뇌의 가이드, 뇌지도 #1

Intro

뇌지도(Brain map)는 무엇일까? 최근 뇌과학 분야에서 가장 주목받고 있는 것을 꼽으라 하면 뇌지도일 것이다. 뇌지도란, 뇌에서 일어나는 활동을 시각적으로 표현하는 일이다 [1]. 뇌지도는 그 자체만으로도 매우 흥미로운 기술이다. 그렇다면 뇌지도는 뇌에서 일어나는 어떤 일을 어떻게 표현하는 것일까? 현재 뇌지도의 위치는 어디고 앞으로는 어디일까?

길라잡이

뇌지도는 2009년부터 주목받기 시작했다. 인간 게놈 프로젝트가 끝난 후, 미 국립보건원(NIH)는 '인간 커넥톰 프로젝트(HCP, Human Connectome Project)'를 시작했다. 오바마 미국 전 대통령은 인간 게놈 프로젝트는 13년간 38억 달러가 투자되었고, 프로젝트의 성공으로 인해 7천 960억 달러의 이익을 얻을 수 있었다고 하며 이번 프로젝트 역시 풍부한 효과를 기대한다고 했다. 이후, 유럽연구이사회(ERC)에서도 2013년부터 '인간 발육 커넥톰 프로젝트(Developing Human Connectome Project)'를 시작하며 뇌지도는 전세계적인 과학의 트렌드로 자리 잡았다.

지금까지의 성과로는 2016년 7월 10일 초기 성장 과정의 태아 뇌지도를 공개한 바가 있다. 또, 2016년 7월 워싱턴대 의대, 미네소타대, 영국 옥스퍼드대, 임페리얼칼리지, 네덜란드 라드바우트대 의대 연구자가 참여한 국제 공동 연구진은 그동안 기능이 밝혀지지 않았던 97개의 영역을 포함한 180개의 영역으로 이뤄진 대뇌피질 뇌지도를 완성했다.

그렇다면 근본적인 의문이 생긴다. 뇌지도는 정확히 무엇인가? 우리가 흔히 말하는 뇌지도는 다시 뇌지도와 커넥톰(Connectome)으로 세분화할 수 있다. 차이점을 살펴보자면, 뇌지도는 관심 있는 뇌 부위의 사진이나 영상을 찍어 나타낸 것이라면 커넥톰은 뇌 속에 있는 신경 세포들의 연결을 종합적으로 표현한 것이다.

그림 1은 뇌지도로 뇌질환이나 정신질환을 앓은 적 없는 사망한 65세 여성의 뇌를 매우 얇은 단면으로 촬영한 후 3D로 재구성한 '빅 브레인(Big Brain)'이라는 뇌지도다. '빅 브레인'을 완성하기까지는 10년의 시간이 걸렸다.

그림 2는 예쁜꼬마선충의 커넥톰으로 모든 신경의 연결망을 표현하고 있다. 신경계의 연결이 약 7000개에 불과해 인간보다 1000억배 적지만, 이를 표현하는데만 12년이 걸렸다.

이처럼 현재 뇌지도 연구는 어느 것보다 활발하게 진행되고 있다고 할 수 있다. 다음 글에서는 현재 어떤 뇌지도가 완성되었고, 무슨 의미를 가지는지에 대해 알아보도록 하겠다.

참고문헌

[1] https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=131130&cid=50331&categoryId=50331

그림 1 : https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=028&aid=0002192810

그림 2 : https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=022&aid=0002658551

Cover Image : https://pixabay.com/photos/brain-anatomy-abstract-art-2146817/