뇌공학, 뇌과학의 필수 동반자

 

초고령화 시대를 맞아 각광받고 있는 의생명과학의 다양한 학문분야 가운데 뇌과학은 미지의 영역이 가장 많은 분야이다. 뇌를 구성하고 있는 수많은 신경세포들이 반복적이고, 복잡하게 얽혀서 네트워크를 구성하고 있어 그 기능을 이해하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 구조를 잘 알고 있는 공학적 전기회로 네트워크도 복잡할 경우에는 그것을 파악하는데 어려움을 겪을 수밖에 없는데, 아무리 초고해상도의 현미경으로 관찰하더라도 실타래처럼 얽혀있는 복잡한 신경세포 간의 네트워크를 알아내고, 나아가 그들 상호 간에 주고받는 신호들과 이로 인해 작동하는 뇌 기능을 예측하는 것은 불가능에 가까운 일이다.
 
그럼에도 불구하고 과학자들은 과거에는 존재하지 않던 새로운 도구를 발명함으로써 최후의 과학적 난제인 뇌의 신비를 하나씩 풀어나가고 있다. 근대 뇌과학의 선구자로서 1906년에 노벨생리의학상을 수상한 라몬 이 카할(Ramon y Cajal)은 은염색법을 이용해 뇌가 독립된 신경세포들로 이뤄져 있음을 밝혀냈으며, 신경세포를 정교한 스케치로 남기기도 했다. 그런데, 카할의 업적은 노벨상을 공동수상한 카밀로 골지(Camillo Golgi)의 염색법과 근대의 정밀한 현미경의 발명이 없었다면 불가능했을 것이다. 이후 전자현미경의 등장으로 신경과학자들은 고해상도로 세포를 관찰할 수 있게 되었고, 이를 통해 신경세포들을 연결해 주는 물질이 시냅스에서 만들어지는 나노미터 크기의 소포체라는 사실을 증명할 수 있었다. 또한 전자공학과 컴퓨터의 발달로 뇌가 발생시키는 미약한 뇌파를 인체 외부에서 측정하고 정밀하게 분석할 수 있게 되었다. 최근에는 뇌조직을 투명화 하는 기술이 개발되어 뇌의 3차원적인 연결구조를 환상적인 컴퓨터 그래픽으로 관찰할 수 있어 뇌의 비밀에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 길이 열렸다. 

 

뇌과학 분야에서는 다른 어떤 분야보다 더 활발한 학문 간 융합이 일어나고 있다. 매년 미국에서 열리는 신경과학 분야의 최대 학회인 SFN(Society for Neuroscience)에서는 신경생물학자 뿐만이 아니라 물리학, 수학, 컴퓨터공학, 심리학, 전자공학 등 다양한 배경을 가진 수만 명의 과학자들이 모여 ‘뇌’라는 하나의 주제를 놓고 열띤 논의를 벌인다. 이러한 논의를 통해 새로운 과학적 발견을 위한 도구가 개발되고, 그 도구를 활용한 연구를 통해서 획기적인 연구성과가 나오는 것이 최근 뇌과학 분야의 추세라고 할 수 있다. 미국 오바마 정부가 2014년에 출범시킨 국가차원의 대형 뇌연구 프로그램인 BRAIN(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) Initiative의 주요 목표 가운데 하나가 혁신적인 신경기술을 개발하는 것이고, 신경세포를 모니터링하는 기술과 축적된 데이터를 효과적으로 분석하는 기술개발이 주요 과제로 포함되어 있는 것 또한 신경과학 분야의 발전에 있어 새로운 과학적 분석도구의 개발이 필수불가결한 조건임을 보여주고 있다. 국내에서도 2016년 수립된 뇌연구 발전전략을 바탕으로 대규모 연구투자 계획이 수립되는 등 뇌연구 분야가 최근 많은 관심과 지원을 받고 있다. 물론 미국, 일본, 유럽과 같은 선진국에 비하면 연구비 규모나 인프라가 턱없이 부족하지만 우리나라의 뇌연구 역량을 한 단계 도약시키는 계기가 마련되었다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다. 특히, 뇌공학 분야를 주요 연구분야 중 하나로 인정한 것은 뇌연구에 있어서 뇌공학의 중요성을 인식하고 있다는 점에서 고무적이다.

