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동아일보 아인슈타인의 뇌 기사에 대해   글쓴이 : kopsa     날짜 : 04-04-10 06:20     조회 : 6747     동아일보 아인슈타인의 뇌 기사에 대해    2004년 3월 15일 동아일보의 "E=mc2 들어 있었나…아인슈타인 뇌 연구 40 년"이라는 이충환 기자의 글을 발견했습니다(첨부). 과학과 과학 연구의 점 에서 좀 더 자료를 확인하고 이해하는 노력이 필요했다고 생각합니다. 인 터넷에 정리된 교육 자료 등이 나와 있으므로 직접 참고 자료를 인용하지 는 않습니다.  1. 아인슈타인의 뇌 아인슈타인은 1955년 4월 18일 뉴저지 프린스턴 병원에서 76세의 나이로 사망했습니다. 사망한지 7시간 후에 그 병원의 병리학자 하비(Thomas Harvey)가 아인슈타인의 뇌를 끄집어내어 240 조각으로 잘라 보존 처리하 여 병에 담아 두었습니다. 하비는 그후 직장을 옮길 때에 그 표본을 갖고 있다가 1996년에 나머지를 프린스턴 병원의 수석 병리학자 크라우스(Elliot Krauss)에게 넘겼다고 합니다.  그 동안 하비는 아인슈타인의 뇌 조각을 다이아몬드(Marian Diamond, UC Berkeley), 앤더슨(Britt Anderson, University of Alabama), 위틀슨(Sandra Witelson, McMaster University, Hamilton, Ontario) 등 연구자에게 제공했 습니다. 이들에 의해 세 편의 논문이 나왔습니다. 첫 번째 논문은 1985년에 다이아몬드 등에 의해 "Experimental Neurology"에, 두 번째 논문은 1996 년 앤더슨 등에 의해  "Neuroscience Letters"에 발표되었습니다. 그리고 가장 최근 1999년 위틀슨 등이 "The Lancet"에 논문을 발표했습니다.  2. 교세포/뉴런 비율 다이아몬드 등에 의한 1985년 논문은 교세포/뉴런 비율에 관한 것입니다. 동아일보에는 이렇게 나와 있습니다. "각각 뇌의 4개 지역에서 신경세포와 교세포의 수를 세어 비교하자 복잡한 사고 작용에 관여하는 부분에서 의미 있는 결과가 나왔다. ...신경세포 하나 당 교세포의 수가 일반 남성의 뇌에서보다 상대적으로 많았던 것. 신경 교 세포는 신경세포를 받쳐 주고 영양분을 공급해주는 지지세포로 잘 알려져 있다. 아인슈타인의 뇌에 이런 교세포가 많았다는 점은 교세포들의 지원 하에 신경세포 하나 하나가 활발히 활동했을 것이라는 의미다." 교세포(glia cell)는 뉴런에 대해 위에 나와 있는 것과 같이 대사적, 구조적 지지세포로서의 역할 등을 합니다. 교세포/뉴런의 비율은 진화 계통에서 위로 올라갈수록 크다고 합니다. 두뇌 기능이 발달한 것이 이 비율이 크다 는 의미입니다. 인간의 뇌로 좁혀, 이 비율이 큰 부위가 좀 더 발달한 부위 내지 기능상 의미가 있는 부위가 아닐까 발상이 가능합니다.  다이아몬드 등은 11명 남성의 좌반구 및 우반구의 전전두엽(전두엽 앞 부 위, 대뇌 피질 9 부위)과 아래두정엽 부위(두정엽 아래 부위, 39 부위)로부 터 1개씩 조각을 취하여, 합하여 44개의 시료를 만들었습니다. 