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알츠하이머병 환자 대부분이 발병 초기에 후각을 잃어버리는 증상을 나타낸다. 그렇다면 후각 상실 검사로 알츠하이머병을 조기에 진단하고 치료할 수 있을까.

관련 연구에 따르면 알츠하이머병에 관여하는 뇌 단백질인 ‘타우(tau)’를 과잉생산하는 실험용 생쥐는 후각 상실 증상을 보인다고 한다. 따라서 타우가 후각 상실의 원인 물질일 가능성이 있다.

문제는 후각 상실이 알츠하이머병이 아닌 다른 환자에서도 발생한다는 점이다. 많은 파킨슨병 환자도 발병 초기에 후각 상실 증상을 보인다.

우리의 뇌 속에 단단히 기억되면 상당히 오랫동안 지속된다. 이것은 후각 기능의 진화론적 이유를 생각해 보면 이해할 수 있다. 사슴은 사자의 냄새를 공포감과 함께 영원히 기억해야 한다. 냄새의 효과는 즉각적이다. 뇌가 감지한 라일락 향기는 강렬한 이미지와 감정을 자극해서 그 향기와 연관된 향수(鄕愁)를 불러일으킨다.

냄새로 인한 향수는 언어나 사고에 의해 희석되지 않는다. 보고 듣는 것이 쉽게 기억의 쓰레기더미 속으로 사라지는 것과는 대조적이다. 일부 전문가가 ‘아이들에게 어떤 문장을 후각 정보와 함께 주었을 때 후각 정보를 주지 않았을 때보다 훨씬 더 쉽게 기억하고 오래간다’고 주장하는 것도 그 때문이다.

갑작스러운 한파에 종종걸음으로 퇴근길을 재촉할 때, 어디선가 낙엽을 태우는 냄새가 나는가 싶더니, 갑자기 어릴 적 어머니와 아궁이 앞에 앉아 짚불에 고구마를 구워 먹던 장면이 생생하게 떠오른다.

코끝을 스친 냄새에 옛 기억이 문득 떠오른 까닭은 무엇일까. 과학자들은 뇌에 향기의 추억이 새겨져 있기 때문이라고 설명한다.

뇌에 새겨진 과자의 향기

프랑스 작가 마르셀 프루스트(Marcel Proust)는 어느 겨울날 홍차에 마들렌 과자를 적셔 한입 베어 문 순간 어릴 적 고향에서 숙모가 내어주곤 했던 마들렌의 향기를 떠올렸다.

머리에 펼쳐진 고향의 기억은 그의 대표작 ‘잃어버린 시간을 찾아서’의 집필로 이어졌다. 이후 향기가 기억을 이끌어내는 것을 ‘프루스트 현상(Proust phenomenon)’이라고 부르게 됐다.

과학자들은 프루스트 현상의 비밀을 뇌와 진화에서 찾고 있다. 이스라엘 와이즈만연구소의 야라 예슈런(Yaara Yeshurun) 박사는 《커런트 바이올로지(Current Biology)》에 향기와 기억 간의 연관 관계를 추적한 실험결과를 발표했다.

연구진은 16명의 성인에게 사진을 보여주면서 달콤한 배나 눅눅한 곰팡내를 맡게 했다. 90분 뒤엔 같은 사진에 다른 냄새를 맡게 했다. 1주일 뒤 여러 가지 냄새를 맡게 하면서 뇌의 활동을 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 촬영했다. 뇌의 특정 부위가 작동하면 그쪽으로 피가 몰리는데 fMRI는 이를 영상에서 불이 반짝이는 형태로 보여준다.

실험 결과 참가자들은 1주일 전 두 번의 실험 중 첫 번째 맡았던 냄새에 노출될 때 사진을 더 잘 기억했다. 이때 뇌에서는 기억을 담당하는 영역인 해마에 불이 켜졌다. 특히 첫 번째 맡은 냄새 중에는 곰팡내처럼 기분 나쁜 냄새에 더 강력한 반응을 보였다.

예슈런 박사는 “뇌는 좋든 싫든 가장 먼저 맡았던 냄새의 기억을 각인한다”며 “나쁜 냄새에 대한 기억이 강한 것은 진화과정에서 독초나 썩은 음식물, 천적의 나쁜 냄새를 빨리 알아채야 생존에 유리했기 때문일 것”이라고 설명했다.

반대로 좋은 향기는 기억력 향상에 도움을 준다. 2007년 3월 독일 뤼벡대학교 얀 본(Jan Born) 박사는 깊은 잠에 들었을 때 장미 향을 맡으면 기억력이 높아진다고 《사이언스(Science)》에 발표했다. 본 박사는 실험참가자에게 잠들기 전 카드의 그림과 위치를 외우게 했다. 절반은 자는 동안 장미 향기를 맡았고, 나머지는 아무런 향을 맡지 않았다.

