눈물은 어떻게 날까
우리 눈은 약 3마이크로미터(100만분의 1미터) 두께의 눈물 막이 표면을 늘 덮고 있습니다. 눈물을 이루는 물은 눈을 촉촉하게 유지해 줘요. 눈물 속 단백질과 나트륨 이온 등의 전해질은 눈에 영양분을 전달하고 노폐물을 배출시킵니다.
눈물은 점액층과 수성층, 지방층 3개의 층으로 나눠져 있습니다. 수성층은 눈물에 필요한 물과 단백질, 전해질을 품고 있고 점액층은 눈 표면과 눈물 사이를 결합해 주는 역할을 해요. 지방층은 기름 막으로 수성층을 덮어 수성층이 증발하지 않도록 막아주는 역할을 합나다.
우리가 무의식적으로 눈을 깜빡일 때마다 눈 위쪽에 있는 눈물샘에서 눈물이 나와요. 1분에 약 15번 눈을 깜빡이고 약 1.2마이크로리터(100만분의 1리터)의 눈물이 나옵니다. 눈을 덮고 남은 눈물은 눈 안쪽 눈물점으로 흘러간 뒤 코안에 있는 눈물주머니를 거쳐 눈물관으로 흘러가요. 눈물관에서 코로 넘어가 콧물로 나옵니다.
눈물은 눈이 따갑거나 우리가 슬픔, 분노 등의 감정을 느낄 때도 나와요. 양파에서 매운맛을 내는 황화합물이 눈을 자극하거나 먼지가 눈에 들어와 눈을 따갑게 만들면 눈에 있는 감각 신경이 자극받은 신호를 뇌의 아래쪽 부분인 뇌교로 전달합니다.
뇌교에서 눈물샘 자극을 담당하는 눈물샘 핵이 자율신경을 통해 호르몬을 분비하면 눈물샘이 호르몬의 자극을 받아 눈으로 눈물을 내보내요. 자율신경은 호흡과 체온 유지 등에 관여하는 신경입니다.
슬픔이나 분노 등 강렬한 감정을 느낄 때는 뇌에서 감정을 다루는 변연계가 이 신호를 감지합니다. 그러면 변연계 안에서 감정 표출 등 다양한 인간의 행동을 조절하는 시상하부가 눈물샘 핵으로 신호를 보냅니다.
눈이 따가울 때처럼 눈물샘 핵이 눈물샘을 자극하면서 눈물이 나오죠. 눈이 따갑거나 감정에 영향을 받아 눈물이 나올 때는 평소보다 훨씬 많은 양의 눈물이 나와 눈물이 눈물주머니로 모두 넘어가지 못하고 눈밖으로 흘러넘칩니다.
● 눈물로 코로나19 검사한다
코로나19 바이러스에 감염됐는지 검사하려면 콧구멍이나 목구멍에 면봉을 넣어 점액을 닦아낸 뒤 바이러스가 있는지 확인해야 합니다. 지난 6월 24일 더 빠르게 코로나19 검사를 할 수 있는 방법이 나왔어요. 한지상 성균관대 안과학교실 교수 등이 참여한 공동연구팀은 눈물을 이용해 코로나19 검사를 하는 기술을 공개했습니다.
연구팀은 눈물을 이루는 성분을 감지하는 기기를 만들기 위해 반도체 회로로 쓰이는 이황화몰리브덴에 금 나노 입자를 입혔어요. 모든 물질의 분자는 빛이 닿으면 진동하는데 이 진동의 크기는 분자마다 달라요. 금 나노 입자를 활용하면 진동의 크기를 1억배 이상 증폭할 수 있습니다.
빛을 금 나노 입자에 쏠때 빛이 전반사될 수 있는 각도로 쏘면, 금 나노 입자 속 전자의 진동이 커지는 ‘표면 플라즈몬 공명 현상’이 발생하기 때문이에요. 빛은 물질을 통과할 때 굴절이 되는데, 굴절률이 커 빛이 모두 반사되는 현상을 전반사라고 합니다.
장치를 만든 뒤, 연구팀은 코로나19에 걸린 사람 12명과 코로나19에 걸리지 않은 사람 12명의 눈물을 수집했습니다. 눈물을 금 나노 입자에 떨어뜨려 신호를 분석한 뒤 눈물을 이루는 분자를 장치와 연결된 컴퓨터에 학습시켰어요.
학습이 끝난 뒤 컴퓨터가 눈물의 성분을 토대로 코로나19 감염자를 구별할 수 있는지 기능을 평가해 봤고 그 결과 컴퓨터는 98.5%의 정확성으로 코로나19에 걸린 사람을 구별할 수 있었습니다.
한지상 교수는 "감염 여부를 신속하고 정확하게 평가할 수 있다는 사실을 확인했다"며 "코로나19뿐 아니라 신속하고 정확한 진단이 필요한 다양한 질환을 파악하는 데 활용할 수 있을 것"이라고 기대했습니다.
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[장효빈 기자 robyne98@donga.com]
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