답변 내역

안녕하세요. 수면이 기억 형성에 중요한 역할을 한다는 것은 잘 알려져 있지만, 렘수면은 절차기억, 비렘수면은 서술기억처럼 수면 단계마다 특정 기억만 따로 처리한다고 단순하게 구분하기는 어려우며, 실제로는 렘수면과 비렘수면이 서로 다른 방식으로 기억을 안정화하고 통합한다고 보시면 됩니다. 우리가 깨어 있는 동안 새롭게 배운 정보는 처음에는 불안정한 상태로 저장되는데 수면을 거치면서 신경회로가 재활성화되고 필요한 정보가 장기기억으로 강화됩니다.서술기억은 사실이나 사건처럼 말이나 글로 설명할 수 있는 기억을 의미하는데요, 예를 들어 시험을 위해 공부한 내용이나 어제 있었던 일을 기억하는 것이 여기에 해당합니다. 이러한 기억의 공고화에는 비렘수면 특히 깊은 서파수면이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 깊은 수면에서는 해마와 대뇌피질 사이에서 기억과 관련된 신경활동이 반복적으로 나타나면서 새롭게 학습한 정보가 기존의 장기기억 체계와 통합되는 과정이 진행되며, 따라서 학습 후 충분한 비렘수면을 취하면 단순히 깨어 있는 상태로 시간을 보내는 것보다 기억이 안정적으로 유지되는 경우가 많습니다.반면 절차기억은 자전거 타기나 악기 연주처럼 반복적인 연습을 통해 몸에 익히는 기술과 관련된 기억인데요, 절차기억 역시 수면 중 강화되며 렘수면과 비렘수면이 모두 관여할 수 있습니다. 특히 운동기술 학습에서는 수면 후 수행 능력이 향상되는 현상이 관찰되는데 특정 수면 단계 하나만으로 설명하기보다는 수면 전체의 구조와 단계 간 상호작용이 중요하다고 봅니다. 렘수면은 감정과 관련된 기억이나 복잡한 정보의 통합에도 중요한 역할을 하는 것으로 연구되고 있는데요, 특히 감정적으로 중요한 경험을 정리하고 기존 기억과 새로운 정보를 연결하는 과정에 렘수면이 관여할 가능성이 제시되어 있습니다. 따라서 흔히 말하는 것처럼 비렘수면은 기억을 저장하고 렘수면은 기억을 처리한다는 식으로 명확하게 나누는 것은 정확하지 않습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 겨울철 유리창에 흔히 붙이는 뽁뽁이가 실내 온도를 유지하는 이유는 뽁뽁이 안에 갇힌 작은 공기층이 열의 이동을 어렵게 만들기 때문이며, 이때 핵심은 열전도, 대류, 복사라는 세 가지 열전달 방식이 줄어드는 데 있습니다.우선 유리는 열을 비교적 잘 전달하는 물질이기 때문에 겨울철에는 실내의 따뜻한 열이 유리를 통해 차가운 바깥쪽으로 빠져나가기 쉬운데요, 그런데 유리창에 뽁뽁이를 붙이면 유리와 뽁뽁이 사이 또는 뽁뽁이의 작은 기포 내부에 공기가 갇히게 됩니다. 공기는 고체나 액체에 비해 열전도율이 매우 낮기 때문에 열이 전도되는 속도를 크게 낮출 수 있습니다. 특히 뽁뽁이에는 수많은 작은 공기방울이 독립적으로 갇혀 있어 공기가 한꺼번에 크게 움직이기 어렵습니다. 여기에서 중요한 것이 대류 억제인데요, 공기는 따뜻해지면 팽창하여 위로 올라가고 차가운 공기는 아래로 내려오는 대류가 일어날 수 있는데, 뽁뽁이 속의 공기방울은 공간이 너무 작아 이런 큰 규모의 공기 순환이 발생하기 어렵습니다. 따라서 열이 공기의 움직임을 통해 전달되는 것도 억제되며, 이것이 단순히 공기를 넣어놓는 것보다 공기를 작은 공간에 가둬놓는 것이 단열에 효과적인 이유입니다. 