반려견들은 물에 들어갔다 나오거나 목욕을 한 뒤에는 몸을 흔들어 물을 털어 낸다. 이 때문에 주위에 서 있다가 반려견이 터는 물에 흠뻑 젖을 때도 있다. 몸에 있는 물을 털어내는 움직임은 그저 몸에 묻은 것을 떼어내려는 무작위적 움직일까, 아니면 주인을 즐겁게 해주기 위한 행동일까. 최근 과학자들이 반려견의 물 털어내기 행동 이유를 밝혀내 눈길을 끈다. 미국 하버드대 의대 하워드 휴스 의학연구소 신경생물학과, 텍사스대 사우스웨스턴 메디컬 센터 정신과학과 공동 연구팀은 젖은 몸 털기 행동을 유발하는 특정 유형의 촉각 수용체와 척수와 뇌를 연결하는 신경세포(뉴런), 이를 연결하는 신경 회로를 찾았다고 15일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 11월 8일 자에 실렸다. 몸을 흔들어 물기를 털어내는 반사 행동은 생쥐, 고양이, 다람쥐, 사자, 호랑이, 곰 등 털이 많은 포유류에게서 공통으로 찾아볼 수 있다. 이런 움직임은 발이 닿기 어려운 부위에 있는 물, 벌레, 그 밖의 자극물을 제거하는 데 도움이 된다. 그렇지만 이런 행동의 명확한 이유와 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 털로 덮인 피부에는 12가지 이상 감각 뉴런이 있고, 각각의 뉴런은 다양한 감각을 감지하고 해석하는 기능을 갖고 있다. 이에 연구팀은 피부 모낭을 감싸고 있는 ‘C-섬유 저역치 기계 수용체’(C-LTMR)라는 초민감 촉각 수용체에 주목했다. 사람의 경우 C-LTMR는 부드러운 포옹과 쓰다듬기 같은 기분 좋은 촉감과 관련이 있다. 그러나 다른 동물들에게는 피부에 이물질이 닿았을 때 이를 알려주는 역할을 한다. 연구팀은 실험용 생쥐 목뒤 쪽에 기름을 몇 방울 떨어뜨린 다음, 어떤 행동을 보이는지 관찰했다. 그 결과, 모든 생쥐가 10초 이내에 기름방울을 털어내는 행동을 했다. 연구팀은 유전자 편집으로 C-LTMR을 제거한 뒤 똑같은 실험을 했는데, 기름방울 털기 행동이 절반 이하로 줄어드는 것을 관찰했다. 연구팀은 C-LTMR 신호가 어떻게 전달되는지 실험한 결과, 통증, 온도, 촉각을 처리하는 데 관여하는 뇌 팥곁핵(parabrachial nucleus)과 연결되는 것을 확인했다. 연구팀은 빛을 이용해 신경세포를 조절하는 광유전학 기술로 척수 뉴런과 C-LTMR 활동을 관찰했다. C-LTMR 신호가 척수로 가는 길이나 팥곁핵 활동을 차단하면 털기 행동이 58% 이상 감소한다는 사실을 확인했다. 재미있는 것은 털기 행동은 감소했지만, 이물질이 묻으면 벽이나 바닥에 대고 긁는 행동은 정상적으로 해서, 해당 신경 회로들이 개의 물 털기 행동에만 특이하게 작용한다는 점이다. 신경과학자이자 발달생물학자로 이번 연구를 이끈 데이비드 긴티 하버드대 의대 교수는 “젖은 개 털기(wet dog shake) 행동은 정교하게 조율된 운동 반응”이라며 “포유류가 털을 통해 감각에 반응하는 방식을 해독하면 고양이의 피부가 과도하게 경련을 일으키는 피부 실룩거림 증후군이나 사람의 피부 과민증을 비롯해 다양한 질환과 피부 민감성에 관한 비밀을 풀 수 있을 것”이라고 말했다.

요즘은 스마트폰으로 쉽게 찾아볼 수 있지만, 사실 지도는 인류 발전을 이끈 중요한 수단이었다. 과학사적으로 보더라도 그리스 천문학자이자 지리학자 프톨레마이오스가 최초로 만든 세계 지도는 지구에 대한 인류의 생각을 바꿨고, 천문학자 튀코 브라헤의 천체 지도는 우주에 대한 관점을 변화시켰다. 갈레노스, 레오나르도 다빈치, 베살리우스가 만든 인체 지도는 현대 의학을 발전시키는 계기가 됐다. 뇌과학자들이 완벽한 뇌신경 지도를 만들려는 이유도 인간을 더 잘 이해하기 위해서다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 뇌 연구소, 뇌·인지과학과, 영국 케임브리지대 인지·뇌과학 연구실, 캐나다 맥길대 몬트리올 신경학 연구소와 구글 딥러닝 인공지능(AI) 연구팀인 구글 브레인 공동 연구팀은 영화를 보는 동안 뇌를 스캔해 사람, 무생물, 움직임, 대화가 등장하는 장면을 처리하는 데 관여하는 뇌 부위와 기능을 보여 주는 상세한 지도를 제작했다. 이 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘뉴런’ 11월 7일 자에 실렸다. 지금까지 뇌 기능 네트워크에 관한 대부분의 연구는 휴식 중인 사람의 기능성 자기공명영상(fMRI)을 기반으로 이뤄졌다. 문제는 외부 자극이 없으면 뇌의 많은 부분은 완전히 활성화되지 않아, 뇌 기능을 명확히 파악하기 어렵다는 점이다. 이에 연구팀은 뇌 기능 네트워크가 복잡한 시청각 자극에 어떻게 반응하는지 분석에 나섰다. 연구팀은 휴먼 커넥톰 프로젝트에서 수집한 자료를 활용했다. 휴먼 커넥톰 프로젝트는 뇌의 동작 원리를 파악하기 위해 뇌신경 연결 지도를 만들기 위한 대형 연구였다. 연구팀은 젊은 남녀 176명을 대상으로 다양한 독립 영화와 ‘인셉션’, ‘소셜 네트워크’, ‘나 홀로 집에’ 등 할리우드 영화의 짧은 클립을 1시간 시청하는 동안 찍은 fMRI 데이터를 조사했다. 연구팀은 모든 실험 참가자의 뇌 활동을 정량화한 뒤 AI 머신러닝 기술로 대뇌 피질의 뇌 네트워크를 구분했다. 영화의 장면별, 상황별 콘텐츠에 따라 뇌 네트워크가 어떻게 변화하고 연결되는지 조사했다. 분석 결과 사람의 얼굴이나 신체, 움직임, 장소, 사람과 무생물 간 상호작용, 언어, 사회적 상호작용 등 감각과 인지 처리 영역에서 24개의 서로 다른 뇌 네트워크가 있다는 점을 발견했다. 또 사람들이 계획하고 문제를 해결하며 정보의 우선순위를 정하는 뇌의 집행 통제 영역과 구체적 기능을 수행하는 뇌 영역 사이에는 반비례 관계가 있는 것으로 나타났다. 집행 통제 영역은 인지 부하가 높은 어려운 상황에서 활성화된다. 영화 내용이 이해하기 어렵거나 모호할 때는 실행 통제 영역이 활발하지만, 이해하기 쉬운 장면에서는 언어 처리 같은 구체적 기능을 가진 뇌 영역이 우세해진다. 연구를 이끈 로버트 데시먼 MIT 교수(신경과학)는 “이번 연구는 자연스러운 상황에서 활성화되는 뇌의 다양한 영역과 네트워크를 파악한 첫 시도”라며 “비슷한 환경이라도 의미론적, 사회적 맥락에 따라 뇌가 어떻게 활성화되고 뇌 네트워크가 형성하는지 추가 연구할 것”이라고 말했다.

노벨상 수상자 발표 시즌이 끝났다. 올해는 한국인 첫 노벨문학상 수상 소식에 가려 노벨과학상에 관한 관심이 다른 해보다 적었다. 한강 작가의 노벨문학상 수상을 축하하면서 노벨과학상으로 눈을 돌려 보자. 2024년 노벨과학상에서 가장 화제가 된 것은 인공지능(AI)이다. 노벨물리학상은 기계학습 시스템의 기초가 된 뇌의 뉴런 구조를 모방한 신경망 모델 연구에 주어졌다. 노벨화학상은 AI 모델을 개발해 복잡한 단백질 구조를 예측한 연구에 돌아갔다. 사실 AI에 대한 대중의 관심은 2023년 챗GPT와 함께 뜨거웠다가 미지근해졌다. 그러나 현실에서 AI는 빠르게 발전하고 있으며 우리 사회관계와 일상에 조용히 그러나 폭넓게 퍼져 나가고 있음을 2024년 노벨과학상이 새삼 일깨워 줬다. 과학기술 발전과 함께 인간의 신체 능력과 감각 능력은 계속 확장됐고 증강 인간 개념까지 등장했다. 증강 인간의 쉬운 예는 영화 ‘어벤저스’의 ‘아이언맨’이다. 과학기술이 인간 능력을 향상시킨 역사는 길다. 안경, 망원경, 현미경은 시각의 확장이고 도르래, 지렛대, 바퀴는 근육의 확장이다. 도구의 인간, ‘호모 파베르’가 인간 본성을 나타낸다면 21세기의 도구인 첨단기술을 활용한 증강 인간의 등장은 자연스럽다. 그런데 현실에서는 교육에 AI를 일찍부터 도입하는 것에 관해 의견이 나뉜다. 증강 인간이 인간의 본성에 가깝다면 조기 AI 교육과 활용은 인지 능력과 추론 능력을 확장하기 위한 적극적인 행위다. 이에 대해 너무 일찍 AI에 노출되는 것이 정상적인 인지 능력, 학습 능력, 문해력 발전을 방해하므로 적절하지 않다는 반론이 있다. 어느 쪽이 맞는지 아직 사회적 합의가 이뤄지지 못한 상태다. 이미 AI 시대가 됐으므로 초중등교육 과정에서 적극적인 AI 교육과 활용은 피할 수 없어 보인다. 다만 AI로 대체되는 능력 대신 어떤 새로운 능력을 키워 주는 것이 좋을지, 또 그런 교육을 어떻게 실현할지에 대해서는 고민이 필요하다. 현미경이 시각의 확장이 되려면 현미경을 능숙하게 조작할 수 있는 능력이 필수이기 때문이다. AI와 감성의 관계 문제도 있다. 인간은 이성과 감성을 모두 가지고 있는데 AI는 어떨까? AI는 인간 감성의 확장이 될 수 있을까? 어떤 이는 AI가 인간 감성을 흉내낼 뿐 이해하고 표현하는 데는 한계가 있다고 하고, 어떤 이는 AI가 센서 기술과 결합하면 충분히 가능하다고 본다. 어느 쪽이든 상관없이 우리는 AI를 활용하면서 감성지능을 향상시킬 수 있다고 생각한다. 감성지능은 감정 및 정서가 주는 정보를 처리하고 파악하는 능력이고, 공감 능력은 상대방의 감정과 주장에 대해 자신도 그러하다고 느끼는 능력이다. 우리는 이미 문자, 소리, 이미지로 표현된 감정의 정보를 파악하고 공감하는 능력을 갖추고 있다. AI는 실시간 반응하면서 다양한 감정 정보를 제공할 수 있으므로 책과 방송이 그러했듯 우리 인간에게 더 풍부한 감성지능과 공감의 경험을 줄 수 있을 것이다. 이은경 전북대 과학학과 교수

2024년 노벨 물리학상은 인공 신경망을 연구로 현재와 같은 인공 지능 시대를 연 미국, 캐나다 과학자에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학아카데미 노벨 위원회는 8일(현지시간) 올해 노벨 물리학상 수상자로 존 홉필드(91) 미국 프린스턴대 명예 교수, 제프리 힌튼(77) 캐나다 토론토대 명예 교수를 선정했다고 밝혔다. 노벨 위원회는 “홉필드 교수는 이미지를 저장하고 데이터의 다른 유형 패턴을 재구성할 수 있는 연상 기억이라는 개념을 제시했고, 힌튼 교수는 데이터에서 자율적으로 속성을 찾아 특정 요소를 식별하는 작업을 수행할 수 있는 방법을 찾아냈다”라며 “물리학의 도구를 사용해 오늘날 강력한 기계학습의 기초가 되는 방법을 개발함으로써 ‘인공지능의 봄’을 가져온 연구자들”이라고 수상 업적을 평가했다. 그러나, 노벨 물리학상 수상자를 입자 물리, 우주론, 고체 물리 같은 전통 분야가 아닌 응용 분야에서 선정했다는 것은 이례적이라는 반응이다. ●인공지능의 봄을 연 고체 물리학자 존 홉필드 교수는 원래 고체 물리학자로 1968~1969년 영국 케임브리지 캐번디시 연구소에서 구겐하임 펠로우십 당시 고체와 빛의 상호작용에 관한 연구로 ‘올리버 버클리상’을 수상하는 등 해당 분야에서 두각을 나타내는 학자였다. 그러다, 1980년대 들어서면서 생물학 분야에 눈을 돌려 물리학과 생물학의 융합 연구를 시작했다. 그러던 중, 홉필드는 1982년 ‘신경회로망과 응집력이 있는 물리적 시스템’이라는 제목의 논문을 발표하고, 여기에서 ‘홉필드 네트워크’를 제안했다. 이 논문은 이론 물리학, 신경 생물학, 컴퓨터 과학의 융합 연구의 결과물로 세 분야에서 가장 많이 인용되는 논문으로 꼽힌다. 신경망을 물리적으로 해석한 홉필드 네트워크는 최적화나 연상기억 등에 사용되는 대표적인 모델이다. 모든 뉴런(신경세포)이 양방향으로 연결된 신경회로망의 동작모델로 0과 1의 이진 입력을 받아 양과 음의 에너지 상태를 출력한다는 것이다. 학습패턴의 양극화 연산 적용, 학습패턴에 대한 가중치 행렬 계산, 계산된 가중치 행렬 저장, 입력패턴에 대한 학습 패턴을 연상하는 알고리즘으로 구성되는 홉필드 네트워크는 현재 기계학습의 기초적 모델로 알려져 있다. 홉필드 교수의 연구는 이론 물리학의 개념을 컴퓨터 과학 분야에 적용하면서, 유전학과 신경과학을 비롯한 다양한 생물학적 질문을 던짐으로써 인공지능 연구에 새로운 통찰력을 제공했다는 평가를 받는다. ●AI 빙하기 묵묵히 견디고 연구한 힌튼 교수 제프리 힌튼 교수는 ‘괴짜 연구자’, ‘외골수 연구자’로도 유명하다. 인공지능은 1950년대에 처음 개념이 제시된 뒤 1970년대 초까지 활발히 연구됐다. 그러다가, 1970년대 중반부터 1980년대 초까지 인공지능에 관한 관심이 급속도로 식어버린 이른바 ‘인공지능 연구의 첫 번째 빙하기’를 맞는다. 이때 꺼져가던 인공지능 연구의 불꽃을 되살리고, 지금의 기계학습과 심층학습을 있게 만든 것이 힌튼 교수다. 힌튼 교수는 1984년 홉필드의 제자인 테리 세즈노프스키와 함께 ‘볼츠만 머신’이라는 개념을 제안했다. 기존 홉필드 네트워크에 신경망 알고리즘을 결합해 개선한 것으로 대규모 병렬처리를 이용해 강력한 계산이 가능하게 한 것이다. 볼츠만 머신은 확률적으로 순환하는 신경망 네트워크로 내부 구조에 의한 학습이 가능하고 여러 조합된 문제를 해결할 수 있다. 힌튼 교수는 구글의 석학 연구원도 지냈지만, 지난해 AI의 위험성을 경고하며 퇴사하기도 했다. 인공지능의 기초를 마련한 이가 인공지능의 위험성을 경고하고 나선 것이다. 조정효 서울대 물리교육과 교수는 “홉필드 교수는 고체 물리학자였다가 생물 쪽에 관심을 갖고 연구했고, 힌튼 교수는 컴퓨터 과학자이면서 신경과학자로 생물학적 원리를 물리학적으로 풀어내 현대 인공지능 연구에 접목한 대표적인 융합 연구자들”이라고 말했다. ●물리학이 만든 이론, 모든 과학에 도움 노벨 재단측은 “1980년대 이후 두 사람의 연구가 2010년경 시작된 인공지능 혁명의 기초를 마련했다”고 강조했다. 물리학이 기계 학습 발전을 위한 도구를 제공했고, 연구 분야로서 물리학이 인공 신경망으로부터 어떤 혜택을 받는지 지켜보는 것도 흥미로운 일이라고 덧붙였다. 실제로 기계학습은 앞서 노벨 물리학상 수상 업적과도 밀접한 관련을 갖고 있다. 2013년 노벨 물리학상 수상 업적인 ‘신의 입자’ 힉스를 발견하기 위해 방대한 양의 데이터를 분류하고 처리하는 데 기계 학습이 사용됐다. 또 2017년 노벨 물리학상 수상 업적인 블랙홀의 중력파 측정에서 잡음을 줄이고 외계행성을 찾는 데도 기계학습의 도움을 받는다는 설명이다. 그뿐만 아니라, 기계학습은 분자와 물질의 특성을 계산하고 예측하는 데 사용됐으며, 단백질 분자 구조를 계산해 그 기능을 결정하고, 더 효율적인 태양전지를 제작하기 위한 새로운 물질을 찾는 데도 도움을 주는 등 최근 많은 연구의 초석이 되고 있다는 평가다. 이번 노벨 물리학상 수상자들은 1100만 스웨덴크로나(14억 3033만원)를 반씩 나눠 갖는다. 노벨 재단은 9일 노벨 화학상, 10일 노벨 문학상, 11일 노벨 평화상, 14일은 알프레드 노벨을 기념하는 스웨덴 국립은행 경제학상(노벨 경제학상) 수상자를 발표한다.

반쪽짜리서 완전한 지도 작성 성공 “다른 종 뇌 구조·작동 원리에도 적용” 세계적인 뇌신경과학자 세바스찬 승 미국 프린스턴대 컴퓨터과학과·신경과학연구소 교수가 초파리의 정밀한 뇌신경 지도를 그려 내 화제가 되고 있다. 인공지능(AI) 분야 석학이기도 한 승 교수는 2018년 삼성전자 최고 연구과학자로 영입된 뒤 2020년부터 2023년까지 삼성전자 통합 연구조직인 삼성리서치 소장으로 재직하다 올해 초 다시 프린스턴대로 복귀했다. 미국, 영국, 이스라엘, 필리핀, 스위스, 독일, 한국, 푸에르토리코, 호주, 포르투갈, 대만, 프랑스 12개국 53개 연구기관과 대학이 참여한 국제 공동 연구팀은 승 교수의 주도하에 초파리의 뇌와 신경 구조를 정밀하게 분석해 일종의 ‘뇌·신경 배선도’를 그리는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구로 초파리의 뉴런 약 14만개와 5000만개 이상의 신경 연결 구조를 밝혀냈다. 이번 연구에 참여한 연구기관은 미국 프린스턴대, 아이와이어(Eyewire), 앨런뇌과학연구소, 웹 디자인·개발 기업인 야이크스 LLC, 매사추세츠공과대(MIT), 하버드대 의대, 하워드휴스의학연구소, 버몬트대 의대, 영국 케임브리지 MRC분자생물학연구소, 케임브리지대, 옥스퍼드대, 이스라엘 하이파대와 플라이와이어(FlyWire) 연구 컨소시엄이다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 3일자에 9편의 논문으로 실렸다. 뇌 기능은 뇌 신경세포(뉴런)와 이들을 잇는 시냅스의 연결에 좌우된다. 뉴런과 시냅스가 동물 개체의 다양하고 정교한 행동을 가능하게 만든다는 말이다. 많은 과학자가 뉴런·시냅스 연결 지도를 작성하려고 하는 이유는 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높일 수 있기 때문이다. 초파리는 생명과학 분야에서 일반적으로 사용되는 동물 모델로, 생애 주기가 짧고 번식력이 뛰어날 뿐만 아니라 다른 동물보다 유전체가 간단해 오랫동안 실험 모델로 사용됐다. 특정 유전자를 수정하거나 제거하는 등 유전자를 조작하기도 쉽다. 초파리는 비행, 항법, 사회적 상호작용 등 다양하고 복잡한 행동을 보이지만 인간의 뇌보다 뉴런이 약 100만 배 적어 신경 회로 지도를 만드는 데 이상적인 동물로 꼽힌다. 지금까지 초파리에 대한 부분적 지도는 작성됐지만 전체 뇌에 대한 완전한 지도는 없었다. 이전까지 가장 큰 초파리 뇌 연결망은 뉴런 약 2만개와 1400만개의 시냅스로 연결된 반쪽짜리였는데 이번 플라이와이어 연구 컨소시엄이 만든 새로운 지도는 7배 많은 13만 9255개의 뉴런, 4배 많은 5450만개의 시냅스를 찾아 지도로 만들었다. 또 연구팀은 뉴런의 분류, 세포 유형, 기능을 정밀하게 구분해 8400개 이상의 세포 유형을 식별했고, 그중 4581개는 새로운 유형이라는 사실을 밝혀냈다. 다른 논문들에서는 특정 뉴런 간의 연결성이 움직임과 같은 행동들을 어떻게 조정하는지 밝혀냈다. 승 교수는 “초파리 뇌 신경망을 분석하는 데 사용된 이번 연구 방법은 다른 동물 종(種)의 뇌 신경망을 매핑하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.

단국대학교는 대학원 인공지능융합학과 김동재 교수가 뉴욕대 웨이지마(Wei Ji Ma) 교수, 룩셈부르크대 하이코 슈(Heiko Schutt) 교수와 공동으로 인공지능 연구에 활용되는 뇌의 학습 원리를 새롭게 규명했다고 16일 밝혔다. 인공지능 연구는 뇌의 학습 원리를 모방해 많은 정보를 효율적으로 처리하는 형태로 발전하고 있다. 기존 학계에서는 지각과 학습은 같은 뇌에서 일어나지만, 다른 원리로 작동된다고 알려져 있다. 김 교수 연구팀은 뇌의 지각과 학습은 같은 원리로 작동하고 이 메커니즘을 활용해 인공지능의 성능을 높일 수 있음을 밝혔다. 뇌를 구성하는 신경세포인 뉴런은 외부 정보를 지각하는 과정과 학습으로 나눈다. 학습을 담당하는 뉴런은 가장 높은 보상이 예측되는 행동을 선택해 정보 받아들인다. 이를 강화학습이라 한다. 기존 학계에선 두 이론의 연결점이 없었다. 김 교수 연구팀은 쥐와 원숭이 실험을 통해 지각과 학습 뉴런의 데이터 값을 분석했다. 학습을 담당하는 도파민 뉴런 값이 지각을 담당하는 뉴런과 같이 효율 코딩 가설로 구성된 것을 검증했다. 김 교수는 지각과 학습은 다른 원리로 작동되고 연결점이 없다는 기존의 통념을 뒤집은 것이다. 김 교수는 “인간의 뇌와 같이 강화학습 원리는 현재 인공지능에 널리 사용되고 있다”며 “새롭게 규명한 알고리즘을 인공지능 연구에 적용하면 보다 적은 에너지와 전력으로 더 많은 정보를 처리할 수 있게 된다”고 설명했다. 이번 연구는 신경과학 분야 국제 저명 학술지 ‘네이쳐 뉴로사이언스(Nature Neuroscience, IF: 25.0)’에 6월 19일 자로 온라인 게재됐다. 논문명은 “Reward prediction error neurons implement an efficient code for reward”이다.

