뇌지도

 

눈의 망막에 맺힌 이미지를 뇌까지 전달하는 신경세포인 ‘신경절세포'의 세부유형을 찾아냈다

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미국에서 종료된 뇌지도 프로젝트 '휴먼커넥톰프로젝트'는 뇌신경세포 하나하나의 연결망을 파악하려는 시도였다. 이런 '뇌지도'는 세계 곳곳에서 시도되고 있지만, 아직 갈 길이 멀다. -사진제공 휴먼커넥톰프로젝트

 

인류는 몇 광년 떨어진 은하도 찾아내고 있고 원자보다 작은 미립자도 규명했다.

하지만 양쪽 귀 사이에 있는 1.4kg 짜리 뇌의 미스테리는 아직 풀지 못했다.

아직 뇌에 대해 알고 있는 부분은 1%에도 미치지 못한다고 2013년에 나온 얘기이다.

 

2017년 테슬라 창업자인 일론 머스크가 컴퓨터와 인간의 뇌를 연결하는 <뉴럴 레이스>를 개발한다고 알려지면서 화제가 되었던 즉 인간의 기억을 저장 장치로 옮긴 뒤 필요할 때 꺼내쓴다는 발상이다.

뉴럴 레이스가 개발된다면 의료 분야에 획기적인 전환점이 될 것이다.

그런데 1%도 모른다는 뇌를, 어떻게 마음대로 연결하고 저장할 수 있을까.

기초기술은 개발됐다. 다만 이를 확장시키기 위해서는 뇌에 대한 이해가 선행되어야 한다는 것이다.

 

머스크가 이야기한 기억의 저장은 어떻게 할 수 있을까?

먼저 기억이 뇌에 저장되는 매커니즘부터 알아야 한다.

인간이 경험한 자극은 수많은 신경세포를 거쳐 뇌로 전달된다

 

시냅스가 두껍고 활발히 작용해야 신경세포 간 연결이 원활해 지면서 기억을 저장하고 되새길 수 있다.

즉 인간의 기억은 뇌에 있는 시냅스에 저장되므로 시냅스와 신경세포를 전기 자극으로 손상시키면

기억을 지울 수 있다. 다만 기억은 수천만 개의 시냅스에 나뉘어 저장되기 때문에 특정 기억을

인위적으로 지우는 것은 현재 기술로는 불가능하다.

 

기억을 입력하거나 지우는 연구는 아직 이 정도 수준에 불과하다.

머스크의 <뉴럴 레이스>에 과학자들이 환호하면서도 당장은 불가능하다고 이야기하는 이유다.

과학자들은 아직 의식, 감정, 생각이 어떻게 만들어지고 어디에 존재하는지조차 알지 못한다.

 

과학자들은 뇌를 잘 이해하기 위해서 뇌 지도를 그리고 있다.

단순히 뇌 구조를 상세하게 그리는 데서 그치지 않고 뇌의 각 부위가 어떤 역할을 하는지

정밀하게 밝히는 것이 목표다. 인간의 뇌 지도가 완성된다면 어떤 일이 생길까?

우선 기억의 비밀을 풀 수 있다.

 

시각의 비밀을 풀 단서를 찾았다

박물관 아이와이어(2018)

 

 

뇌와 연결된 시각의 비밀을 이해하기 위해서는 망막 신경세포의 유형과

역할을 알아내는 게 첫 단계인 것이다.

 

쥐의 망막을 얇게 저민 뒤에 전자현미경으로 찍어 평면 이미지를 만들고,

이를 다시 결합해 3차원 영상으로 전환시켰다. 그 뒤 일종의 온라인 게임이자 시민과학 프로그램인

‘아이와이어’(eyewire.org) 참여자의 도움을 받아 396개 신경절세포를 각각 분류했다.

 

게임 참여자들이 이미지에 색을 칠하는 과정에서 자연스럽게 세포의 입체 구조가 완성되는 게임이다.

이렇게 파악된 입체 구조를 비슷한 유형끼리 묶은 결과 세포가 최소 47종으로 전문화된 것으로 나타났다.

또 ‘움직임’이나 ‘사물의 윤곽’ 등 성격이 다른 시각정보를 각기 따로 포착해 뇌에 전달하는 것으로 밝혀졌다. 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 17일자(현지 시간)에 발표됐다.

 

눈과 뇌를 잇는 세포통로 47종을 찾았다(2018.5.17)

 

2018년 5월 한국 연구팀이 눈의 망막에 맺힌 이미지를 뇌까지 전달하는 신경세포인

‘신경절세포’의 세부 유형을 집단지성 프로젝트로 풀어낸 것이다.

신경절세포는 망막에 존재하는 다섯 가지 신경세포 중 하나로,

눈이 본 이미지를 뇌에 전달하는 유일한 창구다.

우리 나름의 영역에서 구축하기 위한 발판을 마련했다는 평도 나온다.

 

책임연구원팀은 이 연구가 신경절세포 손상에 의해 발생하는 녹내장 등

질병 연구에 도움이 될 것이라고 밝혔다. 하지만 배경에는 더 큰 목적이 있다.

장차 시각 특화 뇌지도를 완성하겠다는 계획이다.

 

그동안 건물 구조를 알기 위해 곳곳에 사용된 건축자재가 유리인지 철근인지 파악했다면,

이제는 이들이 연결된 구조를 조사해 진짜 구조를 볼 예정이다.

2023년까지 뇌지도를 구축하겠다는 방안을 2016년에 발표했었다

한국뇌연구원은 이렇게 만든 뇌지도를 바탕으로 소뇌와 대뇌의 뇌지도까지 만들 계획이다. 

 

 

연구팀은 이번에 밝힌 신경절세포 데이터를 일종의 가상 전시관 형태로 공개했다. 홈페이지(museum.eyewire.org)를 통해 누구나 확인할 수 있다. -사진 제공 한국뇌연구원