답변 내역

안녕하세요.사람이 의지에 따라서 뇌의 도파민을 직접 켜고 끌 수 있는지에 대해 물어봐주셨는데요, 도파민은 전등 스위치처럼 도파민을 의식적으로 켰다가 끄는 것은 불가능합니다. 이때 도파민은 뇌에서 작용하는 신경전달물질이며 특히 동기부여, 보상 학습, 목표 지향 행동, 집중과 관련된 신경회로에서 중요한 역할을 합니다. 도파민 신경세포는 주로 중뇌의 복측피개영역과 흑질에서 시작되어 여러 뇌 영역으로 신호를 보내는데요, 그중에서도 전전두피질과 선조체으로 전달되는 도파민 신호가 집중력과 행동 동기에 큰 영향을 줍니다. 이때 해당 시스템의 특징은 의식적인 명령으로 바로 조절되는 구조가 아니라는 점인데요, 도파민의 분비는 보상 예측, 새로운 자극, 목표 달성에 대한 기대, 스트레스 상태, 신체 활동과 같은 신경 메커니즘에 의하여 자동적으로 조절되는 것입니다. 즉 뇌는 어떤 행동이 가치가 있는를 계산하면서 도파민을 분비하는 것이라고 할 수 있으며 그래서 가만히 앉아서 도파민을 분비해볼까?라고 생각한다고 해서 바로 분비되는 시스템은 아닙니다.하지만 말씀해주신 것처럼 간접적으로 도파민 시스템을 활성화하는 방법도 몇 가지 있긴 합니다. 대표적인 방법이 목표 기반 행동인데요, 뇌는 작은 목표를 설정하고 그것을 달성할 때 보상 예측 신호를 만들면서 도파민을 분비합니다. 그래서 큰 일을 한 번에 하기보다 작은 목표를 단계적으로 해결하는 방식이 집중력을 높이는 데 도움이 되는데요, 이는 뇌의 보상회로를 반복적으로 자극하기 때문입니다. 또는 신체운동이 도움이 될 수 있습니다. 특히 유산소 운동은 도파민 신경세포의 활동을 증가시키고 도파민 수용체 민감도를 높이는 것으로 알려져 있는데요, 그래서 운동 후에 집중력이 좋아지는 경우가 많습니다. 마지막으로 새로운 자극을 주는 것도 좋습니다. 뇌는 새로운 정보를 접할 때 도파민을 분비하는 경향이 있는데요 이것은 진화적으로 새로운 환경에서 탐색 행동을 촉진하기 위한 시스템입니다. 그래서 완전히 지루한 상태보다 약간의 새로움이 있는 환경이 집중력을 높이는 경우가 많습니다. 감사합니다.

안녕하세요.근육이 먼저 발달하면 키가 안 큰다는 말이 과거에 있긴 했지만 이 말은 과학적으로 사실이 아닙니다. 인간의 키 성장은 뼈의 끝부분에 존재하는 성장판에서 일어나는데요, 성장판은 연골 조직으로 이루어져 있으며, 여기서 연골세포가 분열하고 길어지면서 뼈의 길이가 증가합니다. 이 과정은 주로 성장호르몬, IGF-1, 갑상선 호르몬, 그리고 사춘기 이후에는 성호르몬의 영향을 받아 조절되는데요 결국 키 성장의 핵심은 뼈의 성장판 활동이며, 근육이 커지는 것과는 직접적인 생리적 연결이 거의 없다고 보시면 됩니다.또한 근육은 뼈와는 다른 조직으로, 근섬유의 단백질 합성 증가와 근섬유 두께가 증가하는 과정을 통해 발달하는데요, 이 과정은 운동 자극과 단백질 섭취, 호르몬 등에 의해 조절됩니다. 즉 근육 성장과 뼈 길이 성장은 서로 다른 조직과 다른 생리 메커니즘으로 이루어지는 것이기 때문에 근육이 발달한다고 해서 성장판이 닫히거나 뼈 길이 성장이 직접 억제되지는 않습니다. 오히려 적절한 운동은 성장에 긍정적인 영향을 줄 수 있는데요 운동을 하면 성장호르몬 분비가 증가하고, 뼈에 기계적 자극이 가해지면서 뼈 형성과 골밀도가 증가합니다. 실제로 성장기 아동에서 달리기, 점프, 근력운동 같은 활동은 골격 발달을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 그럼에도 근육이 먼저 자라면 키가 안 큰다는 말이 생긴 이유는 사춘기 호르몬 변화 때문인데요, 아무래도 사춘기가 시작되면 테스토스테론과 같은 성호르몬이 증가하면서 근육량이 빠르게 늘어납니다. 그런데 동시에 이 호르몬은 성장판을 서서히 닫히게 만드는 역할도 하다보니어떤 사람은 근육이 늘어나는 시점과 키 성장 속도가 느려지는 시점이 겹쳐 보일 수 있습니다. 이 때문에 근육이 키 성장을 막는 것처럼 오해가 생긴 것입니다. 또한 성장기 어린이가 매우 강도 높은 운동을 하면서 충분한 칼로리와 단백질을 섭취하지 못하면 성장에 필요한 에너지가 부족해질 수 있습니다. 이 경우 키 성장 속도가 늦어질 수 있으나, 이 경우 역시 근육 자체가 문제인 것이 아니라 에너지 부족과 호르몬 변화 때문입니다. 감사합니다.

