[과학을읽다]육체vs마음…행동은 무엇이 결정할까?

감정이 신체 반응 유발 일반적
정반대 경우도 있다는 사실 입증돼
미 스탠퍼드대 연구팀
쥐 심장 박동 수 높이니 불안감 유발

동물의 행동은 보통 외부의 정보를 수집한 뇌가 결정한다. 불안함이나 기쁨, 슬픔 등 감정(emotions)에 따라 신체 활동이 좌우된다. 그러나 거꾸로 심장 등 장기의 움직임으로 인해 감정이 촉발될 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 불안함이 심장을 빠르게 뛰게 하지만, 거꾸로 심장이 빠르게 뛰어 불안함을 촉발하는 것도 가능하다는 얘기다.

심장. 자료사진.

1일(현지 시각) 국제학술지 네이처(nature)는 미국 스탠퍼드대 연구팀이 최근 발표한 이같은 연구 결과를 전했다. 동물의 감정과 신체적 반응 사이에 밀접한 연계가 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 무서운 소리를 들었을 때 솜털이 곤두선다. 나쁜 소식을 들었을 때 위가 처진다. 그런데 연구팀은 정반대도 가능하다는 사실을 동물 실험 결과로 입증했다.

연구팀은 빛으로 세포 활동을 제어하는 광유전학 기법 동원했다. 우선 생명공학을 이용해 쥐의 심장 근육이 빛에 민감하게 반응하도록 만들었다. 빛을 쬐면 빨리 뛰도록 했다. 또 쥐의 몸을 통과해 심장에 붉은빛을 쬐일 수 있는 작은 조끼를 만들어 입혔다. 이후 쥐가 물을 먹기 위해 레버를 누를 때마다 빛을 쬐 심장을 자극해 박동수를 늘렸다. 보통 1분당 660회 뛰는데, 900회까지 뛰도록 했다.

이랬더니 쥐는 다른 환경 변화가 없이도 심장 박동수가 빨라지면 불안하고 두려워하는 행태를 보였다. 물을 마시기 위해 레버를 누르는 것을 꺼리고 빈 공간을 탐색하는 의지가 확연히 줄어드는 것이 관측됐다. 이는 쥐의 심장 박동수 증가가 뇌와 함께 작용해 불안함을 유발했다는 것을 시사한다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀이 정확한 기전을 파악하기 위해 쥐의 뇌에서 감정과 신체 신호 처리를 담당하는 뇌섬엽(Insula) 부위를 조사했다. 이 결과 심장 박동이 증가했을 때 뇌섬엽 부위가 더 활성화되는 것으로 나타났다. 연구팀은 "뇌섬엽이 고도 인지 영역에 정보를 전달하기 전에 심장으로부터 오는 신호를 외부 환경에서부터 오는 위협과 통합하는 역할을 담당한다는 점을 시사한다"고 설명했다. 쥐의 뇌와 심장은 위험 신호를 더 빨리 처리하기 위해 진화했다. 즉 잠재적 위협을 인지했을 때 뇌가 상황을 완전히 인식해 신호를 보내기 전이라도 심장 박동 수가 늘어나 뇌에게 먼저 경고하도록 발달했다는 것이다.

사히브 칼사 미 오클라호마 소재 로리어트 뇌 연구소 연구원은 " 환자의 심장 박동을 고의로 늦추면 불안함을 줄이는데 도움이 될 수 있을 것"이라면서도 아직 과제가 남았다고 지적했다. 그는 "아직 불안 감소에 어떤 기전이 정확하게 작용하는지 밝혀지지는 않았다"면서 "발 충격과 같은 급성 두려움이 만성 불안과 동일한 신체ㆍ뇌 회로에서 작동하는지 여부가 불분명하다. 특히 인간의 경우 만성 불안이 급성 불안 보다 뇌의 많은 영역에서 관여하고 있어 명확히 해야 할 필요가 있다"고 강조했다.

한편 연구팀은 광유전학 기법을 통해 심장 외에 위나 피부 세포 등 같은 다른 신체 기관들의 상태가 뇌 및 행동에 미치는 영향에 대해 추가 연구를 진행할 계획이다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr