히읗

길치가 길을 잘 찾지 못하는 과학적인 이유

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낯선 곳에 갔을 때 길을 잘 찾지 못하는 사람
아니 익숙한 곳이라고 하더라도
목적지에 도착하는 것이 쉽지 않은 사람

이런 사람을 우리는 길치라고 부릅니다

길치는 아무리 자주 다니는 곳이라고 하더라도
방식이 조금만 달라져도 길을 찾지 못하고
거꾸로 되돌아가야 하는 경우
처음 와본 곳인 것처럼 느껴지고

낮에 보는 길과 밤에 보는 길이 다르게 느껴지는 사람들입니다

목적지에 도착하기까지 아주 오랜 시간이 걸리기 때문에
주변 사람들을 답답하게 만들죠

길을 찾는 능력, 위치, 방향, 거리에 대한 정보는
뇌가 얼마만큼 일을 잘하느냐에 따라 다르게 결정됩니다

우리가 보는 모든 것들은 단기기억으로 저장됩니다
이후 해마에 의해 단기기억은 장기기억으로 바뀌고
대뇌피질에 저장됩니다

저장된 기억이 필요한 상황이 되면
해마는 기억을 꺼내 우리가 행동할 수 있게 합니다

과거에는 길을 찾는 것도 이와 같은 원리일 것이라 생각했습니다

해마는 공간을 기억하는 역할도 같이 하기 때문이죠

1971년 신경 과학자인 존 오키프는 쥐 실험을 통해
길을 찾는 데 도움을 주는 신경 세포가 해마에 존재한다는 것을 알아냈습니다

늘 가는 길이 익숙한 이유는
그 장소를 신경 세포가 기억하고 있기 때문인 것이죠

그래서 이 세포를 장소 세포라고 부릅니다

예를 들어 집에서 나와 버스 정류장까지 간다고 하면
집 현관에서 나오는 순간에는 집 현관과 관련이 있는 장소 세포가 활성화 되고
특정 건물을 지나면 특정 건물과 관련이 있는 장소 세포가 활성화 되면서
여기가 어디인지
목적지에 도착하기 위해 어디로 가야 하는지 알 수 있게 됩니다

장소 세포는 설치류뿐만 아니라 박쥐, 원숭이 그리고 인간을 포함한
다양한 동물에서 발견됐다고 합니다

2005년 신경 과학자인 마이브리트 모세르와 에드바르 모세르는
해마 옆에 존재하는 내후각 피질에서 길을 찾는데 중요한 역할을 하는
또 다른 세포를 쥐 실험을 통해 발견했습니다

이 세포가 활성화되는 모습을 관찰해보니
일정한 간격을 두고 격자무늬를 그린다고 해서
격자 세포라고 부릅니다

격자 세포는 내가 지금 어디에 있는지
특정 장소로부터 얼마나 왔는지 알 수 있게 해줍니다

뇌가 장소를 구역으로 나눠
머릿속에 기억하고 있다는 뜻이죠

쉽게 말해 장소 세포가 특정 장소 즉 맵을 그려준다면
격자 세포는 맵에 좌표를 찍어준다는 것입니다

우리 뇌 속에 스마트폰 지도와 GPS가 있다고 말할 수 있습니다

이런 발견 덕분에 오키프와 모세르 부부는
2014년 노벨상을 받기도 했습니다

길을 찾을 때 장소 세포와 격자 세포가 정보를 주고받게 되며
길을 잘 찾는 사람은 이들의 상호작용이 잘 이루어지고 있다는 뜻이고
길을 잘 찾지 못하는 길치는
이들의 상호작용이 잘 이루어지지 않고 있다는 뜻입니다

알츠하이머에 걸린 사람은 잘 다니던 길을 가다가도
갑자기 잃어버리는 경우가 있는데
이런 이유는 장소 세포와 격자 세포가 손상되었기 때문이라고 합니다