아인슈타인 의 뇌로는 4개의 시료가 될 것입니다. 9 부위와 39 부위는 높은 정신적 기 능과 관련된 부위입니다.    그래서 교세포/뉴런의 비율을 낸 결과, 대조와 비교하여 아인슈타인의 뇌 에서 좌반구 39 부위에서 통계적으로 유의성이 있게 비율이 컸다고 합니 다. 연합피질의 부분인 이 부위는 언어와 몇 가지 다른 복잡한 기능을 수 행하는 부위라고 합니다. 뇌의 이 부위에서 아인슈타인의 경우 좀 더 많은 대사의 필요성 등이 있었다는, 이 부위의 신경 활동이 활발했다는 의미로 볼 수 있습니다.  그러나 이 실험과 결과의 해석에는 한계가 있습니다. 우선 아인슈타인은 단지 한 명이고 이를 11명의 대조와 비교했습니다. 아인슈타인과 같은 수 학적 개념적 능력을 가진 사람이 이번 실험에 나타난 것과 같이 좌반구 39 부위의 교세포/뉴런 비율이 특이한지는 아직 확실히 말할 수 없습니다. 대 조를 아인슈타인과 유사한 아마도 11명에 가까운 사람과 비교해야 할 것입 니다.    더욱이 11명 대조의 평균 연령은 64세라고 하는데 이는 아인슈타인보다 12 살이 적고 그 중에는 47살 사람도 있다고 합니다. 교세포/뉴런의 비율 차 이가 단지 나이 차이 때문인지도 모릅니다. 또한 11명 대조 그룹의 지적 능력과 사망의 원인 등에 대해 나타나 있지 않다고 합니다. 전체적으로 아 인슈타인 한사람의 이 대조와 비교한 신경적 특징을 과학의 역사상 특이한 지적 능력과 관련하여 해석할 수 있겠는지 의문이 있습니다.      또한 좌, 우 반구의 9 부위, 39 부위는 부위로 보면 그 자체 넓습니다. 그 런데 그 부위에 속한 작은 조각을 조사했습니다. 그러니까 부위라는 것만 일치하지 실제는 정확히 동일한 부위가 아닙니다. 또한 교세포나 뉴런의 수를 세어 비율을 내었을 것인데, 전체 세포의 수를 나타내지 않았기 때문 에 오차의 범위에 대해 알지 못하는 문제가 있습니다. 이런 것들, 실험 결 과와 해석에 오류를 가져올 수 있습니다.      마지막으로 뇌의 기능이 무엇인지 생각해 봅시다. 흔히 부위의 국소적 기 능을 말하지만 그 국소적 부위가 유리되어 기능을 하는 것은 아닙니다. 뉴 런은 뇌 전체에 망처럼 연결돼 있습니다. 다시 말해서 9 부위, 39 부위의 국소적 뉴런 상태로 지적 기능을 말하기에는 한계가 있다는 의미입니다.    3. 뇌의 무게 두 번째 1996년 앤더슨 등의 논문은 아인슈타인의 뇌의 무게에 관한 것입 니다. 이렇게 동아일보에 나와 있습니다. "아인슈타인의 뇌 무게가 1230g인 것으로 공개됐다. 이는 성인 남성의 평 균치인 1400g보다 가벼운 것으로 대개 뇌가 무거울수록 지능 지수도 높은 경향이 있다는 최근까지의 연구결과를 감안하면 흥미로운 사실이다." 그러나 이 뇌 무게는 별로 의미를 갖지 못할 것입니다. 1230g과 1400g 사 이에 통계적으로 유의적인 차이가 있는지, 76세인 아인슈타인을 성인 남성 과 비교하는 것이 의미가 있는지 등 그저 무게 자료이지 그 자료로 무엇을 도출하기는 어렵다고 생각됩니다.    같은 논문에 의하면 아인슈타인의 대뇌피질 9 부위의 두께가 5명 대조와 비교할 때 얇았다고 합니다. 그리고 뉴런의 밀도에서 아인슈타인의 뇌가 밀도가 컸다고, 즉 대뇌 피질의 주어진 면적에 더 많은 뉴런을 함유한다고 합니다. 