스티로폼이나 이중창 역시 기본적으로 이러한 원리를 이용합니다.또한 뽁뽁이는 유리창과 실내 사이에서 복사에 의한 열 이동을 일부 줄이는 효과도 있는데요, 따뜻한 실내의 물체는 적외선 형태로 열에너지를 방출하고 차가운 창문은 이를 흡수하는데, 뽁뽁이와 공기층이 추가되면서 이러한 복사와 전도 및 대류가 연속적으로 일어나는 과정에 저항이 더해집니다. 따라서 뽁뽁이의 단열 효과를 한마디로 표현하면 열전도율이 낮은 공기를 수많은 작은 공간에 가둬 열의 전도와 대류를 동시에 억제하는 것이라고 할 수 있습니다. 다만 뽁뽁이를 붙인다고 해서 창문을 통한 열 손실이 완전히 사라지는 것은 아닙니다. 유리 자체를 통한 전도와 창틀 주변의 틈으로 발생하는 공기 누설 등은 여전히 존재하기 때문입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 고기를 재울 때 키위나 파인애플을 넣으면 고기가 부드러워지는 이유는 과일에 들어 있는 단백질 분해효소인 프로테아제가 고기의 단백질을 잘게 분해하기 때문인데요, 키위에는 액티니딘, 파인애플에는 브로멜라인이라는 대표적인 단백질 분해효소가 들어 있습니다. 이 효소들은 단백질을 구성하는 펩타이드 결합을 가수분해하여 긴 단백질 사슬을 더 짧은 펩타이드와 아미노산으로 분해합니다.고기의 질긴 식감은 단순히 근육세포 자체 때문만이 아니라, 근육을 서로 연결하고 지지하는 콜라겐과 엘라스틴 같은 결합조직, 그리고 근육 단백질의 구조와도 관련이 있습니다. 키위나 파인애플의 효소가 고기 표면에 침투하면 이러한 단백질 가운데 일부를 분해하면서 근육 조직의 구조가 느슨해지고, 결과적으로 씹었을 때 저항이 감소합니다. 특히 액티니딘과 브로멜라인은 다양한 단백질을 분해할 수 있기 때문에 육류의 연육에 활용됩니다.이때 중요한 점은 효소가 고기 전체를 녹이는 것이 아니라는 것인데요, 효소가 주로 고기 표면에서 작용하면서 단백질의 일부를 분해하기 때문에 고기가 부드러워지는 것입니다. 또한 효소의 활성은 온도와 시간, pH 등에 영향을 받습니다. 너무 오래 재우면 표면의 단백질이 과도하게 분해되어 고기 겉부분이 물러지고 으깨지는 듯한 식감이 될 수도 있습니다. 따라서 키위나 파인애플을 사용할 때는 고기의 종류와 양에 따라 비교적 짧은 시간 동안 사용하는 것이 좋습니다. 특히 파인애플의 브로멜라인은 특히 열에 의해 쉽게 활성이 감소합니다. 따라서 통조림 파인애플처럼 가열 처리된 제품은 생파인애플보다 연육 효과가 약할 수 있으며, 키위의 액티니딘 역시 가열 과정에서 활성이 떨어질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 금속 냄비가 열을 빠르게 전달하는 핵심 원리는 금속 결합에서 비롯되는 자유전자와 금속 원자들의 집단적인 진동에 있습니다. 금속에서는 원자들이 규칙적인 격자 구조를 이루고 있고, 금속 원자들이 가진 일부 전자는 특정 원자에 단단히 묶여 있지 않고 금속 전체를 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이를 흔히 자유전자라고 합니다. 냄비의 바닥을 가스 불이나 인덕션 등으로 가열하면 먼저 금속 원자들의 진동이 커지고, 동시에 자유전자도 높은 에너지를 얻게 됩니다. 