 남성의 좋은 목소리가 호감도의 절반 이상을 차지한다고 대답했다는구나. 그 75%의 여성 중 한 명이 네 엄마였고, 평생 아빠의 중저음을 듣고자 결혼까지 하게 된 거지. 우하하!”

“헐, 그럼 제 귀가 고장 났다는 말씀이세요? 안 되겠다. 녹음을 해서 직접 들어보시면 될 거 아니에요. 아빠 목소리가 한석규인지 내시인지.”

“No! 난 녹음은 반댈세.”

“거봐, 내시 목소리 맞죠?”

“그게 아니라, 사람은 누구나 자신의 목소리를 두 개의 버전으로 듣게 되는데, 그냥 내 목소리를 들을 때보다 녹음을 해서 들으면 좀 더 가늘고 높게 들리거든. 그래서 중저음을 선호하는 아빠는, 녹음된 나의 목소리를 정말이지 듣고 싶지 않구나.”

“진짜! 그러고 보니까 정말 그래요. 친구들이랑 놀면서 찍은 동영상을 보면 제 목소리가 실제보다 더 촐싹 맞게 들리더라고요. 왜 그런 거예요?”

“목소리는 폐 속의 공기가 성대를 포함한 후두부를 통과할 때 진동하면서 나는 것인데, 녹음기는 단지 이 성대 소리만을 저장해요. 그런데 보통 내 목소리를 들을 때는 기본적인 이 소리와 함께 목소리가 두개골을 울리면서 내는 깊은 울림까지 더해서 듣게 되지. 다시 말해, 그냥 들을 때는 성대 소리와 두개골 울림을 같이 듣는데, 녹음기는 성대 소리 하나만 녹음하니까 낯설게 즉, 좀 높고 얇게 들리는 거란다.”

“헐, 내 목소리를 들을 때 뼈가 울리는 소리까지 듣는 거라고요? 완전 신기해요. 그렇다면 다른 사람이 듣는 내 목소리는 뼈 울림이 빠진 거니까, 녹음기에 저장된 것과 거의 같겠네요?”

“그렇지, 하나를 가르치면 둘을 아는 똑똑한 내 딸아.”

“아빠, 그런데 목소리는 성형할 수 없는 거예요? 전 낭창낭창한 매력적인 목소리를 꼭 갖고 싶은데, 가끔 제 목에서 돼지가 멱을 따는 것 같은 착각이 들곤 하거든요. 돼지 멱따는 목소리를 아나운서처럼 세련되게 바꿀 순 없는 걸까요?”

“흠, 아주 중요한 얘기야. 심리학 이론 중에 메라비언 법칙(The Law of Mehrabian)이라는 게 있는데, 그 법칙에 따르면 사람이 메시지를 전달할 때 가장 큰 비중을 차지하는 게 바로 목소리라는 구나. 그 다음이 표정, 태도. 그리고 대화의 내용이 맨 꼴찌야. 메시지를 전달해야 하는 데 정작 대화 내용은 별로 중요하지도 않고, 목소리가 제일 큰 영향을 끼친다는 거지. 그래서 요즘엔 수술이나 주사를 통해 성대 길이와 폭을 조절해서 목소리를 성형하는 사람들도 있다는데. 하지만 굳이 이렇게 하지 않아도 평소에 조금만 노력하면 얼마든지 좋은 목소리를 가질 수 있단다.”

“정말요? 혹시 날계란 얘기 하시려는 거 아니에요?

“날계란이 목소리를 좋게 한다는 건 아무 근거가 없는 속설이고, 대신 물을 자주 마셔서 성대를 부드럽게 하는 건 아주 좋단다. 특히 체온과 비슷한 미지근한 온도의 물을 마시면 목소리가 갈라지거나 툭툭 끊기는 걸 예방할 수 있지. 또 근육량이 많은 사람이 힘도 세듯, 꾸준한 발성 연습으로 성대 근육을 강화하면 더 멋진 목소리를 가질 수 있어요.”

“성대 운동이요?! 성대로 역기를 들 수도 없는 노릇이고, 대체 성대는 어떻게 운동시켜야 하는 걸까요, 아버지.”

“생각보다 어렵지 않아. 너무 높지도 낮지도 않은 자신에게 적당한 톤으로 노래를 흥얼거리거나 책을 소리 내서 읽는 습관을 들이면 된단다. 또 코로 숨을 쉬며 매일 30분 이상 걷거나 소리를 크게 내 웃는 것도 도움이 되지. 성대 점막을 건조하게 하는 음주나 흡연은 당연히 금물! 그리고 무엇보다 복식 호흡이 가장 중요해. 복식 호흡을 하면 흉식 호흡을 할 때보다 폐활량이 30%나 많아져 공명이 커지기 때문에 말이나 노래를 많이 해도 성대가 덜 피곤해져 좋은 목소리를 유지할 수 있단다.”

“음…, 뭔가 엄청 복잡한 거 같지만, 배로 숨 쉬고, 물 많이 먹고, 적당한 톤으로 수시로 중얼거리면 된다는 거잖아요. 그렇죠?”

“오늘따라 우리 딸, 왜 이리 똑똑한게냐!”

“아무리 똑똑해도 풀 수 없는 미스터리는 있답니다. 그렇게 잘 아는 아빠는 대체 왜 아직까지 목소리가 내시 버전인 거죠? 게을러서 실천할 수 없었던 건가요, 아님 아무리 노력해도 선천적인 목소리를 완전히 극복할 수는 없다는 건가요?”

“어느 정도는 좋아질 수는 있지만, 아버지로부터 유전된 타고난 성대를 완전히 바꿀 수는 없단다. 각자의 개성을 그대로 받아들이는 건 어떻겠니, 똑똑한 딸아?”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기