[소년중앙] 뇌과학 연구는 어디까지 발전했을까

[소년중앙] 카이스트 바이오 및 뇌공학과의 이도헌 교수를 인터뷰하고 있는 민수경(세종시 도담초 6) 김상원(경기도 내정중 1) 학생기자.

카이스트 바이오 및 뇌공학과의 이도헌 교수를 만나 인터뷰를 하던 김상원(경기도 내정중 1), 민수경(세종시 도담초 6) 학생기자의 궁금증은 뇌 과학 연구로까지 이어졌습니다. 고대 문명에서 뇌는 중요한 기관으로 여겨지지 않았죠. 이집트인들은 간과 심장을 꺼내 미이라로 만들었지만, 정작 뇌는 버렸다고 해요. 인지 기능이 심장에서 이뤄진다고 믿었기 때문이에요. 동양에서도 마찬가지였죠. 오장육부(한의학에서 인체 내부 장기를 통틀어 이르는 말 )가 정신 활동을 맡는다고 봤습니다. 예를 들어 슬픔을 느끼는 건 간, 즐거움을 맡는 건 콩팥의 역할이라고 생각한 거죠. 과학자들이 뇌에 주목한 건 1950년대 분자 생물학과 진화생물학 등 생물학 분야가 발전하면서부터입니다. 신경계 연구가 활발해지며 뇌에 과한 연구가 급증했죠. 이후, 더디게 발전해온 뇌과학은 최근 초정밀 MRI 등 정밀의료기기들의 발달하면서 다시 급물살을 타고 있습니다.

글=황정옥, 이세라 기자 ok76@joongang.co.kr
사진=임익순(오픈 스튜디오)
참고서적=『인체원리(사이언스 북스)』,『인체극장(반니)』

-(상원) 뇌 과학의 발달로 뇌사 상태의 사람을 살릴 수 있을까요.
“과학은 불가능해 보이는 것을 가능하게 만들어 왔죠. 뇌사란 뇌가 더 이상 활동하지 않는 상태를 말해요. 생물학적으로 기능을 잃은 뇌라고 해도, 줄기세포와 같은 기술을 이용해서 다시 동작하도록 만드는 것 역시 언젠가는 가능할지도 몰라요. 몇몇 과학자는 뇌에 저장된 기억만 빼내 건강한 뇌로 옮기는 방법도 생각하고 있어요. 예를 들어 어떤 사람이 불치의 병이나 사고로 죽을 수 밖에 없는 상태일 때, 그 사람의 뇌에 든 기억을 컴퓨터에 다운로드 받은 다음에, 그 사람과 똑같이 만든 복제인간의 뇌에 그 기억을 업로드하는 방법이예요. 물론 혼란스러운 점도 있어요. 똑같은 생각을 가진 복제인간을 죽은 사람과 같은 사람이라고 볼 수 있을까 하는 점이죠.”

-(수경) 감정이나 생각이 서로 통했을 때 우리는 ‘텔레파시가 통했다’는 말을 하는데요. 텔레파시가 과학적으로 가능한 일인가요.
“지금은 전기를 당연하게 쓰지만 전기라는 물리현상이 과학적으로 측정되기 시작했을 때 세상 사람들은 “마술 같다”고 했어요. 눈에 보이지 않지만 실제로 존재하기 때문이죠. 사실 텔레파시를 과학적으로 측정했다고 인정받은 사례는 아직 없어요. 그렇다고 해서 존재하지 않다고 증명된 것도 아니죠. 이와 관련한 재미있는 실험이 있어요. 케빈 워릭이라는 영국 과학자는 자신의 팔과 부인의 팔에 신경칩을 이식한 후 자신의 팔에서 발생한 신경 신호를 인터넷을 통해 부인의 팔에 이식한 신경칩에 전송하는 실험을 했어요, 자신의 팔이 느낀 것을 부인에게도 느끼게 한 거죠. 그런데 이걸 텔레파시라고 부를 수 있을까요(웃음)? 사실 신경이란 뇌신호와 연결된 것이니까, 이 실험이 텔레파시의 일종이라고 할 수도 있겠죠. 우리가 상상하는 염력(인간의 생각만으로 일으키는 힘. 초능력의 일종)같은 텔레파시는 아니지만요. 그렇다면 팔 대신 뇌에 신경칩을 꽂는다면 어떨까요? 그런데 여기서 중요한 점이 있어요. 이런 일이 가능할까를 묻는 것도 좋은 질문이지만, 과학자라면 왜 그런 일을 해야 하는지도 스스로 질문해봐야 해요. 즉 이런 일이 인류에 도움이 되는 일일까를 생각해보는 거죠.”