국어사전에 ‘공감’은 ‘남의 감정, 의견, 주장 따위에 대해 자기도 그렇다고 느끼거나 그렇게 느끼는 기분’이라고 설명돼 있습니다. 사실 공감 능력은 거울 뉴런으로 타인의 행위를 관찰해 얻은 정보를 감정 처리 역할을 담당하는 변연계로 이동시켜 얻는 것으로 알려졌습니다. 공감 능력이 결핍되면 자폐 스펙트럼 장애, 조현병 등이 나타납니다. 그러나 공감 능력이 어떻게 형성되는지는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 미국 버지니아대 연구팀은 공감 능력이 부모에게서 자녀, 그리고 손주에게로 3대 유전되며 친구 관계를 통해 부족한 공감 능력을 보완할 수 있다는 사실을 확인했습니다. 장기 추적 연구로 공감 능력이 ‘전달’된다는 증거를 제시한 것은 이번이 처음입니다. 이 연구 결과는 심리과학 분야 국제 학술지 ‘아동 발달’ 5월 22일자에 실렸습니다. 연구팀은 ‘KLIFF VIDA 종단 연구’ 데이터를 활용했습니다. KLIFF VIDA 종단 연구는 아동·청소년기에 부모와의 관계, 자율성, 애착이 성인기에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위한 장기 프로젝트입니다. 1998년 13세 청소년 184명을 대상으로 신체적·정신적 건강지표를 포함해 다양한 측면에서 청소년 개인이 부모에게 어떤 영향을 받고 친구들과 어떻게 상호작용하는지와 성인이 되어 직업을 구한 뒤 동료와의 관계, 결혼 후 자녀와의 관계 등을 종합 평가한 것입니다. 1998년부터 매년 조사 대상 아이들과 그들의 부모, 친구를 연구실로 초대해 상담 내용을 비디오로 녹화했습니다. 연구팀은 아이들이 13세 때 어머니와 얼마나 상호 공감하는지에 주목했습니다. 또 5~7년 뒤 친구들이 도움을 청했을 때의 반응을 포함해 교우 관계에 있어 전반적 태도를 관찰했습니다. 조사 시작 10년 뒤 조사 대상 청소년 일부가 자녀를 갖기 시작했을 때 그들의 양육 행동과 자녀에 대한 공감 능력을 묻는 설문조사도 추가 실시했습니다. 그 결과 공감 능력이 좋은 어머니에게 양육된 아이들은 역시 공감 능력이 우수한 것으로 나타났습니다. 청소년기에 또래 친구와의 관계는 어머니로부터 경험한 공감 능력을 반복해 실행하고 훈련하는 장이 된다는 사실을 확인했습니다. 어머니에게 배우고 친구들과의 관계를 통해 체화한 공감 능력은 나중에 자녀를 키우는 데도 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 제시카 스턴 버지니아대 박사는 “부모의 태도는 자녀가 성인이 될 때까지 발달에 장기 영향을 미칠 수 있음을 보여 주는 것이 이번 연구의 핵심”이라고 말했습니다. 스턴 박사는 “부모에게 전해 받지 못한 공감 능력은 또래와의 긍정적 관계로 보완할 수 있다”고 덧붙였습니다. 공감 능력은 건강한 대인 관계를 형성해 아이의 성장과 발달에 큰 도움을 주는 것으로 알려져 있습니다. 그래서 많은 부모가 아이의 공감력을 키워 주려고 합니다. 핵심은 공감하는 부모가 공감하는 자녀를 키운다는 점입니다. 또 어른들은 아이들이 친구와 함께 시간을 보내는 것의 중요성을 과소평가할 때가 많습니다. 공감 능력을 갖춘 아이로 키우고 싶다면 아이들에게 이해와 지지를 제공하는 것은 물론 또래 친구들과 어울릴 시간을 많이 제공하는 것이 필요합니다.