 

이처럼 최근 높아진 뇌공학의 중요성에 대한 인식이나 관심에도 불구하고 국내 뇌공학 연구가 크게 활성화 되고 있지 못한 것이 현실인데, 이것은 국내 공학 분야의 연구비 지원이 기초연구 보다는 응용연구에 치중되어 있어 기초연구인 뇌공학자들이 연구비를 확보하기가 어렵기 때문이다. 이러한 현실 속에서 국내 뇌공학자들은 선도형 연구보다는 추격형 연구에 비중을 두고 연구할 수밖에 없고, 그 결과 우리 뇌연구가 세계적인 연구그룹들을 뛰어넘을 수 있는 획기적인 연구성과를 낼 수 있도록 하는 ‘도구’를 제공하지 못하고 있는 것이다. 알파고 이후 불어온 인공지능 열풍으로 뇌연구에 대한 관심이 높아지면서 뇌공학에 대한 관심도 그 어느 때보다 뜨겁다. 인공지능이 기존 뇌공학의 범주에서는 생소한 분야이기 때문에 이 같은 관심에 다소 냉소적인 학자들도 있지만, 대중들의 관심이 새로운 바람을 일으키고 있다는 사실은 부인하기 어렵다. 이런 때에 해외의 주류 연구만 쫓지 않고 새로운 생각과 관점으로 새로운 문제에 도전한다면 대한민국 뇌공학만의 독특한 색깔을 낼 수 있지 않을까 하는 생각을 해본다. 지금은 더 이상 추격자가 아닌 뇌공학의 새로운 영역을 개척해 나갈 ‘퍼스트 펭귄’이 필요한 시점이기 때문이다.

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[사이언스포럼]뇌 관련 학과가 없는 한국의 대학

 

의학의 발달로 사람의 수명은 급격히 늘어나고 있지만 모두가 건강하게 오래 사는 것은 아니다. 주변을 살펴보면 나이가 많이 들수록 한두 가지의 만성질환을 앓지 않는 사람이 없다. 특히, 퇴행성 뇌질환은 노인들의 대표적 질병이지만, 이를 완치하는 치료제나 방법이 없다는 점에서 그 심각성은 다른 질병과 비교할 때 비교할 수 없을 정도로 크다. 이로 인해 이들의 복지를 담당하는 국가나 사회의 부담도 크게 증가하고 있어 오늘날 중요한 사회문제로 부각되고 있다.[...]

 

[아시아경제 전문 보기]

 

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[YTN 사이언스] '복잡한 뇌 신경회로, 실험실에서 배양 성공.'

 

뇌 속 복잡한 신경회로를 실험실에서 구현할 수 있는 기술이 개발됐습니다. 한국과학기술연구원은 콜라겐 섬유를 특정 방향으로 정렬해 신경세포를 3차원으로 배양하는 기술을 세계 최초로 개발했습니다. 연구팀은 뇌의 '해마'에서 추출한 신경세포들을 신경회로의 구조에 맞게 배열한 콜라겐에 심은 결과, 신경세포들이 콜라겐을 따라 성장하면서 실제와 동일한 신경회로가 만들어졌다고 밝혔습니다. [...]

 

[YTN 방송보기]

 

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 KBS 뉴스

조선비즈 

대덕넷 

매일경제 

서울경제 

전자신문 

대전일보 

 동아사이언스

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[사이언스포럼]뇌 연구, 경계를 넘어 어우러짐으로

 

인종과 문화의 장벽은 갈등과 분쟁의 원인이지만 그것을 극복하는 과정에서 사회는 진보한다. 과학의 경우도 마찬가지로 이론과 실험, 기초와 임상, 학계와 산업계 등 각기 다른 영역의 접경지대에서 오해와 충돌이 빚어지는데, 이를 해결해가는 과정에서 새로운 발견과 혁신이 탄생한다. 하지만 불행히도 많은 경우 경계 너머에 대한 막연한 두려움은 과학자들로 하여금 자신의 전문분야 테두리 안에 매몰되게 하고, 이로 인해 경계 지역에서의 활발하고 생산적인 교류가 위축되는 것이 현실이다. [...]