안녕하세요.아무래도 현대 생물학과 인류학에서는 특정 인종이 전반적으로 더 강하다는 결론을 내리진 않는데요, 그 이유는 인간의 신체 능력이라는 것이 단일 유전요인으로 결정되는 것이 아니라 수천 개의 유전자, 환경, 영양, 생활 방식, 훈련이 함께 작용하는 다인자 특성이기 때문입니다. 인류 유전학 연구에서는 인간 유전 변이의 약 85~90%가 같은 집단 내부에서 발생하고, 서로 다른 인종 간 차이는 상대적으로 매우 작다는 결과가 확인되었는데요, 이는 다시 말해 어떤 인종 집단을 보더라도 그 안에서의 개인 차이가 훨씬 크다는 것입니다. 따라서 인종별 전투력을 비교하는 것은 생물학적으로 큰 의미가 없습니다. 다만 말씀해주신 것과 같이 환경에 적응하는 과정에서 특정 신체 특성이 지역별로 다르게 나타나는 경향은 있습니다. 이것은 인종의 우열이 있다기 보다는 환경에 적응한 결과라고 볼 수 있는데요, 예를 들어 아프리카 일부 지역 집단에서는 근육 속 속근 비율이 높은 경우가 많아 단거리 폭발력 운동에 유리한 경향이 있습니다. 그래서 단거리 달리기 같은 종목에서 뛰어난 선수가 많이 나오는 경향이 관찰되지만 오히려 반대로 동아프리카 고지대 집단에서는 산소 운반 능력과 심폐 지구력이 발달한 경우가 많아 장거리 달리기에서 강한 모습을 보이는 경우가 있습니다.또한 북유럽이나 중앙아시아 등 추운 환경에 오래 적응한 집단에서는 체격이 크고 체지방 보존 능력이 높은 경향이 나타날 수 있는데요, 이는 추운 환경에서 열 손실을 줄이기 위한 진화적 적응과 관련된 결과입니다. 감사합니다.

