안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 인간의 뇌는 컴퓨터로 친다면 성능이 어느정도라고 할수있나요?
안녕하세요. 사람의 뇌는 1,000억개 정도의 뇌세포(뉴런)를 갖고 있고 각 뇌세포는 다른 1,000여개의 뇌세포와 연결돼 있는 매우 복잡한 시스템으로 구성되어 있는데요, 흔히 사람의 뇌와 비견되는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)도 수십억개의 트랜지스터에 기반한 복잡한 회로 시스템으로 구성돼 수많은 트랜지스터가 뇌세포처럼 전기적인 신호를 주고받으며 정보를 처리합니다. 요즘 PC에 사용되는 CPU의 동작 속도는 2㎓를 넘어선 지 오래고 CPU 안에 내장된 프로세서 코어의 수도 4개가 넘는 것도 많으며, 덧셈이나 뺄셈과 같은 단순 연산을 처리하는 속도는 1초에 수십억 수준을 상회하게 되었습니다. 반면에 사람의 뇌세포 간 신호를 주고받을 수 있는 최대 속도는 1초에 1,000번 정도라 컴퓨터에 비해 100만분의1 이하로 느립니다. 이 수치만 보면 컴퓨터와 사람의 능력은 비교할 수 없을 정도로 차이가 나 항상 컴퓨터가 압도적인 성능을 보일 것 같은데 그 반대인 경우도 많은데요, 예를 들어 들판에서 풀을 뜯고 있는 소 떼를 볼 경우 사람은 나무에 소가 일부 가려지더라도 심지어 소 떼가 뒤엉켜 있더라도 순식간에 정확하게 셀 수 있지만 컴퓨터에 이것은 어려운 일입니다. 사람이 컴퓨터에 비해 비교도 안 될 정도로 느리게 동작하는데도 이런 것이 가능한 이유는 엄청난 병렬연산 처리능력, 뇌세포 간에 신호를 주고받는 방식 및 탁월한 학습능력에 있습니다. 뇌세포는 다른 1,000여개의 뇌세포와 연결돼 있어 효율적으로 정보 전송이 가능하고 같은 정보를 여러 뇌세포에서 동시에 처리하는 것도 가능한데요, 여러 연산을 동시에 처리할 수 있는 등의 대규모 병렬성으로 속도 차를 극복할 수 있습니다.
Q. 알비노 동물은 대부분 동물들에게 나타나는 현상인가요 아니면 특정 동물에게만 나타나는 현상인가요
안녕하세요.선천성 색소결핍증은 멜라닌 세포에서 멜라닌 합성이 결핍되는 선천성 유전 질환입니다. 피부, 눈, 털 등에서 백색 증상이 나타나는 희귀 질환입니다. 선천성 색소결핍증에는 멜라닌 색소 형성 과정의 장애인 전신성 백색증, 피부나 모발에는 이상이 없고 눈에만 백색증이 나타나는 안성 백색증, 눈의 증상은 없고 모발과 피부에 부분적인 색소 결손이 나타나는 부분성 백색증이 있습니다. 선천성 색소결핍증은 상염색체 우성이나, 상염색체 열성이나, X 염색체와 관련된 다양한 유전 양상을 보입니다. 멜라닌은 멜라노솜 내 티로신에서 멜라닌 세포에 의해서 합성되는 색소입니다. 티로신 부족으로 멜라닌 색소가 신체에서 생산되지 못하면서 발생하기도 합니다. 즉, 멜라닌 색소를 만드는 데 필요한 효소가 유전적으로 결핍되면서 피부, 털, 눈 등의 색이 정상보다 옅거나 흰색으로 나타나는 유전적 돌연변이 현상이며 특정 동물에만 나타나는 현상이 아니라, 다양한 동물에서 나타날 수 있는 보편적인 유전적 현상이라고 볼 수 있습니다. 이러한 알비노는 야생에서는 생존에 불리하기 때문에 쉽게 볼 수 는 없는데요, 피부나 털 색이 하얗게 되면 위장이 잘 안 되고, 눈의 시력 문제로 포식자나 장애물을 피하기 어려워 자연선택에서 불리합니다. 또한 유전적으로 열성형질이라서, 부모 둘 다 해당 유전자를 가지고 있어야 나타납니다.