이 세포의 발견은 길치를 치료하거나
알츠하이머, 인지능력 장애를 치료하는데
큰 도움을 줄 수 있을 것으로 예상하고 있습니다

실험동물로 쥐를 사용하는 이유

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우리는 아프지 않고 건강하게 살기를 원합니다
하지만 누구나 조금씩 아플 수밖에 없죠

죽는다는 것은 두렵지만
인간은 누구나 죽을 수밖에 없습니다

그래서 더 아프지 않게 더 오래 살 수 있게
끊임없이 연구를 하고 있습니다

이런 연구를 효과적으로 하기 위해선
실험용으로 사용될 생명체가 필요한데
사람을 실험 대상으로 사용할 수 없으니
보통 동물을 이용해 실험을 합니다

그런데 관련된 기사나 자료를 보면
쥐를 실험에 사용하는 경우가 많이 있습니다

많은 동물 중에서 하필 쥐를 실험용으로 사용하는 이유는 무엇일까요?

쥐는 포유류 중 설치류에 속하는 동물로
약 3600만 년 전에 처음 등장한 것으로 알려져 있습니다

지구와 함께 그리고 인류와 함께 역사를 함께 해온 쥐는
과거만 하더라도 병을 옮기고
여러 가지 피해를 주는 동물로 인식되었습니다

특히 14세기 유럽 인구의 30~50%가 사망한 것으로 알려진
흑사병의 원인이 쥐였기 때문이죠

하지만 19세기 후반에 들어서 의학에 관한 연구가 활발해지자
쥐에 대한 관심이 커지게 되었고
인식 또한 바뀌게 되었습니다

생물은 그들만의 유전자를 가지고 있는데
한 생물의 모든 유전정보를 게놈이라고 합니다

2001년 인간의 게놈 지도를 완성한 뒤
2002년 쥐의 게놈 지도를 완성했는데

쥐는 인간과 다른 모습을 하고 있음에도
유전자만큼은 80% 이상이 동일한 것으로 나타났습니다

이런 특징 때문에 사람이 걸리는
고혈압, 비만, 당뇨, 암, 우울증 같은 여러 가지 질병을 걸리기도 하며
치료 약을 투입했을 때 나타나는 효과가
인간에게도 비슷하게 나타날 가능성이 높다고 합니다