안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 오랜 시간동안 앉아 있는 생활은 장 운동 감소, 복부 근육 활동 감소, 골반 혈류 정체, 배변 반사 둔화와 같은 생리적 변화를 유도하기 때문에 변비가 생기게 만들 수 있습니다.인간의 소화관 중에서 대장은 연동운동이라는 리듬성 수축을 통해 음식물 찌꺼기를 직장 방향으로 이동시키는데요, 이 연동운동은 장 자체의 신경망인 장신경계와 자율신경계의 조절을 받는데, 신체 활동이 많을수록 비교적 활발하게 작동하는 경향이 있습니다. 그런데 오래 앉아 있으면 전신 근육 활동이 크게 감소하고, 특히 복부 근육과 골반 근육의 움직임이 줄어들기 때문에 장의 기계적 자극이 줄어들어 연동운동이 둔화되는 것입니다. 이에 따라 연동운동이 느려지면 대장에서 내용물이 오래 머물게 되고, 그 동안 수분이 더 많이 흡수되어 대변이 단단해지면서 변비가 발생하기 쉬워집니다.또한 사람이 걷거나 몸을 움직이면 복부 근육과 횡격막이 반복적으로 움직이면서 장을 부드럽게 압박하면서 복압이 발생하는데, 이 과정이 일종의 장 마사지 역할을 합니다. 그러나 오래 앉아 있으면 복부 근육이 거의 사용되지 않아 이러한 자극이 줄어들게 되는 것이며, 특히 의자에 구부정하게 앉아 있는 자세는 복부 장기를 압박하면서도 장 운동을 촉진하는 근육 활동은 줄이기 때문에 장의 이동 속도가 더 느려질 수 있습니다. 게다가 장시간 앉아 있으면 골반 부위의 정맥 혈류가 정체되기 쉽습니다. 혈액순환이 원활하지 않으면 장 조직과 직장 주변 신경의 기능도 약간 둔화될 수 있고, 이로 인해 배변 반사가 둔감해지는 경우도 있습니다. 이때 배변 반사란 직장에 대변이 차면 신경 신호가 뇌로 전달되어 화장실에 가야 한다는 느낌을 만드는 과정인데요, 이 반사가 반복적으로 억제되거나 둔화될 경우 변이 더 오래 머물면서 수분이 빠져나가 변비가 심해지게 되는 것입니다. 따라서 변비를 방지하기 위해서는 오래 앉아있기 보다는 신체 활동량을 늘리고, 수분 섭취를 틈틈히 해주고, 식이섬유를 충분히 섭취해주는 것이 도움이 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.빵을 먹을 수록 계속 먹고 싶어지는 느낌이 드는 것은 뇌의 보상 시스템과 혈당 변화, 그리고 음식 성분의 조합과 관련이 있습니다. 이때 중요한 것이 뇌의 보상회로인데요, 사람이 맛있는 음식을 먹으면 뇌에서는 기분을 좋게 만드는 신경전달물질인 도파민이 분비됩니다. 도파민은 우리가 즐거움을 느끼거나 어떤 행동을 반복하도록 만드는 역할을 하기 때문에 빵처럼 맛있고 에너지가 높은 음식을 먹으면 도파민 분비가 증가하고, 뇌는 그 경험을 좋은 행동으로 기억하게 됩니다. 그래서 시간이 지나면 같은 음식을 다시 찾게 되는 경향이 생기는 것입니다.다음 이유로는 탄수화물이 많은 음식의 혈당 변화 때문입니다. 아무래도 빵은 대부분 밀가루로 만들어지며 주성분이 탄수화물인데요, 특히 밀가루의 전분은 소화 과정에서 빠르게 포도당으로 분해됩니다. 즉 빵을 먹으면 혈당이 빠르게 올라가고, 몸에서는 이를 조절하기 위해 인슐린이라는 호르몬을 분비하지만, 이 과정에서 혈당이 급격히 올라갔다가 다시 떨어지면 몸은 다시 에너지를 요구하게 되고, 이때 또 탄수화물이 많은 음식을 먹고 싶어지는 현상이 나타날 수 있는 것입니다. 또 하나 중요한 이유는 빵의 조합 자체가 매우 강한 보상 효과를 만든다는 점인데요, 아무래도 많은 빵은 단순히 밀가루만 있는 것이 아니라 당분, 지방, 소금이 함께 들어 있습니다. 이런 조합은 뇌의 보상 시스템을 매우 강하게 자극하는 것으로 알려져 있는데요, 그래서 과자나 케이크를 포함하여 탄수화물과 지방이 동시에 많은 음식은 특히 계속 먹고 싶어지는 경우가 많습니다. 마지막으로 습관과 심리적 요인도 영향을 주는데요, 사람이 특정 음식을 자주 먹으면 뇌는 그 음식에 대한 기억과 기대를 강화합니다. 예를 들어 스트레스를 받을 때 빵을 먹으며 기분이 좋아진 경험이 반복되면, 뇌는 스트레스를 느낄 때 자동으로 그 음식을 떠올리게 되는데요, 이는 보상 학습과 습관 형성에 가까운 현상입니다. 감사합니다.

