부화한 지 얼마 안 된 뿔쇠오리 새끼는 날지도 못하면서 부모를 따라 바다로 향해. 뿔쇠오리는 어떤 새일까? 뇌 속 뉴런의 연결을 그린 ‘커넥톰’은 무엇을 보여 줄까? 과학마녀 일리가 알려 줄게!
뿔쇠오리는 바다오리과에 속하는 작은 바닷새예요. 몸길이는 약 24~26cm이고 머리는 검은색이에요. 머리 꼭대기에서 뒷목까지 흰 줄이 이어지고 머리에는 뿔처럼 솟은 짧은 깃털인 ‘뿔깃’도 있지요.
뿔쇠오리는 대한민국 남해안과 일본 연안 등 비교적 따뜻한 바다에 있는 섬에서 번식해요. 일본에서 번식하는 바다오리과 새 7종 가운데 다른 6종은 주로 북쪽의 차가운 바다에 살지만, 뿔쇠오리는 남쪽의 따뜻한 바닷물을 북쪽으로 옮기는 구로시오와 쓰시마 난류의 영향을 받는 해역에서도 번식해요.
대한민국에서는 제주 마라도와 남해안 일부 섬에서 번식하며 독도와 신안 구굴도에서도 번식한 기록이 있어요. 대한민국은 뿔쇠오리를 멸종할 위험이 높은 새로 평가하고 ‘멸종위기 야생생물 Ⅱ급’으로 지정해 보호하고 있어요.
뿔쇠오리는 1년 중 대부분의 시간을 바다에서 보내요. 물속을 날듯 헤엄치며 작은 물고기와 갑각류 등을 잡아먹어요. 대체로 번식기인 2~5월이 되면 섬을 찾아 바위 틈이나 좁은 굴에서 알을 낳아 품어요. 암컷은 보통 1~2개의 알을 낳고 암컷과 수컷이 번갈아가며 약 32 일 동안 알을 품어요.
새끼는 부화한 뒤 둥지에서 오래 머물지 않아요. 부모가 울음소리로 새끼를 이끌면 아직 날지 못해도 바다로 뛰어들어 먹이활동을 시작한답니다.
커넥톰은 뇌나 신경계에서 신경세포가 어떻게 연결돼 있는지를 나타낸 지도예요. 뇌에는 정보를 주고받는 신경세포인 ‘뉴런’이 있어요. 뉴런은 콩나물 줄기처럼 길게 뻗은 돌기를 통해 다른 뉴런과 이어져요. 뉴런과 뉴런이 신호를 주고받는 연결 지점을 ‘시냅스’라고 해요. 커넥톰은 뉴런과 시냅스의 복잡한 연결 관계를 한눈에 보여 주지요.
커넥톰을 만드는 방법은 뇌의 연결을 얼마나 자세히 살펴보려는지에 따라 달라요. 사람의 뇌 전체에서 각 영역의 연결을 알아볼 때는 자기공명영상(MRI)을 이용해요. 물 분자가 퍼지는 방향을 측정해 여러 뇌 영역을 잇는 신경섬유 다발의 경로를 추정하지요.
뉴런 하나하나의 연결을 자세히 알아보려면 전자현미경을 이용해요. 작은 동물의 뇌나 사람 뇌의 작은 조직을 얇게 잘라 층층이 촬영한 뒤 사진 속 뉴런의 돌기와 시냅스를 세밀하게 추적해 3차원 연결망을 만들어요.
과학자가 커넥톰을 연구하는 이유는 뇌의 여러 기능이 뉴런으로 이뤄진 신경회로와 관련 있기 때문이에요. 커넥톰을 이용하면 감각을 받아들이는 뉴런부터 몸의 움직임을 조절하는 뉴런까지 신경세포가 어떻게 이어지는지 추적할 수 있어요.
커넥톰만으로 생각이나 기억을 그대로 읽을 수는 없어요. 뇌를 제대로 이해하려면 연결 구조와 함께 뉴런이 언제 어떤 신호를 주고받는지도 살펴봐야 해요. 과학자는 커넥톰을 활용해 복잡한 신경회로가 어떻게 작동하는지 연구하고 있답니다.
