by ocean.flynn from Flickr


우리의 뇌의 구조와 동작하는 방식은 인류 역사상 가장 중요한 연구주제임에 틀림이 없습니다.  19세기 까지만 하더라도 뇌의 구조에 대한 관점으로 상명하달(Top-Down)로 바라보는 경우가 많았습니다.  뇌의 일정 부분에서 여러가지 결정이 내려지고, 이에 대한 명령을 하달하기 위한 다양한 통로로서 신경세포의 신경초들이 이용된다는 시각입니다.

그런데, 최근 복잡계(complex system)와 인터넷과 같은 네트워크와 관련한 다양한 연구들이 수행되면서 인간의 뇌 역시 이런 네트워크의 관점에서 바라보는 시각이 많이 늘어나고 있습니다.  제가 과거에 포스팅한 바 있는 시냅틱 웹(synaptic web)은 뇌의 구조를 되려 웹에 적용해서 바라본 시각인데, 반대로 인터넷 연구에서 알아낸 많은 연구결과들이 뇌의 연구에 다시 응용되기 시작하였습니다.  특히, 스트레스, 우울감, 식욕 등과 같은에 의해 발생하는 뇌의 아주 작은 지역에서 발생하는 신호가 뇌의 지역들 사이의 연결을 따라 전달되는 것을 추적할 수 있는 기술들이 개발되면서 이런 연구가 활기를 띠고 있습니다.


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최근 유명한 학술저널인 PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)에는 신경계의 전체 맵을 구성하는 시도에 불을 당길지도 모르는 논문이 발표되었습니다.  USC(University of Southern California)의 래리 스완손(Larry Swanson)과 리차드 톰슨(Richard Thompson) 박사는 쥐의 뇌의 즐거움과 보상과 관련한 부분을 인지하는 매우 작은 지역을 분리한 뒤에 '트레이서(tracer)'라는 물질을 뇌 조직의 매우 작은 지역에 투입을 하였습니다.  이 분자들은 조직 사이의 신호의 움직임에 관여하지 않지만, 현미경으로 이런 움직임을 관찰하는 것을 도와줍니다.

이 연구에서 동시에 같은 지역에 투입된 2개의 트레이서들이 하나는 나가는 신호를, 다른 하나는 들어오는 신호를 추적할 수 있어서 뇌의 연결의 방향을 보여줄 수 있게 되었습니다.  이는 그동안 일부 신경학자들이 주장했던 신경세포의 단방향성 연결(들어오거나 나가거나)에 따라 일사분란하게 움직이는 뇌보다는 인터넷과 같이 거대한 상호작용과 양방향 신호전달에 의해 뇌가 동작한다는 것을 뒷받침하는 결과라 하겠습니다.  

실제로 이렇게 복잡하게 연결되어 있는 뇌구조와 그에 따라 뇌가 전체적으로 판단한다는 가정은 여러 학자들에 제시한 바 있지만, 실험적으로 이런 내용이 증명된 사례는 그다지 많지 않았습니다.  이런 연구가 활성화 되어 뇌의 전체적인 연결구조가 인터넷의 연결을 파악하는 것과 마찬가지로 알 수 있게 된다면 우리의 뇌의 신비를 풀어내는데 큰 전기가 마련될 것입니다.   어쩌면 우리가 아직도 풀어내지 못하고 있는 의식과 무의식, 인지와 관련한 여러가지 문제에 대한 답을 제시할지도 모릅니다. 


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