물론 고릴라의 유전자가 인간 유전자와 98%가 같다곤 하지만
고릴라의 경우 다루기도 어렵고 사육하는 것이 쉽지 않아
쥐를 사용한다고 합니다

실제로 통계에 따르면 2018년 국내에서 사용된 실험용 동물 중 98%가
설치류였습니다

쥐는 몸집이 작기 때문에 사육하는데 공간이 많이 필요하지 않아
경제적으로 어려움이 없고
약하기 때문에 다루기가 쉽습니다

또 쥐는 임신 기간이 짧은 데다 한 번에 5~10마리의 새끼를 낳고
그 새끼가 다시 새끼를 낳기까지 9주밖에 걸리지 않는다고 합니다

이렇게 빠른 번식력을 보여주는 덕분에
약을 먹었을 때 후손에게 어떤 결과가 나타나는지를
빠르게 볼 수 있습니다

실험에 사용되는 쥐는 크게 두 종류입니다

마우스라고 불리는 생쥐는 주로 암 연구에 사용되고
래트라고 불리는 시궁쥐는 당뇨, 고혈압 같은 질병 연구에 사용됩니다

이들의 가격이 저렴하다는 것도 실험체로 적합한 이유 중 하나입니다
마우스는 만원 래트는 3만 원 정도에 거래가 되고 있죠

그리고 특정 유전자 조작을 통해 실험용으로 사용되는 녹아웃 마우스나
역시 유전자 조작을 통해 면역력을 없애버린 누드 쥐가 사용되기도 합니다

이런 쥐의 경우 유전자 조작 난이도에 따라
가격이 수천만 원까지 올라가는 경우도 있다고 합니다

의학은 쥐 덕분에 많은 발전을 할 수 있었습니다

과거 많은 인간을 죽음으로 몰아넣었던 쥐가
이제는 더 많은 인간을 살리고 있는 것이죠

다행히도 실험에 사용되는 쥐는
꽤 좋은 환경에서 사육된다고 합니다

하지만 그렇다고 해서 우리가 쥐의 생명을 마음대로 할 수 있는
자격이 생기는 것은 아닙니다

그래서 최대한 쥐를 사용하지 않는 방법을
어쩔 수 없이 사용한다면 고통을 최소화할 수 있는 방법을
지속적으로 찾고 있다고 합니다

마법의 약물 근육을 키워주는 스테로이드의 원리

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멋진 근육을 가질 수 있다면 너무나 좋을 것 같습니다
근육을 가지기 위해선 운동을 해야 하죠

하지만 운동을 한다고 해서
무조건 근육이 생기는 것은 아닙니다

자신의 한계를 뛰어넘기 위해 끊임없이 노력해야 하고
많은 시간을 쏟아부어야 합니다

그래서 근육을 키우기 위해 운동을 하는 대부분의 사람들은
그리고 운동선수들은 피나는 노력을 합니다

그런데 이 중에서 일부는
남들보다 더 적게 노력하고 더 적은 시간을 사용해
큰 근육을 만들어냅니다

바로 스테로이드를 이용해서 말이죠

스테로이드라고 하면 치료를 위해 사용되는 약물이나
근육을 키우기 위해 필요한 호르몬
두 가지가 대표적이지만

스테로이드는 물질의 집합체를 말하는 것으로
세부적으로 나누면 훨씬 더 여러 가지가 있습니다

이번 영상에서는 근육을 키우는 데 도움을 주는 스테로이드인
아나볼릭 스테로이드에 대해 알아보겠습니다

아나볼릭은 동화라는 뜻을 가지고 있는데
여기서 동화는 합성 혹은 흡수라는 뜻으로 이해하면 될 것 같습니다

아나볼릭 스테로이드는 우리말로 단백동화 스테로이드라고 하며
단백질을 흡수, 합성시키는 역할을 합니다

스테로이드의 발견은 그리 오래되지 않았지만
고대 그리스 올림픽 선수들이 경기에 들어가기 전
능력 향상을 위해 동물의 고환을 먹었다는 이야기가 전해지는 걸로 봐서

아주 오래전부터 스테로이드의 존재를 어렴풋이 알고 있지 않았나 추측하고 있습니다

스테로이드는 1849년 독일 생리학자 아돌프 베르트홀트에 의해
존재가 세상에 알려지게 되었습니다

베르트홀트는 어린 수탉 중 일부의 고환을 잘라
고환의 유무가 수컷에게 어떤 영향을 주는지 연구하고 있었습니다

시간이 지나 수탉이 자랐을 때
고환을 자른 닭은 고환을 자르지 않은 닭보다
수컷으로서의 특징이 감소하는 것을 발견했고
여러 연구를 통해 고환이 수컷의 특성과 연관이 있다는 것을 알아냈습니다

스테로이드는 고환에서 만들어지는 것으로
근육과 골격을 발달시키는 역할을 합니다

그렇기 때문에 고환을 자른 수탉은
다른 수탉에 비해 관련된 특징이 나타나지 않았던 것이죠

이후 여러 과학자들이 연구한 끝에
고환에서 만들어지는 스테로이드에서
근육 발달에 가장 큰 영향을 주는
테스토스테론이라는 호르몬을 발견, 추출해내는데 성공했습니다