안녕하세요.감정을 표현할 때 눈물이 나는 현상은 단순히 슬픔을 표현하기 위한 것만은 아니며, 뇌의 감정 처리 시스템과 자율신경계가 서로 연결되어 있기 때문입니다. 사람의 감정을 처리하는 중심적인 뇌 구조는 편도체인데요, 이 부위는 슬픔, 공포, 감동, 스트레스 같은 강한 감정을 감지하고 처리하는 역할을 합니다. 어떤 상황에서 감정이 크게 흔들리면 편도체는 시상하부로 신호를 보내고, 시상하부는 다시 자율신경계를 통해 여러 신체 반응을 일으키게 되며 이때 심장이 빨리 뛰거나 호흡이 변하는 것처럼 눈물샘도 자극을 받게 됩니다. 이때 눈물을 실제로 만들어 내는 기관은 눈 위쪽에 있는 눈물샘인데요, 원래도 눈물샘은 눈을 촉촉하게 유지하기 위해 눈물을 조금씩 분비합니다. 그러나 강한 감정이 생기면 뇌에서 부교감 신경을 통해 눈물샘을 자극하여 눈물을 많이 분비하게 만들게 되는 것이며 그래서 감정이 격해질 때 갑자기 눈물이 흐르게 됩니다. 또한 사람이 흘리는 눈물은 단순히 슬프기 때문만은 아닌데요, 우선 눈 표면을 보호하고 건조해지는 것을 막기 위해 항상 조금씩 분비되는 눈물이 있고 다른 경우로는 반사 눈물로 양파를 썰거나 먼지가 들어갔을 때 눈을 보호하기 위해 나오는 눈물도 있습니다. 마지막이 바로 감정 눈물이며, 이는 슬픔뿐 아니라 감동, 기쁨, 극도의 스트레스 같은 상황에서도 나타납니다. 또한 이 감정 눈물은 인간에게 특히 발달한 반응인데요 많은 동물들도 눈을 보호하기 위한 눈물은 만들지만, 감정 때문에 눈물을 흘리는 행동은 인간에서 매우 두드러집니다. 감사합니다.

안녕하세요.고래의 조상으로 알려진 피키케투스는 약 5천만 년 전 에오세 시기에 살았던 포유류로, 겉모습은 늑대나 작은 사슴처럼 네 다리로 육지를 걸어 다니는 동물이었습니다. 하지만 화석을 자세히 분석해 보면 귀 뼈 구조나 치아 구조가 현대의 고래와 매우 비슷한 특징을 가지고 있어 고래 계통의 초기 조상으로 알려져 있는데요, 왜 이 육지 동물이 바다로 가게 되었는지에 대해서는 여러 연구가 진행되어 왔습니다. 현재 과학자들이 가장 널리 받아들이는 설명은 먹이와 생태적 경쟁 때문에 물가 환경으로 점점 이동했다는 설명입니다.약 5천만 년 전 당시에는 강과 바다 주변에 물고기, 갑각류, 연체동물 등 다양한 수생 생물이 풍부하게 살고 있었는데요, 육지에는 이미 많은 포식자들이 경쟁하고 있었기 때문에 일부 육상 포유류가 강가나 습지에서 먹이를 찾는 생활을 시작했을 가능성이 큽니다. 즉 처음에는 물속에서 사는 것이 아니라 오늘날 곰이나 늑대가 강에서 물고기를 잡듯이 물가에서 사냥을 하는 생활을 했던 것으로 추정됩니다. 하지만 시간이 지나면서 물속에서 사냥을 더 잘하는 개체들이 자연선택을 통해 살아남게 되었고, 점점 수영 능력이 발달하고 몸 구조도 물속 생활에 유리하게 변화했습니다. 이런 중간 단계의 동물로 알려진 것이 암불로케투스인데요, 이 동물은 이름 그대로 걸어 다니는 고래라는 뜻을 가지고 있는데, 육지에서도 걸을 수 있었지만 물속에서도 헤엄치며 사냥을 했던 것으로 알려져 있습니다. 그 후 더 시간이 지나면서 바실로사우루스와 같은 동물이 등장하는데요 이 단계에서는 이미 몸이 길어지고 앞다리는 지느러미 형태로 변했으며, 뒷다리는 매우 작아져 사실상 바다 생활에 완전히 적응한 상태였습니다. 