뇌과학모임

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“뇌과학이 마음의 기능 하나씩 밝혀내고 있어”

KIST 융합기술포럼 개최







▲ 신희섭 KIST 신경과학센터장.  ⓒ
신희섭 박사(KIST 신경과학센터장, 57)의 제1호 국가과학자 선정 1주년을 기념하는 KIST 융합기술 포럼이 4일(화) 오후 1시 서울 프라자호텔 22층 다이아몬드 홀에서 열렸다.

지난해 11월 15일 신 박사는 이화여대 이서구 교수와 함께 연간 15억원씩 최장 6년간 연구비를 지원 받는 '제1호 국가과학자'로 선정됐다.

지난 1년 동안의 연구 성과와 뇌인지 과학에 대한 의견 수렴 및 향후 융합연구의 방향 정립을 위해 열린 이날 포럼에는 과기부 정훈 차관을 비롯해 이어령 이대 교수, 금동화 KIST 원장 등이 참석했다.

이날 ‘뇌인지 기능의 신경과학적 원리 규명’으로 발제한 신 박사는 돌연변이 생쥐를 이용한 뇌 연구에 관해 강연했다.

“인간의 눈에 들어온 외부의 빛은 망막에서 전기신호로 바뀌며, 이것이 시신경을 통해 뇌로 전달되어 물체를 인식할 수 있게 된다. 그런데 TV도 카메라에 들어온 빛을 컨버터에서 전기신호로 바뀌어 모니터에 영상으로 비추는 비슷한 원리로 되어 있다. 하지만 TV엔 없는 것이 사람에겐 있다. 이것이 인지과학의 목표다.”

모든 마음 작용의 바탕에는 뇌의 작동이 존재한다고 신 박사는 설명했다.

“그렇다면 뇌는 어떻게 만들어질까요? 유전자는 우리 몸의 기본구조와 대체적인 기능을 형성하는 설계도면이다. 뇌의 구조와 기능도 이에 해당한다. 즉, 유전자에 환경 및 경험이 합쳐지면서 다양성이 생기고 뇌가 형성되는 것이다.”

신 박사는 신생아의 뇌와 성인의 뇌가 다르다고 말했다.

“신생아의 뇌는 400g에 불과하지만 성인의 뇌는 1400g이나 된다. 어른의 뇌와 사춘기 10대의 뇌도 다르다. 사춘기에 반항이 심하고 비이성적인 행동을 하는 것을 성인들은 이해 못하지만 이는 사춘기를 겪는 10대의 뇌 시스템이 성인과 다르기 때문이다.”

신 박사는 동물의 뇌 연구를 통해 인간의 뇌를 알 수 있다며 다양한 생쥐 실험 사례를 들려줬다.

“우선, 내가 개발한 ‘유전자 녹아웃(Knockout)’ 기법은 유전자 조작을 한 줄기세포를 대리모에 이식 후, 특정 유전자에서 돌연변이를 일으킨 생쥐를 탄생시키는 것이다. 이렇게 유전자 돌연변이를 시키면 단백질에 이상이 온다. 이는 다시 신경세포를 거쳐서 신경회로 및 뇌기능에 이상을 가져오고 결국, 행동에도 이상을 가져오게 된다.”

신 박사는 돌연변이 생쥐가 평소와 다른 행동을 하는 모습을 동영상을 통해 보여줬다.







▲ 이어령 이화여대 교수.  ⓒ
“생쥐의 실험 사례 중에 공포실험이 있다. 먼저, 고양이를 처음 본 생쥐를 실험기구 안에 고양이와 같이 집어넣으면 호기심이 발동해 고양이에게 다가가지만 중간에 공포심으로 주춤하게 된다. 반면에 돌연변이 생쥐는 고양이에게 거침 없이 다가가고 고양이에게 몸을 맞대고도 전혀 공포심을 느끼지 않는다. 그러나 용기를 내는 것과 유전자의 이상으로 공포심을 못 느끼는 것은 분명한 차이가 있다.”

이런 실험을 통해서 현재 뇌의 기전이 많이 밝혀졌다고 신 박사는 말했다.

“결국, 뇌는 거대한 신경의 네트워크이다. 우리의 뇌에는 약 1천억 개의 뇌세포와 그 뇌세포를 연결하는 100조개에 이르는 시냅스가 존재한다. 컴퓨터도 뇌와 비슷한 구조로 되어 있지만 근본적으로 다른 점은 컴퓨터는 하드웨어와 소프트웨어가 분리되어 있고 인간의 뇌는 통합되어 있다는 것이다.”

