우리의 행동과 생각의 저변에 "어떤 물질"이 자리잡고 있다고 생각하면 솔직히 기분이 좋을리는 없다. 적어도 어떤 물질이나 행위에 탐닉하게 되는 중독현상에서는 "어떤 물질"의 영향이 크다고 알려져 있다. 그 "어떤 물질"의 이름은 도파민(dopamine)이다. 우리 뇌 속에서는 도파민과 같은 신경전달물질이 수십종 존재하고 있으며 아직까지도 이러한 물질들의 정확한 역할과 상호작용에 대해서는 연구가 진행중이다. 아래의 기사는 2001년 2월 14일에 발간된 Newsweek special report 제 466호에 실린 내용이다. 우리 뇌와 우리의 행동/감정이 어떻게 연결되어 있는지를 살펴볼 수 있는 대표적인 사례라고 할 수있다.

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HOW IT ALL STARTS INSIDE YOUR BRAIN

마약을 사용하면 뇌가 변한다

최신 연구는 중독자가 수렁에서 헤어나기 어려운 이유를 과학적으로 규명하고 있다.

상습적으로 복용하면 뇌의 쾌락회로가 바뀌고 유전자 활동까지 변한다고 경고한다.

Sharon Begley 기자

마약중독자들이 기능자기공명영상(fMRI) 장치 속에 한명씩 차례로 들어가 누웠다. 뇌를 촬영하는 fMRI 속에는 거울이 하나 달려 있었다. 피험자는 이 거울을 통해 바깥의 비디오 화면을 볼 수 있었다. 연구원이 10분짜리 비디오를 틀었다. 처음 2분 간은 호랑나비떼가 날아다니는 장면이 나왔다. 뇌에는 아무런 변화가 없었다. 곧 이어 장면이 바뀌었다. 사람들이 코카인을 조제하고 있었다. 한 중독자가 마약상에게 돈을 건네주고 코카인을 받았다. 그리고 여러 사람이 코카인을 흡입했다. 비디오를 보고 있던 피험자의 뇌활동에 갑자기 변화가 생겼다.

 

<코카인 갈망상태에서의 뇌의 fMRI와 PET 영상, Amygdala와 전대상회에 활성도가 코카인 영상을 보여준 경우 증가되어 있다. Childress 등, 1999, Am. J. Psychiat.>

실험에 참가한 마약중독자들은 마약을 사용하고픈 욕구가 커졌을 뿐만 아니라 뇌의 대상회(帶狀回)와 전두연합령(기분·학습과 관련된 부위) 일부가 전깃불이 켜진 것처럼 환하게 나타났다. 보통 사람은 그런 반응을 보이지 않는다. 중독자는 대개 마약이 거래되는 곳을 지나치거나, 심지어 마약을 함께 사용했던 사람들과 어울리기만 해도 마약 욕구를 강하게 느낀다. fMRI는 이런 외부 자극을 받으면 뇌가 어떻게 변하는지 자세히 보여줬다. 1998년 이 연구를 총괄했던 스콧 루커스(매사추세츠州 매클린 병원)는 “활성화된 부위는 기억이 저장된 곳이다. 이런 자극은 마약과 관련된 기억을 되살리고 중독자는 ‘파블로프의 개’처럼 반응한다”고 정리했다.

“마약을 사용하면 뇌가 변한다.” 이것은 단순한 공익광고 문구가 아니다. 신경학자들은 fMRI나 양전자방사단층촬영(PET)을 이용해 마약이 체내로 들어가면 뇌에 어떤 변화가 생기는지, 마약을 끊기가 왜 어려운지, 끊은 후에도 그 영향이 오래 가는지를 하나둘씩 설명하고 있다. 美 국립약물남용연구소(NIDA)의 앨런 레슈너는 “각종 영상장치와 실험기술의 발달로 지난 수십년간 동물실험으로 얻은 결과를 더 자세히 이해하게 됐다. 마약을 남용하면 뇌가 바뀌고, 감정이 바뀌며, 유전자 활동까지 변한다”고 말했다.

중독자의 뇌는 정상인의 뇌와 차이가 있다. 뇌에서 일어나는 각종 물리·화학반응이 차례로 변하면서 처음에는 호기심으로 손대다가 나중에는 마약없이는 견딜 수 없게 된다. 코카인·헤로인·니코틴·암페타민 등의 마약은 뇌의 ‘쾌락회로’를 바꿔 놓는다. 이 회로가 작동하면 쾌감을 느끼게 된다. 좋아하는 음식을 먹으면 이 회로가 활동한다. 섹스를 할 때, 경쟁에서 이겼을 때, 시험성적이 좋을 때, 칭찬을 들었을 경우도 마찬가지다. 쾌락회로는 도파민이라는 신경전달물질의 중개로 작동한다. 이것은 신경세포의 흥분을 연결된 다른 신경세포로 전달하는 물질이다.