즉 고래는 육지동물로부터 물가에서 생활하는 동물, 반수생 동물을 거쳐서 완전한 바다 동물이 된 경우입니다. 다음으로 왜 강이 아니라 바다로까지 진출했는지에 대해서 질문해주셨는데요, 이는 먹이의 양과 다양성과 관련이 있습니다. 아무래도 바다는 강보다 훨씬 넓고 생물의 종류와 양이 많기 때문에 포식자에게 매우 유리한 환경이 될 수 있습니다. 또한 당시 육지에는 다양한 포식자가 있었지만, 바다에서는 포유류 포식자가 거의 없었기 때문에 새로운 생태적 공간을 차지할 수 있었습니다. 마지막은 환경 변화에 따른 적응인데요, 초기 고래 조상들은 강과 바다가 만나는 하구나 해안 지역에서 살았던 것으로 보입니다. 따라서 처음부터 바다로 간 것이 아니라 강, 하구, 연안을 거쳐 깊은 바다로 생활 범위를 점점 넓혀 갔을 가능성이 큽니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 졸리면 나도 모르게 무의식적으로 눈이 감기는 경험을 흔히들 합니다. 이는 뇌의 수면 조절 시스템과 눈꺼풀 근육의 신경 조절이 변화하기 때문이며 이 과정에서 뇌의 각성 수준이 떨어지면서 근육을 유지하는 신경 신호가 약해지는 과정이 실제로 일어납니다.사람의 수면은 뇌 속의 여러 구조가 함께 조절하는데요, 낮 동안에는 각성 시스템이 활발하게 작동하면서 뇌를 깨어 있는 상태로 유지하고 근육에도 지속적으로 신호를 보내 긴장 상태를 유지하게 합니다. 하지만 시간이 지나면서 피로가 쌓이면 뇌에서는 졸음을 유도하는 물질이 증가하는데요, 대표적인 물질이 아데노신입니다. 아데노신은 깨어 있는 동안 점점 축적되다가 뇌의 각성 신경 활동을 억제해 졸음과 피로감을 유발합니다. 이 과정에서 뇌의 각성 수준이 떨어지면 눈꺼풀을 들어 올리는 근육의 활동도 약해지는 것입니다. 이때 눈을 뜨고 있게 하는 주요 근육은 뇌에서 지속적으로 신호를 받아야 눈을 뜨고 있을 수 있습니다. 그런데 졸음이 심해지면 뇌에서 이 근육으로 보내는 신경 자극이 줄어들면서 근육 긴장이 감소하게 되는 것이며 눈꺼풀이 점점 무거워지고 결국 의식적으로 버티지 않으면 자연스럽게 닫히게 됩니다.다른 요소로는 수면 압력이 있습니다. 이는 깨어 있는 시간이 길어질수록 뇌가 수면을 요구하는 생리적 압력인데요, 수면 압력이 높아지면 뇌는 점점 감각 입력 처리와 운동 조절 기능을 줄이기 시작합니다. 그래서 졸릴 때는 눈이 감길 뿐 아니라 고개가 떨어지거나 몸의 자세가 흐트러지기도 합니다. 실제로 졸음 상태에서는 뇌파도 깨어 있을 때의 빠른 베타파에서 점점 느린 세타파 형태로 바뀌면서 각성이 감소하는 것입니다. 즉 눈이 감기는 것이 단순한 근육 피로가 아니라 뇌가 시각 입력을 차단하여 수면으로 전환하려는 생리적 과정이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.육식을 하는 식물도 동물을 소화해서 영양분을 흡수하는 것은 맞지만 동물처럼 배변이라는 형태의 배설 활동은 하지 않습니다. 동물은 먹은 음식이 소화관을 따라 이동하면서 영양분이 흡수되고, 남은 찌꺼기가 항문을 통해 배출되는 소화관 기반의 배설 시스템을 가지고 있지만 식물은 이런 소화관이나 항문과 같은 기관이 없기 때문에 음식 찌꺼기를 따로 모아 배설하지 않습니다. 