특히 자유전자는 금속 내부를 빠르게 이동하면서 자신이 얻은 에너지를 주변의 다른 전자와 원자들에게 전달하는데요, 이 때문에 열이 한 지점에 머무르지 않고 금속 전체로 빠르게 퍼져나갈 수 있습니다. 이것이 금속의 열전도율이 높은 주요한 이유입니다.특히 금속 결합 자체도 중요한 역할을 하는데요, 금속에서는 양전하를 띤 금속 원자핵과 전자가 서로 강하게 결합하고 있지만, 전자 일부는 특정 원자에 속하지 않고 여러 원자 사이를 자유롭게 이동합니다. 이러한 전자들이 전기를 잘 통하게 할 뿐 아니라 열에너지를 운반하는 역할도 하기 때문에 일반적으로 전기전도도가 높은 금속은 열전도도 역시 높은 경우가 많습니다. 대표적으로 구리와 알루미늄이 열을 매우 잘 전달하기 때문에 냄비나 프라이팬의 소재로 활용됩니다. 다만 금속 냄비라고 해서 냄비 전체가 항상 똑같은 온도가 되는 것은 아닙니다. 냄비의 두께, 금속의 종류, 불의 세기, 냄비 바닥과 가열원의 접촉 상태 등에 따라 온도 차이가 생길 수 있다보니, 실제 조리에서는 금속 자체의 열전도뿐 아니라 냄비 내부의 음식에서 일어나는 대류와 열전도도 함께 작용합니다. 예를 들어 냄비 바닥이 가열되면 바닥과 가까운 물이 먼저 뜨거워져 위로 올라가고, 상대적으로 차가운 물이 아래로 내려오는 대류 현상이 발생하는데요, 이렇게 금속의 열전도와 음식물의 대류가 함께 작용하면서 냄비 전체에 열이 전달되고 음식이 비교적 고르게 익게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 연어는 왜 흰살생선이 아니라 주황색이나 붉은색을 띠는지, 또 어떻게 태어나 바다와 강을 오가며 살아가는지에 대해 말씀드리자면, 우선 연어 특유의 붉은빛 살은 주로 먹이에서 얻는 카로티노이드 색소인 아스타잔틴 때문입니다. 야생 연어는 크릴이나 새우 같은 작은 갑각류를 먹으면서 이 색소를 섭취하고 근육에 축적하기 때문에 분홍색이나 주황색, 붉은색을 띠게 됩니다.반면 살 사이에 보이는 하얀 줄무늬는 주로 지방층으로, 바다에서 풍부한 먹이를 먹으며 저장한 지방이 근육 사이에 축적된 것입니다. 연어과의 진화 역사는 매우 오래되어 약 4,500만~5,000만 년 전의 에오세 지층에서도 초기 연어과 물고기의 화석이 발견됩니다. 현재 연어과에는 연어뿐 아니라 송어와 곤들매기 등을 포함해 약 245종이 알려져 있으며, 이때 연어의 일생은 일반적인 물고기와 상당히 다릅니다. 암컷은 강바닥의 자갈을 파서 산란 장소를 만들고 그곳에 알을 낳으며, 수정된 알은 자갈 사이에서 부화합니다. 어린 연어는 강에서 곤충이나 작은 수서생물 등을 먹으며 성장하다가 스몰트화라는 생리적 변화를 거쳐 바다로 이동합니다. 바다에서는 크릴과 동물성 플랑크톤, 오징어, 작은 물고기 등을 먹으며 빠르게 성장하고 몸에 많은 에너지를 저장합니다. 성숙하면 놀랍게도 자신이 태어난 강을 찾아 다시 돌아오는데, 어린 시절 기억한 강의 냄새와 지형 및 자기장 등의 환경 정보를 이용하는 것으로 알려져 있습니다. 강으로 돌아온 성체는 먹이를 거의 먹지 않고 저장한 에너지를 이용해 거센 물살과 폭포를 거슬러 올라가 산란하고, 그중에서도 태평양연어는 대부분 한 번 산란한 뒤 죽지만, 대서양연어는 살아남을 경우 여러 차례 산란할 수 있다는 차이가 있습니다. 