1980년대 ‘슈퍼맨’으로 이름을 날렸던 ‘크리스토퍼 리브’ (1952~2004)는 1995년 승마를 즐기다가 낙마 사고를 당해 얼굴을 제외하고 전신마비가 됐다. 전신마비가 된 지 5년 만인 2000년에 자신의 의지로 손가락 하나를 움직이는 데 성공하면서 전 미국인을 흥분시키기도 했다. 전신마비는 리브처럼 낙상, 충돌사고 같은 외상이나 척수종양, 척수염 등 질병으로 인해 척수 손상이 생기면서 척수신경에 신호 전달이 끊기면서 생기는 증상이다. 미국, 네덜란드, 캐나다, 영국, 스위스 5개국 25개 연구기관이 참여한 국제 공동 연구팀은 비침습적 척수 자극 장치를 이용해 사지 마비 환자들의 기능을 개선했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 5월 21일 자에 실렸다. 신경세포는 뇌와 몸 각 부분을 연결해 감각을 받아들이고 운동을 조절한다. 특히 신경세포에는 나뭇가지 모양으로 길게 뻗은 축삭돌기가 있는데 뇌나 척수를 다치면 이 부분이 크게 손상되면서 전신마비나 상반신 또는 하반신 마비 같은 심각한 운동장애로 이어진다. 더군다나 한 번 손상된 신경세포는 다시 재생되기가 어렵다는 점이다. 척수 손상은 신경 기능을 조절하는 뇌와 척수 사이의 연결이 끊기면서 생기는 증상이다. 특히 경추에 문제가 발생하면서 팔과 다리 기능에 장애를 일으킨다. 보통 척수에 전기 자극을 가하면 손상된 신경 기능이 회복되는 연구 결과가 많았다. 문제는 이를 위해서는 척수 특정 부위에 전극을 이식하는 침습적 수술이 필요하다. 이에 연구팀은 피부에 붙이는 방식의 표면 전극을 통해 척수에 전류를 전달해 문제를 일으킨 척수 부위의 뉴런을 변화시킬 수 있는 비침습 장치 ‘ARCEX’를 개발했다. 연구팀은 척수 손상으로 인한 사지 마비 진단을 받은 지 12개월 이상 된 환자 65명을 대상으로 임상시험 했다. 모든 시험 참가자는 2개월 동안 표준 재활 프로그램을 받은 뒤, 추가로 2개월 동안 재활 프로그램과 함께 ARCEX 치료를 추가했다. 4개월 뒤, 임상에 참여한 환자 중 43명이 근력과 기능이 모두 개선된 것으로 나타났다. 또, 손가락 끝의 잡는 힘과 움직임, 근력과 감각 기능이 부분적으로 회복됐으며 삶의 질도 향상된 것으로 나타났다. 연구를 이끈 그레구아르 쿠르틴 스위스 로잔연방 공과대(EPFL) 교수(생체공학)는 “이번에 개발한 ARCEX 요법은 경추 손상을 입은 사람들의 손과 발 기능의 신경학적 회복을 돕는 데 효과적”이라고 말했다.

일론 머스크가 이끄는 뇌신경과학 스타트업 기업인 뉴럴링크를 통해 뇌에 컴퓨터 칩을 이식한 환자의 근황이 공개됐다. 뉴럴링크의 첫 번째 환자인 놀랜 아르보우(29)는 지난 1월 뉴럴링크가 개발한 로봇을 통해 뇌에 동전만한 크기의 ‘뇌 임플란트’(N1)을 이식받았다. 뇌 임플란트 칩은 신체 손상으로 사지가 마비된 사람이 각종 기기를 제어할 수 있도록 하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 장치다. 해당 임플란트에는 데이터를 처리하는 칩과 배터리, 통신 장치 등이 있으며, 각각 16개의 전극이 달린 실 64개로 연결돼 있다. 미세한 실 형태로 이어진 전극 채널을 통해 신경세포(뉴런)와 신호를 주고받는 방식이다. 머스크는 뉴럴링크의 첫 BCI 장치의 이름을 ‘텔레파시’로 명명한 바 있다.미국 월스트리트저널(WSJ)의 8일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 아르보우는 이식 수술을 받은 뒤 몇 주간 실 여러 개가 뇌에서 빠져나오면서 연결되는 유효 전극의 수가 줄어드는 현상을 겪었다. 신호를 주고받은 유효 전극의 수가 줄어들면서 환자가 자신의 생각만으로 컴퓨터 커서 등을 제어하는 능력의 속도 및 정확성을 측정하는 초당비트(BPS) 수도 감소하는 결과가 나타났다. 이와 관련해 뉴럴링크는 “이러한 변화에 대응해 신경세포(뉴런)에 보다 민감하도록 알고리즘을 수정했다. 또 해당 신호를 (마우스) 커서 움직임으로 변환하는 기술과 사용자 인터페이스를 개선했다”면서 “이를 통해 BPS가 다시 빨라졌고 현재는 환자의 초기 수행 능력을 능가하게 됐다”고 설명했다. 다만 뇌에서 실 여러 개가 빠져나오고 이로 인해 BPS가 감소하는 결과가 나타난 정확한 원인에 대해서는 설명하지 않았다.한 전문가는 월스트리트저널에 “이 문제는 수술 후 두개골 안에 공기가 들어간 탓에 생긴 것일 수 있으나, 환자의 안전에 위험한 것으로 보이지는 않는다”고 말했다. 뉴럴링크 측은 현재 자체적으로 이 문제를 해결했다고 판단하고 있으며, 미국 식품의약국(FDA)에도 이러한 의견을 전달했다고 밝혔다. 월스트리트저널은 “이번 첫 실험에서 발생한 문제로 인해 한때 뉴럴링크 내부에서는 환자의 뇌에 심은 칩을 다시 빼내는 방안까지 논의된 것으로 알려졌다”고 전했다. 