마찬가지로 이런 실험과 결과로부터 특별한 의미를 도출하기에는 임의성을 배제하기가 어렵다고 생각합니다. 4. 실비우스 주름 1999년 위틀슨 논문의 관심은 실비우스 주름에 관한 것입니다. 동아일보에 는 이렇게 나와 있습니다. "평균 57세인 35명의 남성 뇌와 비교해 연구한 결과...아인슈타인의 뇌에서 위쪽 가운데 부분과 양쪽 옆부분을 가르는 커다란 주름인 ‘실비우스 주 름’이 보통 남성들보다 커서 머리꼭대기의 돌출부인 ‘두정엽’이 상대적 으로 크다. 위틀슨 교수는 논문에서 '실비우스 주름이 있는 지역이 수학적 사고와 공간 추론을 다루는 곳'이라고 주장했다. 하지만 위틀슨 교수가 주 장한 실비우스 주름은 아직 지능과 관련된 영역이라는 보고가 없다." 실비우스 주름(실비우스 열구 Sylvian fissure라고 부릅니다)은 두정엽 및 전두엽이 측두엽과 경계를 맺는 곳에 있는(대뇌 피질 39 근접 부위로 생각 됩니다) 일종의 고랑입니다. 위 동아일보의 실비우스 주름을 말한 부분에 는 석연치 않은 점이 있습니다. 위틀슨 교수가 아인슈타인의 뇌에서 실비우스 주름의 패턴이 다르다고 한 것은 맞지만 그는 그 주름이 크다고 말한 것이 아니라 반대로 부분적으로 없거나 짧은 주름이라고 했습니다. 주름이 없으면 뉴런의 연결이 수월합니 다. 신경 활동에 유리하다는 의미입니다. 또한 아인슈타인 뇌가 다른 뇌에 비해 15% 크다는 말이 있는데 이는 두정엽의 폭입니다. 실비우스 주름과 두정엽의 이런 특징이 아인슈타인의 수학과 공간적 추리에 뛰어난 능력을 가진 것과 관련이 있지 않을까 하는 추정이었습니다.  5. 결론 어느 경우나, 앞서도 그런 말을 했지만 이는 한 명 아인슈타인과 비교한 것입니다. 아인슈타인 및 아인슈타인과 유사한 정신적 능력을 가진 사람이 같은 특징을 가졌는지는 아직 모릅니다. 과학적 방법은 가설을 내어 그 예 측성이 실험에 의해 증명돼야 합니다. 그런데 아인슈타인 한 명과 비교한 실험은 가설로서도 부족합니다. 위에 기술한 아인슈타인의 뇌 연구는 기껏해야 총체적인 현미경 관찰입니 다. 뉴런의 연결에 대한 세밀한 부분은 없습니다. 물론 뉴런의 활동을 결정 하는 신경전달물질에 관해서는 모릅니다. 그것도 임의 보존 처리와 오랜 세월 방치에 의해 어떻게 변했을지 모르는 뇌 조직으로 이렇게 한 것입니 다. 현재 자기공명영상법(MRI)이나 양전자방출단층촬영법(PET) 등의 방법 으로 살아 있는 사람의 뇌 해부와 기능의 연구가 가능합니다. 무슨 살아 있는 천재를 이런 방법으로 연구하는 것은 의미가 있을 지도 모릅니다.    ----------------------- 동아일보 2004/03/14 17:52 ‘E=mc2’ 들어 있었나…아인슈타인 뇌연구 40년    알베르트 아인슈타인의 뇌 사진. 미국의 병리학자 토머스 하비가 촬영한 것으로 화살표 부분은 ‘실비우스 주름’. 이 주름은 일반인의 뇌에서보다 더 크다. -동아일보 자료사진 14일로 ‘20세기 최고의 인물’이자 ‘역대 최고의 물리학자’로 꼽히는 알베르트 아인슈타인이 탄생한 지 125년이 됐 다. 아인슈타인은 시간, 공간, 중력에 대한 기존 인식을 송두리째 바꾸는 상대성이론을 최초로 완성한 과학자이자 사후에 자신의 뇌가 연구대상이 된 최초의 천재 과학자다. 