연어가 죽은 뒤에는 몸속의 질소와 인 같은 영양분이 강과 주변 생태계로 되돌아가면서 생태계에도 중요한 역할을 합니다. 이처럼 연어는 강에서 태어나 바다에서 성장하고 다시 고향으로 돌아와 번식하는 독특한 생활사를 가진 물고기이며, 바다와 육지 생태계를 연결하는 중요한 영양분 운반자라고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 흔히 알려진 혈관을 모두 이으면 지구를 두 바퀴 반 돈다는 표현은 성인 한 사람의 혈관 전체 길이를 약 10만 km로 잡은 오래된 대중적 추정치입니다. 실제 혈관 길이는 측정 방법과 신체 크기에 따라 달라질 수 있어, 정확히 지구 2.5바퀴라고 보기는 어려우며, 지구 둘레가 약 4만 km이므로 10만 km라면 약 2.5바퀴가 되는 것입니다. 이렇게 긴 혈관을 피가 순환하는 핵심은 피가 10만 km의 혈관을 한 번에 처음부터 끝까지 달리는 것이 아니라는 것입니다.우리 몸의 혈관은 크게 동맥, 세동맥, 모세혈관, 세정맥, 정맥으로 이어지는 거대한 순환망입니다. 심장이 혈액을 강하게 밀어내면 혈액은 대동맥에서 여러 동맥으로 갈라지고, 다시 작은 혈관으로 계속 분기합니다. 특히 혈관의 대부분을 차지하는 엄청난 길이는 아주 작은 모세혈관에 있습니다. 모세혈관은 한 줄로 길게 이어진 터널이라기보다 온몸의 세포 주변에 촘촘하게 퍼져 있는 그물망에 가깝습니다. 그리고 혈관이 길다고 해서 혈액이 그 전체 길이를 직선으로 이동하는 것은 아닙니다. 혈액은 심장에서 나온 뒤 특정 조직으로 갔다가 다시 정맥을 통해 심장으로 돌아옵니다. 즉, 하나의 혈액 입자가 온몸의 10만 km 혈관을 모두 통과하는 것이 아니며, 각 혈액은 자신이 필요한 조직을 거쳐 순환합니다. 또한 심장은 생각보다 상당히 강력한 펌프인데요, 성인의 심장은 안정된 상태에서도 1분에 대략 5L 정도의 혈액을 순환시키며, 운동하면 심박출량이 크게 증가합니다. 혈액이 심장에서 나올 때 만들어지는 압력이 동맥을 따라 전달되고, 혈관의 탄성까지 도움을 주면서 혈액을 계속 앞으로 이동시킵니다. 그런데 모세혈관은 매우 가늘기 때문에 혈액이 그곳을 지나가는 속도는 오히려 느립니다. 이것은 단점이 아니라 산소와 영양소를 교환하기 위한 장치입니다. 모세혈관에서 혈액의 흐름이 느려지면서 산소와 이산화탄소, 포도당, 노폐물 등이 혈액과 조직 사이에서 교환될 시간이 확보됩니다. 이처럼 모세혈관이 그렇게 많기 때문에 각각의 혈관을 흐르는 혈액의 양은 매우 작은데요, 여러 혈관이 병렬로 엄청나게 나뉘어 있기 때문에 전체적인 혈액 순환이 가능한 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 네, 완전히 기분 탓이라고 보기는 어려운데요, 모기 물린 곳에 손톱으로 십자가 모양을 꾹 눌렀을 때 잠시 가려움이 줄어드는 데에는 신경생리학적인 이유가 있습니다.모기에 물리면 모기의 침에 들어 있는 여러 물질에 대한 면역반응이 일어나면서 피부의 비만세포가 히스타민 등을 분비합니다. 히스타민이 피부의 감각신경을 자극하면서 우리가 느끼는 대표적인 증상이 바로 가려움입니다. 그런데 이때 손톱으로 피부를 강하게 누르면 가려움 신호와는 별개의 압력과 통증을 감지하는 감각신경도 함께 자극됩니다. 