<스트레스와 같은 자극은 특정 신경전달물질이나 호르몬을 통하여 우리뇌속의 변연계에 속한 Amygdala에 전달되게 된다. 쾌락중추의 도파민을 매개로 하여 특정자극이나 감정상태와 연결된 기억들이 뇌의 전전두엽으로 넘겨지면 전전두엽의 관장하에 마약과 같은 특정 중독성 물질을 구하기 위한 일련의 행동들이 겉으로 드러나게 된다>

마약이 몸에 들어오면 이 회로는 어떻게 변할까. 매사추세츠 종합병원의 한스 브라이터 연구진은 코카인 중독자들을 대상으로 실험을 했다. 심장병 같은 위험요인이 없는 것을 확인한 후 브라이터 연구진은 피험자에게 적정량의 코카인을 투여했다. fMRI로 18분간 8초마다 중독자의 뇌를 촬영했다. 처음 흥분기에 중독자들은 “고속으로 질주하는 느낌”이나 “거인이 내 몸을 공중으로 들어올린 느낌”을 받았다고 말했다. 또한 그들은 에너지와 행복감이 충만한 느낌을 받았다. fMRI에서 그 이유를 알 수 있었다. 코카인이 쾌락회로와 관련된 뇌 편도체와 측좌핵에 바로 도달해 영향을 미친 것이다.

어떻게 이것이 가능할까. 美 국립 브룩헤이븐 연구소의 노라 볼코는 “마약을 사용하면 뇌 쾌락회로의 도파민 농도가 증가한다”고 설명했다. 마약은 단순한 행동보다 쾌락회로를 더 강하게 자극한다. 다시 말해 좋은 음식을 먹을 때나 복권에 당첨됐을 때보다 더 큰 기쁨을 느낀다. 마약의 종류에 따라 쾌락회로에 영향을 미치는 방식은 다르다.

■코카인은 도파민 농도를 조절하는 ‘자가수용체’의 작용을 저해한다. 자가수용체는 여분의 도파민과 결합해 도파민의 양이 너무 많아지지 않도록 조절한다. 자가수용체에서 도파민이 결합할 자리에 코카인이 먼저 가서 붙는다. 이러면 도파민이 남아돌게 되고 쾌락회로가 활발히 작동하게 된다. 볼코의 1997년 연구에 따르면 코카인 농도가 높을수록 남는 도파민이 늘어난다.

■암페타민도 이 자가수용체의 활동을 방해한다. 또한 암페타민은 도파민이 저장된 주머니를 자극해 도파민이 더 많이 쏟아져 나오게 만든다. 도파민이 많이 분비되면 쾌락회로 신경의 활동도 활발해진다.

■헤로인은 도파민이 들어있는 신경을 자극한다. 이로써 도파민이 쾌락회로의 핵심부위인 측좌핵으로 배출된다. 니코틴도 같은 작용을 한다. 헤로인은 엔도르핀과 같은 뇌내마약물질(체내에서 분비되는 진통물질)이 자극하는 신경도 마찬가지로 자극한다. 그러나 헤로인의 자극이 훨씬 더 강하다.

■알콜은 도파민·세로토닌·뇌내마약물질을 다량 분비하게 만든다. 알콜은 글루타민산과 감마아미노부티르산도 평소보다 늘어나게 한다. 글루타민산은 취한 느낌이 들게 하고, 감마아미노부티르산은 신경활동을 감소시켜 졸리게 만든다.

마약의 영향은 거기서 그치지 않는다. 상습적인 마약사용은 또다른 변화를 불러일으키며 이는 원래대로 회복되기 어렵다. 특히 신경세포에 있는 도파민 수용체의 수가 줄어든다. 도파민 수용체는 야구 글러브 같은 분자로 다가오는 신경전달물질을 받는 역할을 한다. 동물실험에 따르면 마약을 복용할수록 도파민 수용체의 수가 줄어든다. 뇌가 지나치게 활동하는 쾌락회로를 진정시키려 하면서 나타나는 현상이다. 도파민 수용체가 줄어들면 신경간 흥분전달이 제대로 되지 않으며 이에 따라 쾌락회로의 활동이 감소한다. 그러나 여기서 예기치 않았던 결과가 생긴다. 도파민 수용체가 줄어들면 과거에 쾌락을 느꼈던 마약의 양으로는 만족할 수 없게 된다. 마약에 내성이 생기는 이유가 바로 이것이다. 마약의 효과는 처음보다 떨어진다. 처음과 같은 쾌감을 얻으려면 마약사용량을 늘려야 한다.

