정신분열병, 우울병, 신경증, 파킨슨병, 무도병, 간질, 자폐증, 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 수면장애 등과 같은 중요한 신경정신계 질환이 특정 신경전달물질계(신경전달물질과 수용체)의 기능 과다 및 감소로 생긴다는 사실이 밝혀지고 있다. 대표적인 예로 도파민 신경전달물질이 유리되어 나오는 도파민 신경세포가 망가지면 수용체는 정상이나 수용체와 결합하는 도파민 신경전달물질이 없기 때문에 도파민이 매개하는 운동기능이 상실된다. 이러면 무하마드 알리와 교황 바오로 2세가 앓았던 파킨슨병이 생긴다. 반대로 도파민 수용체가 과도한 활동을 하면 영화 ‘뷰티풀마인드’의 실제 주인공인 존 내쉬(John Forbes Nash Jr., 1928~ ) 박사와, 영화‘샤인’의 주인공인 피아니스트 데이비드 헬프갓(David Helfgott, 1947~ )이 앓았던 정신분열병이 생기는 것으로 생각하고 있다.

 

우리는 정신분열병, 우울병등과 같은 신경정신 질환을 수치스러운 질병으로 생각하고 약물치료를 적절히 받지 않는 경우가 많다. 그러나 위장질환, 간질환, 신장질환, 고혈압을 약물로 치료하듯이 신경정신질환은 뇌에 오는 뇌 질환이라는 사실을 인식하고 상당부분 약물로 치료될 수 있다는 믿음을 갖고 적극적으로 치료받는 것이 중요하다. 미국에서 처방되는 약 중 우울증 치료제가 1위를 차지하고 있으며 세계에서 가장 많이 팔리는 10개 약 중 3~4개가 정신질환 즉, 뇌질환 치료제라는 사실을 보면 잘 알 수 있다.

 

그뿐만 아니라 현재 크나큰 사회적 문제를 야기하고 있는 필로폰, 코카인, LSD 같은 환각제, 몰핀 같은 마약, 술, 담배, 인터넷 중독 등도 복측 피개부(VTA)에 있는 도파민 신경전달물질계가 과도하게 활성화됨으로써 환각, 행동과 사고의 장애를 보이는 것으로 생각된다. 사랑에 빠지면 중독 때와 마찬가지로 복측 피개부의 도파민의 과도한 활성이 나타난다. 즉, 사랑에 빠지면 중독 때와 비슷하게 눈이 멀어 다른 사람들은 모두 매력이 없어지는 것 같다. 그러므로 사랑에 빠지기 전에 상대방을 자세히 알아 볼 필요가 있겠다.

 

또, 최근 영국과 호주의 과학자들은 사람의 기분을 좌우하는 세로토닌이 메뚜기들의 잠자던 공격성을 깨운다고 ‘사이언스’지에 발표했다. 메뚜기들은 평소 단독생활을 하며 순하다. 그러던 메뚜기들이 가뭄으로 먹이가 줄어드는 등 특정상황하에서는 세로토닌 분비량이 3배로 늘어나 무리를 이루어 논밭을 폐허로 만들 정도의 맹렬한 공격성을 나타낸다는 것이다.

앞으로 뇌과학이 보다 발전한다면 사전에 뇌의 장애로 폭력성을 나타내는 경우를 미리 알아낼 수 있게 될 것이다. 그래서 이를 적절하게 예방하거나 치료할 수 있게 될 것이다. 따라서 이로 인한 사회 범죄를 예방하고 경제적 피해를 줄일 수 있을 것이다. 이런 의미에서 뇌과학은 우리 삶에 아주 가까이 있는 인간과학이 되고 있다.