이 과정에서 척수와 뇌로 전달되는 감각 신호가 서로 영향을 주면서 가려움 신호의 전달이 일시적으로 억제될 수 있는데요, 즉 강한 촉각이나 통증 자극이 가려움 감각을 잠깐 덮어버리는 것입니다. 그래서 십자가 모양 자체에 특별한 치료 효과가 있는 것은 아닙니다. 십자가를 그리는 행위보다 손톱으로 눌러서 생기는 압박·강한 감각 자극이 핵심이며, 손톱으로 한 줄을 꾹 눌러도 비슷한 효과가 나타날 수 있습니다. 다만 효과는 일시적입니다. 모기 침에 대한 면역반응과 히스타민 분비 자체가 멈추는 것은 아니기 때문에 시간이 지나면 다시 가려워질 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 에어컨을 방의 위쪽에, 난방기를 아래쪽에 설치하는 것이 효율적인 가장 큰 이유는 공기의 밀도 차이에 따른 대류 현상 때문입니다. 공기는 온도가 높아지면 팽창하면서 밀도가 작아져 위로 올라가고, 반대로 차가워지면 밀도가 커져 아래로 내려가는 성질이 있는데요, 따라서 에어컨은 방 위쪽에 설치하면 차가운 공기를 아래쪽으로 보내면서 자연적인 대류 흐름과 잘 결합할 수 있습니다. 차가운 공기가 아래로 내려가고 따뜻한 공기가 위로 올라가면서 실내 공기가 순환하기 때문에 방 전체가 비교적 균일하게 냉각됩니다.반대로 에어컨을 바닥 가까이에 설치하면 차가운 공기가 이미 차가운 아래쪽에 머물기 쉬워 위쪽까지 냉기가 충분히 전달되지 않을 수 있습니다. 난방은 반대입니다. 난방기를 바닥 가까이에 설치하면 데워진 공기가 가벼워져 자연스럽게 위로 올라가면서 방 전체로 퍼지는데요, 동시에 위쪽의 차갑고 무거운 공기가 아래로 내려와 다시 데워지는 순환이 만들어집니다. 만약 난방기를 천장 가까이에 설치하면 따뜻한 공기가 위쪽에 그대로 모이는 열층화가 발생하기 쉬워 사람이 생활하는 바닥 부근은 상대적으로 차갑고 천장 쪽만 뜨거워질 수 있습니다. 결국 냉방은 차가운 공기가 아래로 내려가는 성질을 이용하기 위해 위쪽에서, 난방은 따뜻한 공기가 위로 올라가는 성질을 이용하기 위해 아래쪽에서 하는 것이 자연대류를 효과적으로 활용하는 방법입니다. 다만 이것이 모든 에어컨과 난방기에 절대적으로 적용되는 것은 아니며, 실제 효율은 송풍 방향, 팬의 세기, 실내 구조, 단열 상태 등에 따라서도 크게 달라지며, 특히 천장형 에어컨이나 강제순환식 난방기는 팬으로 공기를 강제로 섞기 때문에 설치 위치의 영향이 상대적으로 작을 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 급격히 굽은 도로를 자동차가 빠른 속도로 돌 때 몸이 바깥쪽으로 쏠리는 것은 관성 때문에 나타나는 현상입니다. 자동차가 직선으로 달리고 있을 때 사람의 몸도 자동차와 함께 같은 방향으로 움직이고 있는데, 자동차가 갑자기 방향을 바꾸면 몸은 원래 움직이던 방향을 그대로 유지하려는 성질을 가지고 있습니다. 이것이 뉴턴의 제1법칙인 관성의 법칙입니다.예를 들어 자동차가 오른쪽으로 급하게 회전한다고 생각해 보면, 자동차 자체는 오른쪽으로 방향을 바꾸기 때문에 탑승자도 오른쪽으로 함께 방향을 바꿔야 합니다. 