아인슈타인의 뇌는 일반인의 뇌와 어떻게 다를 까. ▽무게는 오히려 170g 가벼워=1955년 아인슈타인이 76세의 나이로 숨을 거두자 그의 뇌는 연구용으로 쓰일 수 있게 미국 프린스턴병원의 병리학자 토머스 하비 박사의 손에 넘겨졌다. 하비 박사는 여러 해에 걸쳐 포름알데 히드용액이 든 병 안에 그의 뇌를 보관했고 뇌의 조그만 부분을 잘라 몇몇 연구자들에게 제공했다. 40년 동안 여러 학자들이 아인슈타인의 뇌를 연구했다. 서울대 의대 생리 학교실 김전 교수는 “크게 보면 일반인의 뇌와 다르지 않지만 단지 몇 가 지 특별한 점이 알려져 있다”고 말했다. 1996년 하비 박사가 브리트 앤더슨과 함께 ‘뉴로사이언스 레터’에 발표 한 논문에는 아인슈타인의 뇌 무게가 1230g인 것으로 공개됐다. 이는 성인 남성의 평균치인 1400g보다 가벼운 것으로 대개 뇌가 무거울수록 지능 지 수도 높은 경향이 있다는 최근까지의 연구결과를 감안하면 흥미로운 사실 이다. 뇌와 물리학을 접목시켜 연구하는 고려대 물리학과 정재승 연구교수는 “뇌의 크기보다 신경세포(뉴런)간의 연결이 중요하다”며 “신경세포들이 네트워크로 많이 연결돼 있으면 뇌에서 더 많은 양의 정보를 동시에 처리 할 수 있다”고 설명했다. ▽주름이 크지만 지능 관련은 미지수=아인슈타인의 뇌 주름에 대한 연구도 있었다. 1999년 6월에는 캐나다 맥매스터대 정신의학 및 행동 신경과학과 의 샌드라 위틀슨 교수가 평균 57세인 35명의 남성 뇌와 비교해 연구한 결 과를 영국의 의학전문지 ‘랜셋’에 발표했다. 논문에 따르면 아인슈타인의 뇌에서 위쪽 가운데 부분과 양쪽 옆부분을 가 르는 커다란 주름인 ‘실비우스 주름’이 보통 남성들보다 커서 머리꼭대 기의 돌출부인 ‘두정엽’이 상대적으로 크다. 위틀슨 교수는 논문에서 “실비우스 주름이 있는 지역이 수학적 사고와 공간 추론을 다루는 곳”이 라고 주장했다. 하지만 위틀슨 교수가 주장한 실비우스 주름은 아직 지능과 관련된 영역이 라는 보고가 없다. 아울러 뇌의 보관상태가 그리 좋지 못해 결과의 신빙성 자체에도 심각한 문제점이 제기됐다. 때문에 위틀슨 교수의 논문은 다른 과학전문지로부터 무려 5번이나 거절당했다. ▽천재성은 지지세포에서?=아인슈타인의 뇌 세포 수에 대한 20여년 전의 연구 결과가 최근 다시 주목받고 있다. 1985년 미국 버클리 캘리포니아대의 마리안 다이아몬드 박사는 아인슈타인 의 뇌를 평균 64세에 죽은 11명의 남성 뇌와 함께 연구해 ‘실험 신경학’ 지에 발표했다. 각각 뇌의 4개 지역에서 신경세포와 교세포의 수를 세어 비교하자 복잡한 사고 작용에 관여하는 부분에서 의미있는 결과가 나왔다. 아인슈타인의 뇌에서 신경세포 하나당 교세포의 수가 일반 남성의 뇌에서 보다 상대적으로 많았던 것. 신경교세포는 신경세포를 받쳐주고 영양분을 공급해주는 지지세포로 잘 알 려져 있다. 아인슈타인의 뇌에 이런 교세포가 많았다는 점은 교세포들의 지원 하에 신경세포 하나하나가 활발히 활동했을 것이라는 의미다. 정 교수는 “최근 10년간 신경교세포에 대한 연구에 따르면 교세포가 신경 세포들 사이의 정보처리를 도와준다는 사실이 속속 밝혀지고 있다”며 “교세포가 정보처리에 얼마나 관여하는지 알게 되면 아인슈타인의 천재성 에 대한 실마리를 풀 수 있다”고 말했다. 이충환 동아사이언스기자 cosmos@donga.com  ....................