우리는 스트레스를 받았을 때, 사랑에 빠졌을 때, 요가와 명상을 할 때 한숨을 쉰다. 하지만 그게 전부가 아니다. 우리의 뇌는 5분 마다 한 번씩 한숨을 쉬라는 신호를 보내고, 우리는 깨닫지도 못하고 한숨을 쉴 때가 많다(조용한 방에서 자기 숨소리를 들어보면 마치 시계처럼 정확하다).

한숨, 혹은 평소보다 깊은 호흡은 우리 일상의 필수적인 일부분이다. 우리 폐의 건강과 기능 보전을 돕기 때문이다. 뇌의 어떤 부분에서 한숨이 비롯되는지는 이제서야 밝혀졌다.

스탠포드 대학교와 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교의 연구자들은 뇌간의 뉴런 무리 두 곳을 지목했다. 지난 월요일에 '네이처'에 발표된 새 연구 결과다.

우리의 일반적인 호흡을 한숨으로 바꾸는 것은 이제까지 관찰된 인간의 기초적 행동 중 가장 적은 수의 뉴런들이 조절하는 것이라고 이번 연구의 공동 진행자인 UCLA 데이비드 게펜 의대 신경 생물학 교수 잭 펠드맨 교수가 말했다.

“이것은 우리가 보기에 아주 흥미롭다. 인간은 평생 6억 번 호흡을 하는데, 신경계가 어떻게 조절할까? … 우리는 호흡에 대한 이해를 통해 인간을 포함한 포유류의 뇌가 어떻게 더 복잡한 행동을 지시하는지에 대한 기본적 원칙을 찾을 수 있기를 바란다.”

연구자들은 쥐의 뇌에서 보이는 14,000개 이상의 유전자 발현 패턴을 관찰했다. 그 중 뇌간 아래쪽에서 두 개의 특정 신경 펩티드를 지닌 뉴런 200개 정도를 추렸다. 신경 펩티드는 뇌세포들이 서로 의사 소통을 할 때 사용하는 분자이다.

펩티드 수용기를 지닌 200개 뉴런의 다른 무리는 신경 펩티드에 의해 활성화되는데, 여기서 호흡 행동을 유발한다.

뇌간 양쪽의 밝은 녹색 부분이 호흡 반사를 조절하는 200개 뉴런의 네트워크다.

이 신경 펩티드는 아주 강력해서, 이 중 하나인 봄베신과 관련된 신경 펩티드를 쥐에게 주사하자, 쥐의 한숨 비율이 10배 높아졌다. 1시간에 40번 한숨을 쉬던 쥐가 1시간에 400번이나 한숨을 쉰 것이다. 또한 이 두 펩티드를 억제하면 쥐는 한숨을 쉴 수 없게 되었다.

연구자들은 이 두 펩티드가 뇌 회로의 뉴런에게 신호를 보내 우리의 호흡을 조절하고 한숨을 쉬게 만든다고 결론내렸다.

뇌 회로는 우리의 호흡 속도와 한숨, 기침, 하품 등 호흡 형태를 조절한다고 이번 연구의 공동 진행자인 스탠포드 대학교 생화학 교수 마르 크래스나우 박사가 성명에서 밝혔다.

이 뇌 회로를 더 잘 이해하게 되면 호흡 관련 장애 치료법이 개발될 수 있다. 예를 들어 불안 장애가 있는 사람들은 한숨을 너무 많이 쉬고, 심장 문제로 호흡이 어려운 사람은 한숨을 더 많이 쉬면 좋을 수 있다.

“이 분자 통로는 한숨을 조절하는데 있어 중요하며, 한숨 조절 회로에 핵심적이다. 이 통로에 영향을 주어 한숨을 조절하는 약물을 찾을 수 있을지도 모른다.”

펠드맨은 이 새 연구가 뇌가 우리의 모든 행동을 조절하는 복잡한 방식을 밝힐 수 있는 더욱 획기적인 연구로 이어질 수 있다고 생각한다.

“호흡은 생명에 있어 굉장히 중요하고, 이것은 뇌가 행동을 어떻게 지시하는지를 이해할 수 있는 창구가 될 수 있다.”

허핑턴포스트US의 You Sigh Without Realizing It Every Five Minutes. Here's Why.를 번역, 편집한 것입니다.