커뮤니티

`뇌의 신비를 밝혀줄 뇌신경 지도를 첨단기술로 만든다.`

뇌신경 연결지도(인간 커넥톰ㆍThe Human Connectome)를 그리고자 하는 뇌과학자들의 연구가 활기를 띠고 있다. 인간 지놈(유전자) 지도 판독 후 과학계에서는 뇌신경세포간 회로망을 판독하려는 연구와 논의가 급물살을 타고 있다.

뇌신경 연결지도(이하 커넥톰)는 뇌 구성요소들과 연결망을 판독하는 것으로 유전자 지도를 그리는 지놈 프로젝트와 비교할 만하다. 다만 유전자 지도는 염기서열까지 파악됐으나 뇌신경 지도는 걸음마 단계다. 김대식 카이스트 교수는 "뇌의 부분적인 기능과 연결에 대한 연구는 이루어졌으나 전체 연결회로망에 대한 연구는 최근 1~2년 전부터 본격화됐다"고 말했다. 이런 가운데 세계적 뇌과학자들이 한국에 모여 뇌 지도와 관련한 최신 연구를 발표하고 토론할 예정이어서 눈길을 끈다.

국가수리과학연구소는 오는 28일부터 3일간 서울 이화여대에서 `인간 커넥톰`을 주제로 매일경제와 기초기술연구회 후원으로 국제학술회의를 진행한다.

뇌 회로 작동원리가 분석되면 뇌의 기능과 질환을 알아내기 쉽다. 커넥톰의 어떤 부분이 정상에서 벗어나면 치매, 자폐, 정신분열인지를 알 수 있게 되는 것이다.

뇌과학자들은 뇌의 연결성 연구가 인터넷 네트워크 분석 방법과 공통점이 있다는 데 주목한다. 특히 인터넷망 연구에 사용되는 그래프 이론이나 복잡계 이론 등 거시적 네트워크를 수학적으로 판독하고 분석하는 역할이 중요해지고 있다. 뇌신경세포(뉴런)는 1000억개고 뇌 연결성 부위(시냅스)가 100조개인 만큼 뇌 연구 데이터가 워낙 방대하므로 수학분석과 모델링이 있어야만 연결망 파악이 가능하다.

수학적 모델링을 통한 연결 정보를 파악하고 뇌기능을 분석하면 뇌질환 진단기법도 개발할 수 있다. 예컨대 어떤 기업의 조직구성을 알면 업무가 어떻게 연결되고 어떤 방법으로 처리될 것인지 예측하고 문제점도 파악할 수 있는 것과 같다.

뇌 구성요소간 관계에 대한 지도를 그릴 때는 각 구성요소를 점들로 나타내고, 상호 작용이 있으면 두 점을 있는 방식이 사용된다. 지하철 노선도와 비슷한 형식으로 표현된다. 여기서 구성요소는 뉴런이 될 수도 있고 세포 집합체나 또는 뇌 영역이 될 수도 있다. 이렇게 얻어진 그림을 수학용어로 그래프라고 한다.

수리연 고태욱 박사는 "커넥톰에서 어디가 허브이고 정보 흐름이 어떻게 이루어지는지 알아내는게 중요하다"고 설명했다.

■ 용어설명

커넥톰(Connectome) = 전자제품의 전자소자간 연결관계를 보여주는 회로도처럼 뇌의 구성요소들인 신경세포나 신경세포집합체, 뇌 부위간 연결관계에 대한 정보 총체를 말한다. 커넥톰은 뇌기능과 발달과정, 연결성 이상으로 나타나는 뇌질환 연구의 중요한 자료가 된다.

[심시보 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]