1930년대 테스토스테론을 인간에게 투여하는 임상실험이 처음 시작됐으며
이것을 이용해 단백동화 스테로이드를 합성을 통해 만들어냅니다

1940년대 소련에서는 올림픽에 나가는 선수들이
성적 향상을 위해 사용하기도 했고

1950년대 미국에서 많은 운동선수들이 스테로이드를 사용했습니다

우리가 운동을 하면 근육이 커집니다

근육은 수많은 근섬유로 구성되어 있는데
운동을 열심히 하다 보면 근섬유가 손상됩니다

손상된 근육은 면역세포에 의해 회복되며
이때 같은 자극을 받았을 때 또 손상되는 것을 막기 위해
근육을 조금 발달시킵니다

근육이 발달되려면 영양분이 필요한데
근육 발달에 가장 중요한 것이 바로 단백질이죠

이런 과정은 우리 기대보다 빠르게 나타나지 않기 때문에
근육을 키우기 위해선 꾸준히 그리고 열심히 해야 합니다

하지만 단백동화 스테로이드를 이용하면
단백질 합성이 더 빠르게 유도되기 때문에
짧은 시간에 더 큰 근육을 키울 수 있게 됩니다

이런 이유 때문에 스테로이드를 쓰지 않고 꾸준히 운동을 한 사람보다
게으르게 운동을 하고 스테로이드를 쓴 사람의 근육이 더 발달하게 됩니다

단백동화 스테로이드가 처음 만들어졌을 때는 너도나도 사용했지만
심각한 부작용이 발견된 이후
그리고 공정한 경쟁이 되지 않는다는 이유 때문에
1976년 국제올림픽위원회에서 스테로이드 사용을 금지했습니다

운동선수들이 금지 약물을 사용했다는 기사가 종종 올라오는데
이때 사용된 금지 약물 중 대부분이 바로 단백동화 스테로이드입니다

스테로이드를 사용하면 짧은 시간에 많은 근육이 발달되기 때문에
마치 마법의 약인 것처럼 느껴지게 됩니다

하지만 그 이후에 문제가 발생하게 되죠

외부에서 스테로이드 즉 남성호르몬이 들어오면
우리의 몸은 남성호르몬이 과하다고 판단해
고환에서 남성호르몬을 만들어내지 않습니다

스테로이드를 지속적으로 사용하면
고환이 남성호르몬을 만들어내는 기능이 떨어지게 되고
스테로이드를 끊었을 때 고환이 남성호르몬을 만들어내지 못해
근육이 작아지게 됩니다

남성호르몬이 만들어지지 않으면 성 기능이 퇴화하고
발기 부전, 무정자증 같은 부작용이 발생하게 됩니다

우울증, 여드름, 탈모 같은 것들도 같이 나타나게 됩니다

스테로이드는 내가 원하는 근육만 키울 수 없습니다
몸에 있는 모든 근육에 영향을 주게 되죠

심장은 근육으로 이루어져 있기 때문에 심장도 커지게 됩니다
심장이 커지면 주변 혈관을 압박하게 되고
뛸 수 있는 공간이 줄어들면서 원활한 혈액을 공급하지 못해
뇌에 안 좋은 영향을 줄 수 있습니다

얼굴에도 근육이 있기 때문에 여기에 영향을 줘
생김새가 달라지는 경우도 있습니다

여자의 경우 남성호르몬 때문에 털이 자라거나
목소리가 바뀌기도 합니다

이렇게 부작용이 나타나기 시작하면 회복되는 것이 아주 어렵기 때문에
치료 목적을 제외하고 스테로이드는 절대로 사용해선 안됩니다

스테로이드의 발견은 혁명과도 같았습니다
사용하는 것만으로 한계를 쉽게 뛰어넘을 수 있었으니까요

게다가 병에 의해 호르몬 분비가 되지 않는 사람에게
치료의 가능성을 주기도 했습니다

우리가 스포츠에 열광하는 이유는
그들이 멋진 장면을 만들어내고
믿을 수 없는 기록을 세우기 때문도 있지만

노력으로 인간의 한계를 뛰어넘는 장면을 보고 싶어서도 있습니다

운동선수의 수명은 짧기 때문에
약물의 유혹을 떨쳐내는 것이 쉽지 않겠지만
부디 약물 사용 없는 공정한 경쟁만 볼 수 있었으면 좋겠습니다