마지막으로 신 박사는 뇌과학의 미래에 대해 설명했다.

“생쥐의 뇌 연구를 통해서 인간의 뇌를 알 수 있다. 그 이유는 인간 유전자의 대부분이 생쥐에게도 있고 비슷한 작용을 하기 때문이다. 이는 우리의 마음을 연구하는 길이며 그 결과로서 인간 행동을 설명할 수 있게 됐다. 현대의 뇌과학은 과거에 과학적 설명이 불가능하게 여겼던 마음의 기능을 하나 하나 밝혀가고 있다.”

동양에서 융합은 상서로운 용에 해당

“뇌과학에 대해 전혀 모르는 내가 이 자리에서 신 박사와 만난 것 자체가 융합”이라고 말한 이어령 교수는 ‘동서 융합 문화의 상징 용(龍)과 키메라’로 주제 발표를 했다.

“지금까지 근대문명을 이끌어 온 힘은 부국강병의 군사력과 경제력이었다. 그리고 강약과 득실의 이항관계를 코드로 한 차이성이었다. 그러나 21세기 포스트 모던의 상황에선 과학기술의 세계만이 아니라 개인화 및 글로벌화를 통해서 사회는 고정된 윤곽을 상실하고 경제활동은 개념적 구분이나 역할이 애매해지는 ‘경계용해’의 현상이 일어나게 된다.”

이런 경계용해 현상으로 융합이 나타난다고 이 교수는 설명했다.

“IT와 BT 그리고 NT 등으로 전자공학이나 통신과학 등이 생물과학과 융합하면서 21세기의 싱귤러 포인트(불랙홀 안에서 기존의 질량과 공간, 시간 등이 모두 변화하는 현상)가 발생한다. 생명권은 이와 같은 이종배합에 의한 키메라(사자, 뱀, 산양으로 구성된 가상의 동물) 현상으로 대혼란에 빠지고 생명윤리, 환경윤리 등 과학기술과 문화적 요인이 상호작용을 일으키면서 과학적 지성과 문화적 지성의 통합 문제가 대두된다.”







▲ KIST 주최 융합기술포럼.  ⓒ

이 교수는 융합기술의 미래를 키메라와 용의 비교를 통해 설명했다.

“융합기술은 인류에 해를 낳는가 아니면 상서로운 용을 창조하는가로 요약된다. 이 둘 다 이질적인 생물들을 융합시킨 복합수이다. 동양의 관점에서 보면 자연의 질서와 그 힘을 토대로 한 융합기술은 키메라가 아니라 용이다. 차이와 경계의 좁은 울타리에서 벗어나 우주와 합일하려는 개방의 원동력이다. 배제가 아니라 포함하고 조화시키는 융합사상과 기술 없이는 더 이상 경제발전도 사회평화도 없다고 생각한다.”

이날 패널로 참여한 울산의대 정신과 김창윤 교수는 정신분열증과 사회적 인지기능에 대해 설명했다.

“사회인지기능은 요령과 눈치 같은 것으로 타고난 부분도 있으나 뇌와 환경의 상호작용에 의해 발달하며 사람들과의 어울림에 의해 자동적으로 습득되는 부분이 많다. 정신분열병 환자의 경우, 자동적 학습과정과 병렬처리에 결함이 생겨 남들은 쉽게 저절로 터득하는 것을 어렵게 의식적으로 배워야 하는 문제가 있다. 정신분열병은 뇌 회로 사이의 정보전달의 장애로 생기는 사회적 인지기능이 본질적 현상이라 볼 수 있다.”

서울대 오세정 학장은 인지과학분야에서의 학제간 연구의 중요성에 대해 발표했다.

“융합과 복합기술을 강조한 신 박사의 연구팀에는 물리학자, 심리학자 등 여러 분야의 전문가들이 망라되어 있다. 실제로 뇌 연구에서 fMRI 등 물리학자와 전자공학자들이 많은 기여를 했다. 향후, 인간의 뇌를 연구하는 데 있어서 유전자 녹아웃 기법과 같은 전통적 생물학적 방법이 어려우므로 전자기파와 같은 물리적 신호를 이용하는 것이 점점 더 중요해질 것이다.”

 

/조행만 객원기자  (사이언스타임즈)

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