다음 날 카드에 대해 묻자 깊은 잠에 빠졌을 때 장미 향을 맡은 그룹의 정답률은 97%였다. 장미 향을 맡지 않은 그룹의 정답률은 86%에 그쳤다. 본 박사는 장미 향이 뇌 기억 중추인 해마를 활성화한다고 설명했다.

뇌 감정 중추 자극해 추억 불러

낙엽 태우는 냄새는 군고구마를 먹었다는 단순한 사실만 떠올리지 않는다. 어머니의 사랑을 받던 따스한 감정이 더 생생하게 떠오른다. 프루스트 효과의 세계적 전문가인 미국 모넬화학감각연구센터 레이첼 헤르츠(Rachel Herz) 박사는 향기가 뇌의 감정 영역에서 작용하기 때문이라고 설명했다.

연구진은 실험참가자들에게 특정 향기를 맡으면서 감정이 들어간 개인적 기억을 떠올리게 했다. 그러자 이번엔 뇌 영상에서 편도의 활동이 눈에 띄게 증가했다. 편도는 뇌의 감정 중추다. 반면 시각적 자극에는 별다른 반응이 없었다.

헤르츠 박사는 “향기는 감정이나 향수와 깊이 연결돼 있다”며 “추수감사절 때 오랜만에 찾은 집에서 어머니가 해주시는 요리나 거실의 양초에서 나는 냄새가 없다면 어릴 적 추억이 떠오르지 않을 것”이라고 밝혔다.

향기와 감정의 관계는 뇌의 진화과정에서도 찾아볼 수 있다. 헤르츠 박사는 편도가 있는 뇌의 변연계가 원래 후각을 담당하던 조직에서 진화했다는 사실을 들었다. 감정을 경험하고 표현하는 능력은 후각 덕분이라는 것이다. 데카르트의 “나는 생각한다. 고로 나는 존재한다”에 빗대 헤르츠 박사는 “나는 냄새를 맡는다. 고로 나는 느낀다“고 말했다.

2001년 헤르츠 박사는 이 현상을 실험을 통해 입증했다. 연구팀은 사람들에게 사진과 특정 향을 함께 제시한 다음, 나중에 향만 맡게 했을 때 사진을 볼 때의 느낌을 훨씬 더 잘 기억한다는 사실을 확인했다.

어린 시절 뇌에 입력된 마들렌 과자의 냄새 기억은 당시의 다른 여러 기억과 함께 하나의 사건에 대한 기억으로 연결됐고, 냄새 기억이 자극되자 이와 연결된 과거의 다른 기억이 되살아난 것이다.

거꾸로 다른 기억을 자극하면 그와 연결된 냄새 기억이 되살아날 수 있다는 실험결과도 있다. 역(逆) 프루스트 현상인 셈이다.

영국 런던대학교 제이 고트프리드(Jay Gottfried) 교수는 헤르츠 박사팀에게 사진과 특정 향을 함께 보여준 뒤 나중에 향 없이 사진만 보여줬을 때도 사람들의 뇌에서 냄새를 처리하는 부위가 활발하게 활동하는 것을 보여주었다.

고트프리드 박사는 “이번 연구는 하나의 기억으로 연결된 시각, 청각, 후각 정보가 한데 모여 있지 않고 뇌 여러 곳에 흩어져 있다는 것을 의미한다”고 설명했다. 뇌에 분산된 하나의 감각 기억만 자극해도 이와 연결된 전체 기억이 재생되는 것이다.

그렇다면 냄새는 어떻게 분위기를 좌우할까? 비밀은 연상학습에 있다. 예를 들어보자. 수술을 받았던 환자 중 나중에 병원 냄새만 맡아도 불안해하는 경우가 있다. 이는 병원의 포르말린 냄새가 수술을 기다리면서 불안·초조했던 감정과 함께 학습됐기 때문이다. 나중에는 병원 냄새만 맡아도 조건반사처럼 불안감을 느끼게 되는 것이다.

코의 냄새 신경세포는 뇌의 변연계에 존재하는 편도체와 해마에 연결돼 있다. 편도체는 감정을 만들어 내고 해마는 연상학습을 담당한다.

다른 감각은 이처럼 감정과 연상학습을 담당하는 뇌 부위와 연관되어 있지 않다. 오로지 냄새만이 감정과 추억을 자극하는 것이다.

원문: SeeHint.com