-(상원) 한국의 뇌 과학 기술수준은 어느 정도인가요.
“스포츠의 세계에는 랭킹이 있으니까 상대적인 비교가 가능한데, 사실 과학의 세계는 좀 달라요. 특히 뇌과학은 아는 것보다 모르는 것이 더 많죠. 뇌는 미지의 세계이고 인간이 뇌에 대해 알고 있는 것은 입구에서 잠깐 문을 열고 들여다보는 수준이거든요. 게다가 뇌는 실험하기 상당히 어려운 분야에 속해요. 별 수 없이 동물을 이용하는데, 사람과 동물의 큰 차이가 바로 뇌라 더 어렵죠(웃음). 이렇다 보니 지난 50~60여 년 동안 생물학 분야가 눈부시게 발전을 했음에도 불구하고 뇌 영역만 아직 해결해야 하는 어려운 영역으로 남아 있어요. 인류는 이런 뇌의 세계를 밝혀내려는 공통의 호기심을 가지고 있죠. 그러니 어디가 앞서고 뒤처지고를 따지기 보단 다양한 나라의 과학자가 함께 노력하고 연구해서 인류 사회에 도움이 되는 발견을 추구하는 것이 맞다고 생각해요.”

-(상원) 뇌 과학은 아주 똑똑해야 공부할 수 있나요.
“먼저 똑똑하다는 말의 뜻부터 생각해보죠. 잘 외우는 것? 또는 산수 문제를 빨리 풀거나 아주 어려운 수학 문제를 풀어내는 능력? 아니면 어려운 추론을 하는 일? 사실 뇌과학만이 아니라 모든 과학자의 가장 중요한 소양은 자연과 사회 현상에 대한 강한 호기심, 그리고 그 호기심의 답을 집요하게 찾는 열정이라고 봐요. 호기심이나 열정이 없으면 과학을 할 수 없지만, 호기심이나 열정이 있다면 암기나 산수를 빨리 못해도 과학자가 될 수 있거든요. 특히, 암기나 산수 풀이는 앞으로 컴퓨터가 대신 하게 될 거예요. 결론은 암기나 산수를 잘 못해도 과학자는 충분히 될 수 있다는 겁니다. 호기심이나 열정에 비하면 덜 중요한 부분이라고 생각해요.”

신화통신과 영국 데일리 메일은 이탈리아의 신경외과의사 세르지오 카나베로를 인용, 중국 하얼빈의대 연구원인 런샤오핑(任曉平)이 원숭이 머리이식 수술에 성공했다고 보도했어.
카나베로 박사는 런 연구원이 원숭이 머리를 이식한 다음 혈액공급에 성공했으며 다만 골수신경 연결은 이뤄지지 않아 목 부위 이하는 마비상태에 있었다고 밝혔지. 그는 “윤리적인 문제로 머리를 이식한 원숭이를 20시간후 안락사시켰다”면서 “수술하는 동안 생존이 가능하며 뇌 손상 없이 수술을 할 수 있다”는 것을 입증했다고 말했어.
카나베로와 한·중 의료팀은 내년 말 러시아에서 처음으로 사람의 머리 이식수술에 도전할 계획이야. 이 수술을 받겠다고 지원하고 나선 환자는 러시아의 컴퓨터 엔지니어인 발레리 스피리도노프(31)야. 그는 선천성 척수근육위축증을 앓고 있어 근육성장이 정지돼 있어.
하지만 이번 수술은 의학계에서 많은 논란을 부르고 있어. 이론적으로 가능할지 모르지만 임상시험 결과가 없는데다 많은 위험이 생길 수 있기 때문이야. 특히 윤리적으로도 상당한 논란을 일으킬 수 있지. 냐옹 그렇기 때문에 실제 카나베로는 관련 수술을 승인받기 어려울 것으로 보고 중국 의료팀과 협업을 결정했다는 분석이 나오고 있어. 뇌 이식 소중 독자들은 어떻게 생각해?