Q. 암치료기술에대해궁금해서질문합니다
안녕하세요. 암 치료 기술은 최근 몇 년 사이에 정말 빠르게 발전하고 있으며, 미래에는 부작용이 적고 환자 개개인에 맞춤화된 정밀 치료로 나아가는 것이 확실한 방향입니다. 현재 암 치료의 발전 추세를 살펴보자면 우선 면역항암제는 기존의 화학요법과는 달리, 면역세포를 이용해 암세포만 공격합니다. 이미 일부 암(예: 흑색종, 폐암 등)에서는 큰 효과를 보이고 있습니다. 다음으로 표적치료제는 암세포만 가지고 있는 특정 유전자나 단백질을 공격하여 건강한 세포 손상을 줄입니다. CAR-T 세포치료는 환자의 면역세포(T세포)를 유전적으로 조작해 암을 공격하게 하는 방법으로, 혈액암 치료에 큰 성과를 보이고 있습니다.정밀의학(Personalized Medicine)의 경우 유전체 분석을 통해 환자 맞춤형 치료 전략을 세우는 기술이 보편화되고 있습니다. 10~20년 뒤 암 치료는 어떻게 달라질지에 대해 생각해보자면 우선 부작용이 최소화될 것입니다. 부작용은 암세포가 아닌 정상세포까지 손상시키기 때문에 발생합니다. 미래의 치료는 암세포만 정확히 타격하는 기술이 더 정밀해져, 부작용이 지금보다 훨씬 줄어들 가능성이 큽니다. 또한 초기 진단 기술과 예방 기술의 발전이 있을 것입니다. AI와 혈액 기반 액체생검(liquid biopsy) 기술이 발전하면서, 암을 아주 초기 단계에서 발견하고 치료할 수 있어 치료 자체가 가벼워질 수 있습니다. 이외에도 지금도 일부 암은 완치가 가능하며, 미래에는 다양한 암의 생존율이 90% 이상으로 높아질 가능성이 있습니다. 특히 유전자 치료, 나노로봇, 인공지능 기반 약물 설계 등으로 치료 효율이 높아질 것으로 보입니다. 정리하자면, 앞으로의 암 치료는 더 정밀해지고, 더 안전해지며, 환자 개개인에 맞춘 맞춤형 치료로 발전할 것입니다. 부작용도 지금보다 훨씬 줄어드는 방향으로 기술이 진화하고 있습니다.
Q. 체성신경계가 자율신경계차이와 특징이 무엇인가요
안녕하세요. 우리 몸의 신경계는 크게 중추신경계와 말초신경계로 나뉘며, 말초신경계는 다시 체성신경계와 자율신경계로 나뉩니다. 이 두 신경계는 서로 다른 역할을 하며, 우리 몸을 조절하는 방식도 다릅니다. 먼저 체성신경계는 우리가 의식적으로 움직이는 활동을 담당합니다. 예를 들어, 팔을 들거나 걷거나 글을 쓰는 등의 행동은 모두 체성신경계의 조절을 받습니다. 이 신경계는 뇌와 척수에서 시작된 신호를 골격근에 전달해서 근육을 움직이게 하고, 반대로 피부나 근육에서 들어온 감각 정보(예: 통증, 온도, 촉각)를 뇌로 전달하기도 합니다. 즉, 체성신경계는 의식적으로 조절할 수 있는 움직임과 감각을 담당하는 신경계입니다. 반면에 자율신경계는 이름처럼 우리가 의식적으로 조절하지 못하는, 자동적인 생명 유지 기능을 담당합니다. 심장 박동, 호흡, 소화, 땀 분비, 동공 크기 조절 등이 모두 자율신경계의 작용입니다. 자율신경계는 다시 교감신경과 부교감신경으로 나뉘는데, 교감신경은 긴장하거나 스트레스를 받을 때 활성화되어 심장 박동을 빠르게 하고, 혈압을 높이며, 에너지를 빠르게 쓰는 반응을 유도합니다. 반대로 부교감신경은 휴식을 취할 때 작용하여 심장 박동을 느리게 하고, 소화를 촉진시키며, 에너지를 회복하도록 도와줍니다. 정리해보자면, 체성신경계는 우리가 의식적으로 조절하는 움직임과 감각을 담당하고, 자율신경계는 무의식적이고 자동적인 생리 작용을 조절하며, 생명 유지에 꼭 필요한 기능을 수행하는 신경계입니다. 두 시스템 모두 우리 몸의 조화로운 기능을 위해 아주 정교하게 협력하고 있습니다.
Q. 하품을 하게되면 주변으로 전염되는 이유가 무엇일까요
안녕하세요. 하품이 전염되는 현상은 단순한 생리반응일까 아니면 심리적 요인일까?에 대해서 결론부터 말하자면 하품 전염은 ‘공감능력’과 관련 있다는 것이 현재 가장 유력한 설명입니다. 하품의 전염성은 개나 침팬지 같은 일부 동물에서도 나타나는데요, 이 역시 타인에 대한 감정이입과 의사소통 능력 때문이라는 추정은 있지만 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았습니다. 하품 전염 현상은 오래전부터 과학계의 흥미로운 주제로 다뤄졌는데요 이탈리아 피사대학의 연구팀은 다양한 국적의 남녀 109명을 관찰한 결과, 친족들이 함께 있는 자리에서는 한 사람이 하품을 하면 3분의 2가 1분 이내에 따라 하품했다고 합니다. 반면 하품을 하는 상대가 낯선 사람이거나 얼굴만 겨우 아는 관계일 경우 하품을 따라하는 데 2분 이상의 시간이 걸렸습니다. 특히 자폐스펙트럼장애 환자들이 하품 전염에 덜 민감하다는 연구결과는 하품 전염이 공감능력과 연관돼 있다는 학설에 힘을 실었으며, 단 이를 완전히 설명하기에는 아직 부족하다는 지적도 있습니다. 결국 ‘하품이 전염되는 이유는 공감 때문’이라는 주장은 현재까지 가장 설득력 있는 설명이지만 과학적으로 명확히 규명된 사실은 아닙니다.