 

신경전달물질을 유리하는 신경 섬유의 말단부에는 수용체가 있다. 흥분전도를 위해 신경전달물질이 신경세포 말단에서 유리되어 나오면 일부는 다음 신경세포막에 있는 수용체에 결합하여 흥분을 전달한다. 그런데 신경전달물질의 일부는 유리되어 나온 자기의 신경 세포말단에 있는 수용체에 결합한다. 신경전달물질의 방출량을 자동으로 조절하기 위해서이다. 신경전달물질이 많이 유리되어 나오면 유리되어 나온 자기 신경섬유 말단에 있는 수용체에 거꾸로 결합하여 유리를 억제하게 되며, 적게 유리되어 나오면 이 수용체가 억제되어 신경전달물질의 유리량이 증가하게 된다. 이렇게 거꾸로 작용하여 기능을 조절하는 것을 되먹이기(feedback)라 하며, 이 수용체를 자동 조절하는 수용체라는 의미에서 자가 수용체라 부른다. 예를 들어 뇌하수체 호르몬(성장호르몬, 성호르몬 등)이 말초혈액 내로 많이 유리되어 나오면 이 호르몬이 거꾸로 뇌하수체에 있는 수용체에 작용하여 호르몬의 유리량을 억제하게 된다. 반면 유리량이 적어지면 거꾸로 뇌하수체 수용체에 작용하여 유리량을 증가시킨다. 그 결과 생체는 항상 일정한 호르몬 양을 유지하게 되는데, 이것이 가장 대표적인 되먹이기(feedback) 현상이다.

 

이 자가수용체는 신경전달물질 유리량을 자동으로 조절하여 그 양을 일정하게 유지하는 장치며, 대부분의 신경계가 가지고 있다. 그러나 드물게 자가수용체가 없는 신경계도 있다. 전두연합령은 사고, 판단, 창조와 같은 인간만이 가진 고도의 지적 활동을 총괄하는 뇌 부위이다. 이 전두연합령은 주로 ‘A10’ 이라고 이름 붙은 도파민 신경섬유로 구성되어 있다. 그런데 이 도파민 신경섬유 말단에는 자가수용체가 없다. 따라서 되먹이기(feedback)가 작용하지 않아 유리가 증가하여도 억제는 일어나지 않고 정보는 계속 한 방향으로만 흐르게 된다. A10 도파민 신경계가 활성화되면 도파민 유리가 계속되어 정보전달이 더욱 원활해지고 끝없이 이루어져 창조와 인간정신 창출이 무한히 이루어질 수 있다. 즉, 창조는 창조를 낳게 되어, 머리를 쓰면 쓸수록 좋아지는 것이다. 이런 의미에서 A10 도파민 신경계는 창조의 본산이라고 말할 수 있다. 이 신경계의 발달 여부가 그 사회의 문화척도를 결정한다고 해도 과언이 아니다.

A10 도파민 신경계의 기능이 선천적인 것인지 후천적인 노력으로 발달시킬 수 있는지 확언할 수는 없다. 그러나, 분명한 것은 이 신경계는 앞에서 말했듯이 기능의 과다를 막는 장치인 자가수용체가 없기 때문에 적절히 쓰면 쓸수록 발달된다는 사실이다. 전두연합령으로 올라가는 A10 신경계의 기능 강화는 천재성으로 나타날 수 있다. 때문에 하부 뇌를 자극하는 본능적이고 감정적인 생각보다 사려 깊고 창조적인 생각을 갖도록 인내를 가지고 노력하는 일이 중요하다.

그렇다고 너무 무리하게 이 신경계를 사용하면 망가진다는 사실을 알고, 적절히 쓰는 것이 좋다. 전두연합령에서의 도파민의 과잉 활동은 창조를 촉진할 수도 있으나 어떤 원인으로 균형이 깨져 기능 장애가 나타나면 정신분열을 일으킬 수도 있기 때문이다. 현재 정신분열병의 원인은 전두연합령에서의 기능 장애로 하부로 내려가는 도파민 계의 과잉활동이 중요한 요인이 된다고 여겨지고 있다. 정신분열병에서는 상황에 맞지 않고 비합리적이며 제어되지 않는 사고의 비약과 환청, 환시 등 환각이 자주 나타난다. 천재와 광인은 종이 한 장 차이다. 앞으로 뇌의 두 주역인 신경전달물질과 수용체의 특성에 관한 연구가 과학의 첨단 연구가 될 것이며, 이 두 주역의 정체 해명으로 인간정신의 해명, 나아가 생명의 수수께끼를 풀 수 있는 거보를 내딛게 될 것이다.