한국뇌연구원, 뇌질환 이해 통한 치료법개발원리 찾았다

'대뇌피질' 8월호 *재판매 및 DB 금지

[대구=뉴시스] 박준 기자 = 한국뇌연구원은 대뇌피질융합연구사업단 라종철 단장과 김나리 연구원 등이 고위 뇌기능을 담당하는 대뇌피질로 유입되는 신경신호가 서로 협조를 통해 효과적으로 정보를 전달하고 있다는 해부학적 증거를 발견했다고 23일 밝혔다.

이 연구결과는 신경과학 분야의 국제학술지 '대뇌피질(Cerebral Cortex)' 8월5일 온라인판에 게재됐다.

연구는 실험동물(쥐)를 이용해 쥐의 수염이 움직이는 정보에 반응하는 뇌 부위(시상) 중 운동을 담당하는 신경세포의 핵(POm)과 물체와의 접촉과 운동정보를 코딩하는 운동피질(vM1)이 체성감각을 담당하는 뇌부위로의 시냅스 연결을 분석한 결과다.

라종철 단장과 김나리 연구원은 그동안 쥐의 수염이 움직이는 신경세포 간 연결의 군집이 능동적 신호전달의 기능적 단위 역할을 수행함을 통합적으로 연구해 왔다.

배열단층촬영기법을 사용해 이러한 기능적 유닛이 운동정보와 체성감각정보가 각자 고유의 군집을 형성하고 있으며 두 군집이 서로 가깝게 존재해 시냅스 간의 협조를 일으키며 효과적인 정보 전달을 만들 수 있음을 해부학적으로 발견했다.

 뇌의 운동과 감각정보처리과정을 인공지능(AI) 알고리즘 개발에 이미 적용해 인공지능신경망 구축에 활용해 왔으나 뇌의 이종 세포 간 서로 다른 정보처리과정은 명확하게 규명돼 있지 않았다.

이번 연구로 뇌의 기능적 단위의 정체을 규명, 서로 다른 정보의 공유와 활용, 뇌 세포의 물리적 거리를 극복한 정보의 전달 과정을 발견했다.

 정보처리과정의 원리를 인공지능 개발에서도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

또 뇌의 복잡한 신경회로의 연결 특이성(임의의 연결이 아닌 특성을 가진 시냅스간의 특이적 연결)을 파악하고 신경세포의 고유 기능 연구로 중요한 정보를 제공할 수 있으며 이를 토대로 뇌지도 작성 및 해독 연구에도 큰 기여를 할 수 있을 것으로 전망된다.

라종철 단장은 "이종의 신경세포간의 연결과 분포 정도, 그리고 서로 다른 정보를 가진 2개의 시냅스가 대뇌피질에서 어떻게 작용해 물체를 인지하고 운동하는지에 대한 근본 원리를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 발견"이라며 "연구결과는 분자변이로 설명할 수 없는 연결체 변이로 인한 뇌질환을 극복하고 인간 뇌를 모사한 인공지능 개발의 단초를 제공할 수 있을 것이다"고 말했다.

이 연구는 한국뇌연구원 기관고유사업, DGIST R&D 프로그램, 뇌과학원천기술개발사업 등의 지원을 받았다.


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