한국인 표준 뇌지도를 만들다.
조선대 치매국책연구단은 지난 4일 1000명의 MRI 분석해 “한국인의 유전자와 뇌 구조의 특성을 반영한 유전자 검사와 뇌 자기공명영상(MRI) 촬영으로 만든 뇌지도를 통해 치매 발병 가능성을 조기에 진단하는 기술을 개발하는 데 성공했다”고 밝혔어. 정성진 뇌연구원 정책센터장은 “뇌질환 특화 뇌지도가 완성되면 진단이나 치료에 필요한 부위의 정확한 위치를 알 수 있을 것”이라고 설명했지.
이번에 발표한 뇌지도는 65세 이상 남녀 1000여 명의 뇌 MRI를 토대로 연령별 각 뇌 부분의 변형(위축) 정도를 정밀 측정해 만들었어. 또 진단 대상자의 뇌 영상과 해당 연령대의 한국인 표준 뇌 지도를 비교해, 특정 부위가 기준치를 벗어나면 치매 발병 가능성이 있다고 판단할 수 있는 영상 분석 기술도 함께 선보였지. 대단하지?
이 기술은 치매 발병 가능성을 알고 싶은 검사자의 뇌 영상 정보를 입력하면 연령대 표본 뇌 지도와 객관적으로 비교 분석해 설명해줘. 올해 하반기부터 서울대, 조선대, 인하대, 전남대 병원 등에서 시범 서비스를 실시해 의료진의 정확한 진단을 도울 예정이지.

한국의 뇌과학 연구  

2016년 7월, 미국 워싱턴대와 영국 옥스퍼드대 등 국제공동연구팀이 대뇌피질을 180개 영역으로 나누고, 각 영역의 기능을 정리한 뇌지도 [사진 Matthew Glasser, David Van Essen, Washington University]

 지난해 5월 미래창조과학부와 한국뇌연구원은 뇌의 비밀을 밝히는데 필수적인 뇌 DB(데이터베이스)를 2023년까지 만들겠다는 내용을 담은 ‘뇌과학 발전전략’을 발표했어요. 뇌 DB는 신경세포와 유전자 같은 구조데이터와 감각, 운동, 학습과 같은 기능 데이터를 모아 분석한 후, 시각화하는 자료를 말해요. 한국인이 잘 걸리는 뇌 질환에 대한 정밀한 진단이 가능할 것이라고 기대하고 있죠. 또 뇌 DB를 활용한 산업화 연구도 한창 진행 중이죠. 줄기세포를 신경세포로 분화시켜 실제 뇌와 유사한 ‘오가노이드’(미니 뇌)를 만드는 고려대 의대 선웅교수는 “1~3㎜ 크기로 제작된 미니 뇌는 어른 뇌의 특정 부위와 50~60% 비슷하다”며 “이 기술이 발전하면 환자 몸에서 나온 줄기세포로 미니 뇌를 만들어 적절한 약물을 찾는데도 활용될 수 있다”고 말했어요. 뇌 DB은 인공지능(AI) 산업에도 도움이 될 전망이에요. 신경세포의 그물망 원리를 컴퓨터 정보처리 과정에 응용하면 인간을 모방한 기계와 가상현실 산업에 큰 발전을 줄 수 있죠.

※소년중앙 뇌과학 기사는 다음 기사로 이어집니다.  
1. 뇌는 어떤 일을 할까  
3. 인공지능과 인간의 뇌로 이어집니다.   

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