식품과 생활 방식의 변화 등을 통해 뇌의 화학적 성질을 바꿀 수 있는 방법을 연구하고 발견함에 따라, 이제 뇌는 영양학 연구의 초점이 되고 있다. 뇌 과학자들은 태아의 뇌 기능 촉진에서부터 노인의 뇌 손상 방지에 이르기까지 우리가 한평생 어떻게 최적의 뇌 기능을 유지할 수 있는지 가르쳐 준다.

이렇게 급속도로 발전하고 있는 연구 성과에 힘입어 뇌의 신경전달물질인 단백질을 알아봄으로써 뇌 기능을 증가시키고, 만족스러운 정신상태를 유지하고 노화나 신경계 질환에서 뇌기능을 보호할 수 있는지 알아보고자 한다. 단백질은 그리스어로 ‘protos'에서 유래한 것으로 ’가장 중요한 것‘을 뜻한다.

신체를 구성하는 수천가지 물질이 단백질로 구성되어 있다. 수분을 제외하면 단백질은 체중의 17%를 차지하며 체 조직의 대부분을 구성한다. 단백질은 아미노산이라고 하는 비교적 단순한 분자들이 연결되어 만들어진 복잡한 분자로, 대체로 분자량이 매우 큰 편이다. 단백질을 이루고 있는 아미노산에는 약 20 종류가 있는데, 이 아미노산들이 화학결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩타이드를 만든다.

단백질은 g당 4 ㎉의 열량을 내며 신체의 조절과 유지에 필수적이다. 신체는 혈액응고, 체액의 균형, 호르몬과 효소 생산, 세포의 손상복구와 같은 여러 기능을 수행하기 위하여 단백질을 필요로 한다. 모든 단백질은 식품을 통하여 섭취하는데 단백질에 포함된 아미노산들로부터 만들어지거나 세포 내에서 합성된 아미노산들로부터 만들어 진다.

뇌에서 한 개의 신경세포는 수천, 수만 개의 신경세포와 정보를 주고받고 있다. 이러한 정보 교신을 담당하고 있는 주역이 바로 화학물질인 신경전달물질이다. 신경전달물질은 신경섬유 말단부의 조그마한 주머니인 소포체에 저장되어 있다. 신경정보가 전기적 신호로 신경 섬유막을 통해 말단부로 전파되어 오면 이 주머니가 신경세포막과 결합한 후, 터지게 되어 신경전달물질이 시냅스 간격에 방출되게 된다.

방출된 전달물질은 1/20,000㎜ 정도의 짧은 간격을 흘러서 다음 신경세포막에 도달된다. 세포막에 있는 특수한 구조와 결합함으로써 정보가 전달되는 것이다. 이 특수한 구조는 정보를 받아들이는 물질이라는 의미에서 ‘수용체(receptor)’라고 한다. 수용체는 단백질로 구성되어 있다.

신경전달물질은 일종의 열쇠이며 이를 받아들이는 수용체는 열쇠구멍에 해당한다. 신경전달물질이라고 하는 열쇠가 수용체라고 하는 열쇠구멍에 맞게 결합함으로써 다음 신경세포막에 있는 대문이 열려 정보가 전달될 수 있는 것이다. 각각의 신경전달물질들은 각자 특유의 수용체 분자하고만 결합하여 특정정보를 전달한다.

신경정보를 가지고 있는 신경전달물질이라고 하는 화학분자와 그 정보를 받아들이는 수용체라고 하는 특수 단백질 분자의 상호결합으로 고도의 정신기능에서부터 행동, 감정에 이르기까지 모든 것이 결정 되는 것이다.

뇌가 활동한다는 것은 어떤 신경세포에서 분비된 신경전달물질을 다른 신경세포가 받아들이는 것이다. 이것을 인간의 커뮤니케이션에 비유하면 신경전달물질을 분비하는 것은 ‘말하는 것’에 신경전달물질을 받아들이는 것은 ‘듣는 것’에 해당 한다. 아미노산의 주된 역할은 신경 네트워크에서 ‘말하는’ 능력을 높이는 것이다.

어떤 신경세포에서 다른 신경세포로 전달되는 ‘말’에 해당하는 신경전달물질은 아미노산에서 간단한 과정을 거쳐 만들어진다. 이 시스템 덕분에 뇌는 신경전달물질을 재빨리 공급받아 생각을 할 수 있게 된다. 아미노산을 충분히 섭취해야 하는 이유이다. 아미노산이 부족하면 심신이 늘 긴장하고 집중력이 떨어지며 우울증, 무기력, 기억 장애가 일어나기 쉽다.