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[디지털타임스] [르포] KIST 치매DTC연구단을 가다

 

지난 3일 서울 하월곡동 한국과학기술연구원(KIST) 치매DTC융합연구단 연구실. 연구원들이 유전자 변형으로 치매에 걸린 초파리의 뇌를 살펴보고 있었다. 연구단에서는 유전학 연구에 많이 쓰이는 실험동물인 초파리와 제브라피시로 치매를 일으키는 다양한 원인을 연구하고 치료제 후보물질의 효과를 검증하는 모델을 개발하고 있다.[...]

 

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[OBS '명불허전'] 기초과학연구원 신희섭 단장 "내 일상이 곧 뇌 연구"

 

KIST 신경과학센터장과 뇌과학연구소장을 맡으셨고 지금은 기초과학연구원의 단장을 맡고계신 신희섭 박사님의 이야기가 OBS에서 소개되었습니다. 신희섭 박사님은 2006년 제 1호 국가과학자로 선정되시기도 했는데요. 그 이야기 아래 링크에서 만나보세요.

 

[OBS News 기사보기| 방송보기]

 

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[사이언스포럼] 뇌연구는 우리의 미래다

 

세계 각국이 경쟁적으로 뇌 연구에 뛰어들고 있습니다. 미국의 브레인 이니셔티브나 EU의 브레인 프로젝트 등 선진국들은 이미 구체화 된 플랜을 시행하고 있습니다. 우리나라도 뒤쳐질 수는 없겠죠? KIST 뇌과학연구소의 김동진 소장님의 의견을 들어보세요

 

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 - 국가 ‘뇌과학 발전전략’ 수립 등 뇌연구 분야 환경변화에 적극 대응

 - 現 Dennis Choi 소장은 임기 만료 후 자문위원으로 지속 활용


한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 9월 26일(월) 2016년 말로 임기가 만료되는 데니스 최(Dennis W. Choi) 뇌과학연구소장의 후임으로 서울대학교 약학대학 오우택 교수를 영입하였다고 발표했다.


오우택 교수는 미국 오클라호마대 의과대학에서 생리학 박사를 받고 텍사스주립대 의과대학에서 박사 후 과정을 마쳤다. 오 교수는 신경과학분야의 세계적인 귄위자로 2010년 대한민국최고과학기술인상을 수상하였고, 최근 근육길이 변화를 감지하는 텐토닌3 유전자를 발견하는 등 연구성과창출에 매진하고 있다. 


또한, 오 교수는 제2차 뇌연구촉진 기본계획 추진위원회 위원장, 한국뇌신경과학회장 등을 역임하였으며, 현재 한국파스퇴르연구소 이사장과 한국뇌연구협회장 등을 맡고 있다.


KIST는 미래창조과학부(장관 최양희)가 올해 5월 발표한 국가적 차원의 ‘뇌과학 발전전략’에 발 맞추어 뇌연구 분야의 연구역량 강화를 추진하고 있으며, 그 일환으로 오 교수의 영입을 적극 추진해 마침내 결실을 맺게 되었다. 오 교수는 2015년부터 KIST 뇌과학연구소 자문위원회 위원장으로 활동하고 있어 구성원 및 연구내용에 대한 이해도가 높고, 풍부한 연구경험을 바탕으로 KIST가 지향하는 융복합 뇌연구의 진행에 큰 도움을 줄 수 있을 것이라는 기대를 받고 있다.


KIST 이병권 원장은 “KIST의 개방‧융합 플랫폼 역할 강화를 위해 2013년 데니스 최 소장에 이어 오우택 교수님을 뇌과학연구소장으로 모시게 되었다. 2000년대 초반부터 국내 뇌연구 분야를 선도하고 있는 KIST 뇌과학연구소가 오 교수의 영입으로 한 단계 더 도약하는 계기를 마련할 것으로 기대한다”고 밝혔다.


신임 소장의 임기는 2017년 1월 1일부터 시작되며, 2016년 말로 임기를 마치는 데니스 최 現 KIST 뇌과학연구소장은 그 이후에도 뇌과학연구소 자문위원으로 계속 활동할 예정이다.

 

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