1000억 신경세포 연결구조·활동원리…승현준 ‘커넥톰, 뇌의 지도’

【서울=뉴시스】유상우 기자 = ‘인간의 정신, 기억, 성격은 어떻게 뇌에 저장되고 활용되는가?’

 인체의 수수께끼로 남은 뇌의 신비를 풀기 위한 연구가 미국과 유럽을 중심으로 이뤄지고 있다. 지난해 4월 미국 오바마 대통령은 인간 두뇌 활동의 측정기술을 개발해 그 작동 원리를 밝혀내기 위한 뇌 프로젝트에 1억 달러 이상의 예산을 투입할 것이라는 계획을 발표했다. 유럽연합은 10억 유로 이상의 예산을 뇌 연구에 투자한다고 했다.

 뇌 연구 경쟁의 중심에는 1000억 신경세포의 모든 연결구조와 활동원리가 담긴 뇌의 지도 ‘커넥톰(connectome)’이 있다.

 과학혁명이라 불리는 커넥톰 연구를 주도하는 과학자는 한국계 미국인 승현준(47·Sebastian Seung) 매사추세츠공대(MIT) 교수다.  

 2010년 ‘나는 나의 커넥톰이다’는 주제의 TED 강연을 통해 커넥톰이라는 개념을 소개했다. 이 강연은 커넥톰이라는 개념이 대중화되는 계기가 됐다. 이를 토대로 쓰인 책은 월스트리트저널 논픽션 부문 10대 도서에 선정되기도 했다.

 ‘커넥톰, 뇌의 지도’는 커넥톰 연구 과정과 성과, 미래 비전에 대해 쓴 승 교수의 첫 번째 대중서다. 1000억 신경세포의 모든 연결구조와 활동원리를 파악하기 위한 휴먼 커넥톰 연구의 모든 것을 담고 있다.

 그는 “커넥톰이란 말을 들어본 적이 있느냐. 새로운 용어다. 뇌 과학이 인기 있고 매스컴에 자주 등장하지만, 대부분 사람은 신경과학이 뭔지에 대해 잘 모른다”며 “이 책을 쓴 이유는 새로운 용어, 신경과학에 대해서 대중에게 소개하기 위함”이라고 밝혔다.

 “뉴런의 지도는 각국의 항로와 같다. 각 도시는 신경세포이고, 항로는 그 사이를 연결하는 전달물질이다. 현대 뇌 과학에서는 뉴런에 더 집중하고 있다. 뉴런의 숫자는 엄청나다. 1000억개가 넘는다. 뉴런이 만나고 연결되는 게 시냅스인데, 뉴런이 시냅스와 만나면서 굉장히 복잡한 네트워크를 형성한다. 우리가 목표로 하는 커넥톰의 지도는 훨씬 더 복잡하다. 수백개국의 연결이 아니라 1000억개의 뉴런 연결을 지도화하려고 한다. 그래서 세계지도보다 SNS 연결과 비슷한 모양을 띠게 된다.”

 승 교수는 이 책에서 뉴런의 연결과 유전자와의 관계에 대해 “뉴런의 전반적인 형태는 유전으로 결정될지 몰라도 상세한 분기 패턴은 거의 무작위적”이라고 설명한다. “소나무 숲의 나무들은 같은 유전자를 가진 소나무여서 서로 유사하게 보이지만, 그 가지의 모양까지 정확하게 일치하지는 않는다. 성장이 무작위적일 뿐만 아니라 환경의 영향도 받기 때문”이라는 것이다.

 “물리학자로서 답하기 어려운 게 살아있는 물질과 죽은 물질과의 차이였다. 또 의식이 있는 물질과 살아있는 물질과의 차이다. 철없었을 때 가장 어려운 질문을 하게 됐다.” 하버드대에서 이론물리학으로 박사학위를 받은 그가 이 분야에 관심을 두게 된 계기다.

 “처음 신경계를 수학공식으로 만들었다. 뉴런 자체는 방정식 모델로 만들 수 있는데 뉴런 사이의 연결 없이는 이 모델을 연구할 의미가 없었다. 신경계를 시뮬레이션하는데 실패하고 우울증에 걸렸다가 커넥톰 연구를 하게 됐다”고 덧붙였다.

 이 기술이 발전해 실제로 적용 가능한지에 대해서는 “아직은 가설 수준이지만, 발전할 수 있다”고 강조했다. “커넥톰의 목표는 신경과학에서 가설상태로 있었지만, 테스트를 못 했던 이론들을 테스트하는 것이다.”

 오바마 대통령이 이 프로젝트에 예산을 지원한다고 했지만, 아직 구체화하지 않았다. “이 프로젝트 준비 과정에 개입했다. 현재 MIT에서 이 프로젝트 자문위원이다.”

 그는 “이번 책은 대중을 위해 썼지만, 동시에 다른 뇌 과학자들을 위해 내가 생각하는 뇌 과학에서 말하는 성공이라는 것을 정의하고 그 기준이 무엇인지에 대해 진지하게 답을 하고자 쓴 책”이라고 말했다. 484쪽, 2만3000원, 김영사  

 [email protected]