그러나 더 나쁜 점이 있다. 도파민 수용체가 부족하면 일상생활에서도 쾌감을 얻기 어려워진다. 좋은 식사를 해도, 대화를 해도, 안마를 받아도 예전과 같은 행복감은 얻지 못한다. 따라서 마약사용자는 만성적인 불쾌감·과민·걱정·우울증에서 벗어나는 유일한 길은 마약사용량을 늘리는 것뿐이라고 생각하게 된다. 다시 말해 처음에는 쾌감을 얻기 위해 시작하지만 중독된 후에는 그칠 줄 모르는 고통과 절망에서 벗어나기 위해 마약을 사용하는 것이다.

마약을 끊을 때 생기는 고통도 뇌가 도파민 시스템을 복구하면서 생기는 결과다. 마약을 끊으면 행복감을 유발하는 도파민의 유일한 원천이 사라진다. 도파민이 없으면 살면서 어떤 기쁨도 느낄 수 없다. 마약공급이 중단되면 고통에 극도로 민감해지며, 자주 구역질을 느끼고, 몸의 떨림을 통제할 수 없다. NIDA의 레슈너는 이렇게 말했다. “중독이 뇌질환인 이유가 여기에 있다. 처음에는 자발적으로 마약을 사용할지 모르지만 한번 빠지면 중단할 수 없다. 시작은 의지로 할 수 있지만 끊는 것은 의지로 할 수 없다.”

내성·중독·금단현상의 원인은 위와 같이 생물학적으로 설명할 수 있었지만 마약을 끊었던 사람이 얼마 후 다시 마약에 손대는 것을 설명하기는 쉽지 않다. 몇주·몇달, 또는 그 이상 마약을 끊었던 사람이 왜 갑자기 마약을 찾을까. 동물실험에 따르면 마약사용을 중지하면 도파민 수용체가 언젠가는 정상수준으로 돌아온다. 그래서 고통스런 금단현상 기간이 지나면 뇌는 마약을 필사적으로 찾지는 않는다. 그러나 마약중독은 재발하는 경우가 많다. 앞에 나왔던 스콧 루커스의 fMRI 실험에 단서가 있을지도 모른다. 마약을 사용했던 기억은 아주 오랫동안 뚜렷하게 남는다. 이 때문에 소매를 걷어올린 맨팔뚝만 봐도 마약 생각이 되살아난다. 파블로프의 개가 종소리만 듣고도 침을 흘리게 되듯 중독자도 과거의 마약 사용을 떠올리게 하는 시각·청각·후각 자극을 받으면 마약 욕구가 크게 일어난다. 마약에 다시 빠지는 현상은 유전자에도 어떤 영구적인 변화가 생겼다는 점을 의미한다. 마약은 유전자를 작동하게 하거나 정지하게 하는 스위치가 될 수 있다. 일례로 록펠러大의 메리 진 크릭은 동물실험에서 코카인에 중독되면 도파민 수용체를 만드는 유전자의 활성이 낮아진다는 사실을 발견했다. 이 유전자가 계속 비활성 상태로 남게 되면 쾌락회로가 잘 작동하지 않게 되고, 결국 다시 마약에 손댈 수도 있다.

유전자가 부분적으로나마 왜, 어떤 사람이 마약에 더 탐닉하는지를 설명해줄지도 모른다. 켄터키大의 마이클 바도는 마약이 자극하는 도파민 시스템은 색다른 경험으로도 자극받을 수 있다는 것을 발견했다. 이 사실은 계속 새로운 경험을 추구하는 사람도 마약중독자처럼 더 자극적인 경험을 원할지 모른다는 것을 시사한다. 그래서 번지점프 같은 것으로도 이런 느낌이 충족되지 않으면 마약에 손댈 가능성이 있다. 사실 강박적으로 자극적인 경험을 찾는 사람은 단조로운 생활에 만족하는 사람보다 마약에 의존할 가능성이 크다. 그리고 짜릿한 경험을 좋아하는 성격은 유전적인 영향을 많이 받는 것 같다. 크릭은 “이 사실은 마약중독은 유전적 요인이 있음을 시사한다”고 말했다. 그러나 유전자가 중독을 줄여줄 수도 있다. 동양인 중에는 알콜 대사가 원활하지 않은 사람이 많다. 이런 사람들은 술을 마시면 얼굴이 몹시 붉어지고, 구토를 하며, 심장박동이 빨라진다. 구토를 유발하는 것은 피하는 경향이 있기 때문에 자연적으로 알콜 중독에 빠질 위험이 줄어든다. 다른 사람들도 중독에 빠지지 않기가 그처럼 쉽다면 얼마나 좋을까.