에릭 로이타르트 워싱턴대학 의대 교수도 블룸버그 통신에 “실이 뇌 조직의 표면이 아닌 두개골 내부에 있는 장치와 연결되기 때문에 합병증이 발생할 수 있다”면서 “고개를 끄덕이거나 갑자기 움직이는 것만으로도 교란이 발생할 수 있다”고 우려했다. 블룸버그 통신은 “뉴럴링크 칩의 오작동이 FDA의 추가 실험 승인 절차를 지연시킬 가능성이 있다”고 지적했다. 뉴럴링크, 1호 환자가 슈퍼마리오 게임 하는 모습 공개 뉴럴링크는 현지 언론과 전문가들의 우려에도 불구하고 “우리의 현재 작업은 커서 제어 성능을 비장애인과 동일한 수준으로 끌어올리고, 텍스트 입력을 포함해 여러 기능을 확장하는데 초점을 맞추고 있다”고 밝혔다.이날 뉴럴링크는 ‘1호 환자’인 아르보우가 커서를 빠르게 조작해 체스를 두거나, 슈퍼마리오 게임 등을 하는 영상을 공개하기도 했다. 아르보우는 엑스(옛 트위터) 계정에 뉴럴링크 칩을 이용해 원하는 대로 컴퓨터를 이용하는 모습을 직접 업로드하기도 했다. 인간의 뇌 대상으로 하는 뉴럴링크 임상시험, 여전히 윤리적 논란 뉴럴링크 칩 이식 환자가 생각만으로 커서를 움직이고 게임을 하는 모습은 그간 머스크의 ‘자랑’이 그저 허풍에 지나지 않았다는 것을 입증했지만, 여전히 윤리적 논란에서 자유롭지 못하다. 뉴럴링크를 퇴사한 한 신경외과 전문의는 “뇌에 전극이 통과할 때마다 뇌 세포에 어느 정도 손상이 간다”면서 “만약 목표가 사지 마비 환자를 돕는 것이라면 이것은 불필요한 일”이라고 지적한 바 있다.미국 인터넷매체 복스는 전직 뉴럴링크 직원들의 증언을 인용해 “뉴럴링크는 초창기 동맥을 통해 뇌에 장치를 전달하는 방법을 찾았음에도 2019년 이 방법을 폐기하고 뇌에 직접 이식하는 방식을 선택했다”고 폭로하기도 했다. 뉴럴링크가 실험 과정에서 동물을 동원한 사실도 꾸준히 비난의 대상이 됐다. 지난해 12월 로이터 통신의 보도에 따르면, 2018년 이후 뉴럴링크의 실험으로 죽은 양과 돼지, 원숭이 등 동물은 총 1500마리에 이르는 것으로 추정된다. 해당 주장이 나온 뒤 미 농무부는 뉴럴링크를 동물복지법 위반 혐의로 조사하기도 했다.

‘쥬라기 월드’ 같은 영화에 등장하는 중생대 백악기 포식자 티라노사우루스 렉스는 매우 영리한 육식 공룡으로 등장하는 경우가 많다. 그런데 실제로 공룡은 현재 파충류 수준의 지능을 갖고 있었을 뿐, 원숭이만큼의 수준에 못 미친다는 사실이 밝혀졌다. 독일, 체코, 캐나다, 스페인, 미국, 오스트리아, 영국 7개국 공동 연구팀이 공룡의 뇌 크기와 구조를 재분석한 결과 공룡, 특히 티라노사우루스는 악어나 도마뱀처럼 행동했다고 5일 밝혔다. 이 연구에는 독일 뒤셀도르프 하인리히 하이네대 세포생물학 연구소, 체코 프라하 체코 생명과학대 야생 생물학과, 캐나다 앨버타대 생명과학과, 왕립 온타리오 박물관, 스페인 바르셀로나 자유대, 미국 피츠버그 카네기 자연사박물관, 위스콘신 카르타고대 생물학과, 메릴랜드대 지리학과, 워싱턴 국립자연사박물관, 오스트리아 빈 대학, 영국 에든버러대 지구과학부, 브리스톨대 지구과학부, 사우샘프턴대 생명과학부 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘해부학적 기록’(The Anatomical Record) 4월 29일 자에 실렸다. 지난해 발표된 연구 중에는 티라노사우루스 같은 공룡의 뉴런 수는 매우 많았으며, 생각보다 훨씬 지능적이었다고 주장하는 것이 있었다. 이런 많은 뉴런 수로 인해 일부 습관은 원숭이와 비슷했을 것이라고 추정하기도 했다. 문화적 지식 전달, 도구 사용 등도 티라노사우루스 집단의 특징이었을 것이라고 주장했다. 그러나, 이번 연구팀은 공룡 화석을 바탕으로 뇌의 크기와 뉴런 수를 예측하고, 행동과 생활 방식을 추론한 수십 년간의 연구 결과들을 재검토했다. 공룡 뇌에 대한 정보는 두개골 안쪽을 뜬 틀인 ‘엔도캐스트’를 통해 뇌의 모양과 크기를 측정했다.그 결과, 공룡의 전뇌 크기가 지금까지 과대 평가됐으며, 뉴런 수도 마찬가지라는 사실을 확인했다. 연구팀에 따르면 뉴런 수 추정치가 지능에 대한 신뢰할 수 있는 지표가 아니다. 연구를 이끈 카이 카스퍼 독일 뒤셀도르프 하인리히 하이네대 교수(유기체 생물학)는 “공룡처럼 멸종한 동물의 지능을 파악하기 위해서는 신경세포 수 추정치만 의존하지 말고 골격학, 뼈 조직학, 현재 남아있는 진화한 친척 동물, 화석, 발자국 등 다양한 증거를 사용해야 한다”고 지적했다. 카스퍼 교수는 “뉴런 수로만 인지능력을 파악할 경우, 매우 잘못된 해석으로 유도될 수 있다”고 꼬집었다. 교신 저자인 크리스티안 구티에레즈 캐나다 앨버타대 교수는 “영화나 소설에서는 티라노사우루스가 개코원숭이만큼 똑똑했을 수 있을 것이라는 가능성을 계속 제시하며 상상력을 자극한다”라면서 “그렇지만 데이터에 기반한 이번 연구에 따르면 공룡은 원숭이에도 못 미치는 그저 똑똑한 거대한 악어 수준임을 보여준다”라고 말했다.