대표적인 육식식물로는 파리지옥이 있는데요, 이런 식물은 곤충이나 작은 절지동물을 잡은 뒤 소화 효소를 분비하여 단백질, 질소 화합물, 인 같은 영양분을 분해하고 흡수합니다. 이 과정은 동물의 위장 소화와 유사해 보이지만 구조적으로는 잎이나 함정 구조에서 직접 이루어지는 외부 소화입니다.소화 과정에서 식물은 곤충의 아미노산, 질소, 인, 미네랄 등 필요한 영양분만 흡수하며 반면에 곤충의 키틴이라는 다당류로 구성된 외골격이나 일부 소화되지 않는 잔여물은 완전히 분해되지 않는 경우가 많습니다. 이런 잔여물은 식물 내부로 들어가지 않고 함정 구조 안에 그대로 남아 있다가 시간이 지나면서 자연적으로 분해되거나 바람과 빗물에 의해 밖으로 씻겨 나가게 됩니다. 즉, 동물처럼 몸속에서 모아서 배설하는 것이 아니라 흡수되지 않은 물질이 그냥 외부에 남는 방식이라고 보시면 되겠습니다. 파리지옥의 경우 곤충을 잡으면 잎이 닫히고 내부에서 소화 효소가 분비되는데요, 몇 일 동안 소화가 진행된 후 영양분이 흡수되면 잎이 다시 열리는데, 그때 곤충의 건조한 외골격만 남아 있는 경우가 많습니다. 이것이 바람이나 비에 의해 떨어져 나가게 됩니다. 즉 식물은 일반적으로 질소 대사에서 생기는 노폐물을 동물처럼 요산이나 요소 형태로 배설하지 않습니다. 대신 암모니아나 질소 화합물을 바로 아미노산이나 단백질 합성에 재사용하거나, 불필요한 물질은 잎이나 조직에 저장했다가 낙엽과 함께 버리는 방식을 사용합니다. 감사합니다.

안녕하세요.집에서 양파나 마늘을 자를 때 눈물이 나는 이유는 식물 내부에서 일어나는 효소 반응과 휘발성 화학물질 생성 과정 때문입니다.양파나 마늘과 같우 식물 조직 안에는 황을 포함한 화합물과 이를 분해하는 효소가 서로 다른 공간에 분리되어 저장되어 있는데요, 평소에는 서로 접촉하지 않기 때문에 특별한 반응이 일어나지 않습니다. 그런데 칼로 자르게 되면 세포가 파괴되면서 이 두 물질이 서로 만나게 되는 것입니다. 특히 양파에서는 세포가 손상되면 알리인 계열 화합물이 효소에 의해 분해되면서 황화합물이 만들어지는데요, 이때 생성되는 대표적인 효소가 알리나아제입니다. 이 효소가 작용하면서 여러 중간 반응을 거쳐 눈을 자극하는 휘발성 물질이 만들어집니다. 그 결과 생성되는 대표적인 물질이 syn‑propanethial‑S‑oxide라는 화합물인데요, 이 물질은 매우 휘발성이 강하기 때문에 공기 중으로 쉽게 퍼지고, 우리가 양파를 자를 때 눈 근처로 이동하게 됩니다. 이 기체가 눈에 닿으면 눈 표면의 수분과 반응하여 약한 산성 물질을 형성하고, 눈의 신경을 자극하는데요 그러면 우리 몸의 보호 반응으로 눈물이 분비되어 자극 물질을 씻어내려는 반응이 일어납니다. 즉 이 과정에서 눈물이 나는 것은 눈이 손상되지 않도록 하는 생리적 방어 반응입니다. 마늘의 경우도 기본 원리는 비슷한데요, 마늘 역시 세포가 손상되면 알리인 계열 물질이 효소 반응을 통해 알리신 같은 황화합물을 생성합니다. 이 물질은 강한 향과 항균 효과를 가지지만, 일부는 눈과 코를 자극하기도 합니다. 양파나 마늘이 손상되면 자극성 황화합물이 생성되어 동물이나 곤충이 먹는 것을 억제하는 역할을 하는데요 우리가 느끼는 눈물과 매운 자극은 바로 이런 화학적 방어 시스템의 결과라고 보시면 됩니다. 감사합니다.