하지만 탑승자의 몸은 순간적으로 원래 진행하던 직선 방향으로 계속 움직이려 하기 때문에 자동차의 기준에서는 왼쪽, 즉 회전하는 방향의 바깥쪽으로 몸이 쏠리는 것처럼 느껴지는데요, 실제로 몸에 바깥쪽으로 계속 밀어내는 힘이 존재하는 것이 아니라, 자동차의 회전 운동에 맞춰 몸의 방향을 바꾸려면 좌석이나 안전벨트가 몸에 힘을 가해야 하기 때문에 그렇게 느껴지는 것입니다. 또한 자동차가 커브를 돌기 위해서는 차량과 탑승자의 운동 방향을 계속 바꾸어 주는 구심력이 필요합니다. 타이어와 도로 사이의 마찰력이 자동차를 안쪽으로 잡아당기고, 좌석이나 안전벨트가 탑승자의 몸에도 안쪽 방향의 힘을 전달합니다. 이 힘이 충분하지 않으면 몸은 기존의 진행 방향을 유지하려 하면서 자동차의 움직임에 뒤처지게 됩니다. 특히 자동차의 속도가 빠를수록 필요한 구심력은 커지기 때문에 같은 커브라도 빠르게 달릴수록 몸이 더 강하게 쏠리는 느낌을 받습니다. 따라서 급커브에서 느끼는 바깥쪽으로의 쏠림은 자동차가 방향을 바꾸는 동안 몸이 기존 운동 상태를 유지하려는 관성 때문에 발생하는 현상이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 사과나 배를 깎아 놓았을 때 갈색으로 변하는 현상은 대표적인 효소적 갈변인데요, 이는 단순히 과일의 성분이 산소와 직접 반응하는 것이라기보다, 과일 속에 존재하는 폴리페놀 산화효소라는 효소가 산소를 이용해 페놀성 화합물을 산화시키면서 시작됩니다.사과의 세포가 온전하게 있을 때는 효소와 기질인 폴리페놀 성분이 세포 안에서 서로 분리되어 있으나, 사과를 깎거나 자르면 세포가 손상되면서 이 둘이 만나게 되고, 동시에 공기 중의 산소가 들어옵니다. 이때 PPO가 폴리페놀을 산화시켜 퀴논이라는 반응성 물질을 만들고, 퀴논들이 서로 결합하거나 다른 성분과 반응하면서 갈색의 고분자 물질을 형성합니다. 그래서 처음에는 하얗던 사과의 표면이 시간이 지나면서 노란색, 붉은색, 갈색으로 점점 변하게 되는 것입니다.그렇다면 소금물에 담그면 갈변이 늦어지는 경우에 대해 말씀드리자면, 소금물은 여러 방식으로 효소적 갈변을 억제할 수 있습니다. 소금에 의해 과일 표면의 이온 환경이 달라지고 PPO의 활성이 어느 정도 억제될 수 있으며, 과일 조직으로 산소가 접근하는 것도 일부 제한됩니다. 다만 소금물의 농도가 너무 높으면 과일의 맛이나 조직에 영향을 줄 수 있기 때문에 일반적으로는 적당한 농도를 사용합니다. 설탕물 역시 과일 표면에 일종의 보호 효과를 줄 수 있는데요, 설탕물에 과일을 담그면 과일 표면과 공기 사이의 직접적인 접촉이 줄어들고 산소가 효소와 기질에 접근하는 것이 어느 정도 방해됩니다. 또한 높은 당 농도는 과일 조직 주변의 삼투 환경을 변화시켜 효소 반응 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 하지만 소금물이나 설탕물이 갈변을 완전히 차단하는 것은 아니며, 효과는 농도와 시간 등에 따라 달라집니다. 갈변을 더 효과적으로 막는 대표적인 방법이 레몬즙처럼 산성인 물질을 사용하는 것입니다. PPO는 특정 pH 범위에서 활발하게 작용하는데, 산성 환경에서는 효소의 활성이 떨어집니다. 레몬에 들어 있는 비타민 C는 산성 환경을 만드는 것뿐 아니라 이미 생성된 산화 물질을 다시 환원시키는 역할도 하기 때문에 갈변 억제에 더욱 효과적입니다. 감사합니다.