뇌지도 완성

ㆍ미·영 공동연구진, 180개 영역 기능별 정리…기존 지도보다 2배 정밀
국제공동연구진이 사람의 감각과 운동 기능은 물론 언어와 판단 등 고차원적인 사고까지 담당하는 대뇌피질의 구조와 기능을 한눈에 볼 수 있는 뇌지도를 완성했다.
대뇌피질은 뇌 표면의 회백색 부분으로 표면에 수많은 주름이 있다.
대뇌피질 뇌지도 완성으로 알츠하이머 치매, 파킨슨병, 자폐증, 우울증 등 뇌와 관련된 질환에 대한 치료법 연구에 도움을 줄 것으로 전망된다.
미국 워싱턴대와 미네소타대, 영국 옥스퍼드대와 임페리얼칼리지대 등 국제공동연구진은 20일 “대뇌피질을 180개 영역으로 나눠 각 영역의 기능을 정리한 뇌지도를 완성했으며 기존 대뇌피질 지도보다 대뇌피질의 기능을 더욱 촘촘하게 분석해냈다”고 밝혔다.
연구 결과는 국제 유명 학술지 ‘네이처’에 게재됐다.
연구진은 대뇌피질이 180개 영역으로 구분된다는 사실을 알아냈다.
이 가운데 83개 영역은 이미 기능이 알려져 있었다.
나머지 97개 영역은 기존 뇌지도에서는 밝혀내지 못한 영역으로 이번 연구를 통해 새롭게 알려졌다. 기존에 알려졌던 대뇌피질 지도보다 2배 정도 세밀한 지도가 만들어진 셈이다.
연구에 참여한 데이비드 반 에센 워싱턴대 교수는 “지금까지 뇌 연구가 성능이 좋지 않은 망원경으로 겨우 하늘을 본 것이라면, 이번 연구는 우수한 광학기술을 확보해 우주를 관찰하게 된 것”이라고 말했다.
연구진은 건강한 성인남녀 210명을 대상으로 자기공명영상장치(MRI)와 기능성자기공명영상장치(fMRI)를 이용해 뇌가 쉬고 있을 때와 활발히 움직이고 있을 때를 찍어 비교했다.
대뇌피질의 두께와 대뇌 표면을 얇게 둘러싸고 있는 절연막 형태의 미엘린의 함량도 분석해 냈다.
연구진은 뇌의 기능이 사람마다 차이가 나기 때문에 fMRI로 얻은 데이터를 기반으로 분석한 뒤 개인적 차이에서 나타나는 특징을 상쇄하는 방식으로 보정했다.
이 보정 과정에서는 인공지능 관련 소프트웨어가 사용되기도 했다.
대뇌피질 지도의 완성으로 자폐증 등 대뇌피질 영역에 이상이 발생해 생기는 뇌질환을 보다 자세히 연구하고 치료법 마련에도 한발 다가설 수 있을 것으로 보인다.
예를 들어 우울증 환자의 경우 현재 항우울제를 이용하거나 뇌를 자극해 치료하고 있다.
그러나 앞으로 정밀한 뇌지도가 있으면 우울증을 유발하는 뇌의 특정부위를 치료할 수 있고 이를 통해 치료의 정밀성을 높일 수 있다.
알츠하이머 치매는 현재 대뇌피질의 주름에 얼마만큼 이상이 생겼는가를 보고 1차로 진단하는데 구체적으로 대뇌피질의 어느 특정 부분이 원인인가는 밝혀져 있지 않다.
향후 새로 나온 대뇌피질 자료를 활용하면 치매 치료법을 개발할 수 있게 될 것으로 전망된다.
이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)의 휴먼 커넥톰프로젝트(HCP)의 일환으로 진행됐다.
HCP는 NIH가 2009년부터 3850만달러(약 432억원)를 투자해 진행하는 프로젝트다.
뇌를 구성하는 다양한 영역들이 연결돼 있는 네트워크 구조를 밝혀내는 것이 목표다.
뇌 연구의 중요성이 강조되면서 세계 각국은 뇌지도 완성을 위해 뛰어들고 있다.
유럽연합은 스위스 로잔연방공대가 중심이 돼 휴먼 브레인 프로젝트라는 이름으로 2022년까지 1조8000억원의 연구비를 투입해 쥐와 사람의 뇌구조 및 기능을 분자수준에서 시뮬레이션하는 연구를 하고 있다.
일본에서는 게이오대와 도쿄대, 이화학연구소가 합심해 영장류인 비단원숭이의 뇌영상을 확보하고 이를 통해 뇌지도를 그리는 브레인·마인드 프로젝트를 추진하고 있다.
한국은 한국뇌연구원을 중심으로 2030년까지 사고 기능에 특화된 뇌지도를 만들기 위해 연구 중이다.