<뇌 우주 탐험>“미래엔 뇌 지도만 읽으면 그 사람의 생각·감정 콕 집어낼 수 있을 것”

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연구 최전선 3인의 과학자

우리나라 뇌 지도의 최전선을 지키는 3인의 과학자를 만났다. 김성기 기초과학연구원(IBS) 뇌과학이미징연구단장은 미국 미네소타대에서 기능적 자기공명영상(fMRI) 기술을 사람에게 처음 적용할 때 테스트에 참가했던 fMRI 전문가. 기능 뇌 지도에 특화된 이 장비로 생쥐-영장류-인간으로 이어지는 통섭적 관찰을 완성하는 게 연구목표다. 그는 “동적 움직임을 보기 힘든 양전자방출단층촬영(PET)은 흘러간 기술”이라며 “7T(테슬라·자장의 세기) 자기공명영상(MRI) 안에서 영화·컴퓨터게임 등 인지·감각 과제를 1인당 20시간 분량 촬영하는 작업을 계획 중”이라고 말했다. 빅데이터가 쌓이면 오픈 플랫폼으로 개방해 국내외 협력 연구로 제안할 예정이다. 김 단장은 “통증을 느낄 때 뇌 지도 패턴이 파악되면, 거꾸로 뇌 지도만 보고 어디가 아픈지 통증 부위를 알 수 있다”면서 “마찬가지로 나중엔 뇌 지도만 읽으면 그 사람의 감정 상태나 무슨 생각을 하고 있는지 콕 집어낼 수 있을 것”이라고 설명했다. 좀 더 공상을 펼치면 fMRI 면접도 가능하다. 뇌 지도 판독으로 우수 자질을 골라낼 수 있는 세상이 올까.

김진현 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 책임연구원은 뉴런간의 입체 연결 지도를 그리고 있다. 그는 “생물·물리·수학은 물론 컴퓨터공학·전자공학 전공자를 망라한 융합연구가 필수”라며 “더 빠르고 정확한 지도 작성을 위해 형광 유전자를 심은 바이러스 운반체로 표적 뉴런에 시냅스까지 염색해 연결망을 눈에 확 띄게 만들고, 특정 뉴런의 기능을 제어하는 광유전학 기법도 활용하고 있다”고 말했다. 특히 ‘뇌 속 GPS’인 장소 세포(place cell)에 공간인지 1회성 기억(episodic memory)이 저장된다는 행동학적 공간인지 학설을 광유전학으로 검증 중이라고 소개했다. 김 연구원은 여러 뇌 신경세포의 집합연결을 ‘교향곡’에 비유하면서, 세포 내 미토콘드리아 같은 세포소기관 레벨까지 내려가 AI 딥러닝 기술로 연결구조를 시뮬레이션, 모델링하는 최신 연구 동향도 설명했다.

하창만 한국뇌연구원(KBRI) 첨단뇌연구장비센터장은 뇌 과학 발전을 위한 투자의 중요성을 강조했다. 그는 “고해상도인 7T MRI 1대당 가격이 100억∼120억 원이고 건물·인력·유지보수까지 합하면 250억 원 이상이 든다”며 “현재 5곳의 연구용 MRI를 집적화하거나 네트워크로 연결해 노하우 공유, 사용 활성화로 휴먼 MRI 연구에 쉽게 접근할 수 있도록 해줘야 한다”고 제안했다. 하 센터장은 “1990년대 미국 휴먼게놈프로젝트 국제연구팀에 한국이 참여하지 않아 바이오산업 육성에 뒤졌던 전철을 되풀이하면 안 된다”면서, “뇌의 비밀이 밝혀질수록 고성능 인공지능(AI) 발전도 빨라진다. 뇌 기초연구 성과를 즉시 임상 현장에 적용하고 피드백을 받아 다시 연구하는 중개연구, 컴퓨터과학과 바이오가 접목한 데이터 인프라를 표준화해 공유하는 일도 시급하다”고 덧붙였다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com