죽어가는 뇌에서 발생하는 극적인 변화

무산소 상태에 빠진 쥐 뇌파를 해석한 연구로 죽음을 향해 가는 뇌에서 일어나는 임사 체험 실태, 이어지는 죽음의 물결이라고 불리는 다이내믹한 상세 절차가 밝혀졌다고 발표됐다. 이 연구는 뇌파가 평평해지는 게 뇌 기능이 돌이킬 수 없는 정지를 하는 결정적 사인이라는 현대 의료 상식에 의문을 던지는 것이다.

의료 발달로 생에서 족음으로의 전환은 어느 순간 사건이 아니라 천천히 이행되는 연속 프로세스이며 때론 역전하는 일도 있는 복잡한 현상이라는 걸 알고 있다. 프랑스 소르본대 파리 뇌 연구소는 이전 연구에서 무산소 상태가 오랫동안 지속되면 뇌 활동이 연쇄 반응인 캐스케이드 변화를 일으키는 걸 보여줬다.

첫째 호흡이나 맥박 정지 등으로 산소가 닿지 않은 뇌에선 에너지원인 전기적 균형이 붕괴되어 신경전달물질인 글루탐산이 대량 방출된다. 처음에는 신경회로가 멈춘 것처럼 보이지만 이후 뇌 활동이 급증하고 감마파와 베타파가 증가한다고 한다.

이후 뉴런 활동은 서서히 저하되어 뇌파가 평탄해져 완전한 전기적 침묵(electrical silence) 상태에 이르게 된다. 하지만 이 고요함은 전문가 사이에서 죽음의 물결로 알려진 큰 파도에 의해 곧바로 중단되고 뇌 기능과 구조에 변화가 찾아온다.

연구팀은 무산소성탈분극(depolarization)이라고 불리는 이 사건은 대뇌 피질 전체에 뉴런 죽음을 일으키는 것으로 다시 말해 죽을 때 아름다운 목소리로 울린다고 한다. 백조의 노래 같은 뇌 활동 정지 전환을 나타내는 진정한 지표라고 할 수 있다는 설명이다.

죽음에 직면한 사람 소생과 뇌 기능을 유지하려면 죽음의 물결을 이해하는 게 중요하지만 지금까지는 죽음의 물결이 대뇌 피질 어디에서 일어나는지 발생한 죽음의 물결이 뇌로 어떻게 퍼지는지 몰랐다.

따라서 연구팀은 쥐를 이용한 연구를 실시해 뇌 다양한 층 전위와 뉴런 전기 활동을 기록했다. 그리고 무산소성탈분극이 일어나기 전과 일어나고 있는 중 뇌 활동을 비교한 결과 죽음의 물결이 대뇌신피질 5층에 위치한 콘체 뉴런이라는 신경세포로부터 발생해 이게 뇌 표면이나 안쪽 백질을 향해 퍼져 나가는 걸 알게 됐다. 이 실험은 쥐에 의한 것이지만 연구자는 인간에서도 같은 일이 일어난다고 보고 있다.

다음은 실험 중인 쥐 생리 반응 매개 변수 모니터링. 산소 공급 중단에 의해 산소 결핍이 되면 얼마 지나지 않아 뇌 활동이 저하되지만 무산소성탈분극 파 그러니까 죽음의 물결이 발생했을 때 산소 공급을 재개하는 것으로 무산소성탈분극 후 재분극이 일어난다.

이는 죽음의 물결이 발생한 대뇌피질 심층이 산소 결핍에 대해 가장 약하다는 걸 시사한다. 이유는 5층 피라미드 뉴런 활동이 많은 에너지가 필요하기 때문이다. 또 연구자가 쥐 뇌에 다시 산소를 공급하면 뇌세포가 ATP를 보충해 뉴런 재분극과 시냅스 활동 회복으로 이어지는 것도 확인됐다.

연구팀은 생리학적 관점에서 보면 죽음은 시간이 지나면서 진행되는 것이며 생과 엄밀하게 분리하는 건 불가능하다며 그렇다고 해서 반드시 뇌 기능의 결정적 정지를 의미하지 않는다며 지원하는 신경보호제 개발이 필요하다고 밝혔다.

참고로 이번 연구에 사용된 쥐는 해부를 위해 안락사시켰지만 논문에는 실험은 프랑스 연구윤리위원회 승인을 받아 유럽연합 가이드라인에 따라 실시했으며 실험에 사용된 동물 수와 스트레스를 최소화하기 위해 모든 예방 조치를 취했고 모든 실험 절차는 동물 실험에 대한 지침으 준수해 수행했다고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.