방탄소년단(BTS) 데뷔 10주년을 맞아 제이홉(30)이 자신의 정체성을 드러낸 스페셜 앨범 ‘호프 온 더 스트리트 볼륨1’이 미국과 영국 차트에서 ‘최고 기록’을 썼다. 제이홉의 앨범은 8일 기준 미 빌보드의 13일자 ‘빌보드200’ 차트에서 5위에 안착했다. 그의 첫 솔로 앨범 ‘잭 인 더 박스’가 기록한 6위를 웃도는 성적이다. 제이홉은 2개 음반 연속으로 ‘빌보드200’ 10위권에 진입한 첫 K팝 솔로 가수가 됐다. 이번주 영국 오피셜 앨범 차트에서도 38위를 기록했다. 타이틀곡 ‘뉴런’(NEURON·피처링 개코, 윤미래)은 제이홉이 BTS 이전 몸담았던 스트리트 댄스 크루의 명칭이다. 그가 쓴 ‘NEURON, NEW RUN’(나의 뿌리가 곧 새로운 출발) 가사는 자신의 음악적 뿌리를 되새긴다. 글로벌 온라인 동영상 서비스(OTT) 프라임 비디오와 티빙에서 지난달 28일 첫 화가 공개된 앨범과 동명의 6부작 다큐멘터리 시리즈도 호평이 쏟아지고 있다. 미국 포브스는 “이 다큐는 춤에 대한 영감이 제이홉을 어떤 방식으로 뮤지션, 댄서, 창작자로 성장시켰는지 통찰을 제공한다”고 평가했다.

2013년 6월 13일 엠넷 엠카운트다운. 방탄소년단(BTS)이 데뷔 싱글 타이틀곡 ‘노 모어 드림’으로 처음 출연한 음악방송 무대에서 스무 살 제이홉(정호석)은 악바리 근성을 보였다. 무대에 무릎을 꿇는 동시에 상체를 뒤로 꺽어 등을 바닥에 닿게 하는 고난도 독무가 그의 퍼포먼스였다. 제이홉은 어려운 동작을 연습하는 과정에서 다리 부상을 입은 상태였다. 제이홉은 “무대 시작 전 ‘쟤들 누구야?”라고 수근거리던 소리가 우리 춤을 보고는 ‘오오~!’ 하면서 반응이 왔다. 내가 춤추길 잘했구나 싶었다”고 BTS의 첫 ‘해피 엔드’로 기억한다(비욘드 더 스토리). BTS 멤버들은 제이홉을 ‘댄스 선생님’, ‘안무팀장’으로 부른다. 그의 출발은 스트리트 댄서였다. 제이홉이 자신의 정체성을 담아낸 스페셜 앨범 ‘호프 온 더 스트리트 볼륨1’이 미국과 영국 차트에서 ‘최고 기록’을 썼다. 제이홉의 앨범은 미 빌보드의 13일자 차트 예고에서 ‘빌보드200’ 5위에 안착했다. 그의 첫 솔로 앨범 ‘잭 인 더 박스’가 기록한 6위를 웃도는 성적이다. 이로써 제이홉은 2개 음반 연속 ‘빌보드200’ 10위권에 진입한 첫 K팝 솔로 가수가 됐다. 이번 주 영국 오피셜 앨범 차트에서도 38위를 기록했다. “좋은 음악이 좋은 춤을 만든다”는 제이홉의 믿음이 통했다. 타이틀곡 ‘뉴런’(NEURON·피처링 개코·윤미래)은 제이홉이 BTS 이전 몸담았던 스트리트 댄스 크루의 명칭이다. 그가 작사한 ‘NEURON, NEW RUN’(나의 뿌리가 곧 새로운 출발) 가사는 자신의 음악적 뿌리를 되새긴다.글로벌 온라인 동영상 서비스(OTT) 아마존 프라임비디오와 티빙에서 지난달 28일 첫 화가 공개된 동명의 6부작 다큐멘터리 시리즈도 호평이 쏟아지고 있다. 미국 포브스는 “이 다큐는 춤에 대한 제이홉의 영감이 어떤 방식으로 그를 뮤지션, 댄서, 창작자로 성장시켰는지의 통찰을 제공한다”고 조명했다. 4화까지 방송된 다큐멘터리는 제이홉이 이끄는 스트리트 댄서들과의 교감이자 그들의 열정을 엿보는 창이다. “삶이 춤이고, 춤은 인생이 됐다”라고 자부하는 제이홉은 다큐를 통해 자신의 영웅인 팝핀 댄스 세계 챔피언 부갈루킨(김학남)과의 우정과 존경을 드러낸다. 제이홉이 광주·서울·오사카·파리·뉴욕의 거리로 안내하는 다큐를 통해 자신에게, 그에게 영감을 준 거리의 댄서들에게 던지는 질문은 단 하나. ‘춤은 인생에서 무엇인가’이다.

소뇌는 과거의 경험을 바탕으로 행동을 조정하는 학습 방식에 핵심적 역할을 한다. 그렇지만, 과거를 통해 현재의 행동을 바꿀 수 있는 학습이 어떻게 가능한지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 세계적인 신경과학 및 의학 연구 기관 중 하나인 포르투갈 샴팔리마우드 연구재단 과학자를 중심으로 한 연구팀이 살아있기는 하지만 기능적으로 변형된 신경세포인 ‘좀비 뉴런’을 우연히 발견했다. 연구팀은 좀비 뉴런과 연관된 등반 섬유의 활동이 연상 학습에 절대적으로 필요하다는 것을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 신경과학’ 4월 2일 자에 실렸다. 소뇌는 움직임과 균형 조정에 관여해 운동 학습에 중요한 역할을 하며, 행동을 개시하기 전 학습된 미세 움직임을 조절하는 기능을 하는 것으로 알려졌다. 소뇌는 복잡한 길을 걷거나 체육 활동을 하는 데 필수적이다. 또 감각 신호를 특정 행동과 연관시키는 학습 과정에서도 중요하다. 찰랑거리는 컵을 조심스럽게 드는 것처럼 시각 신호를 동작 반응과 연결하는 것도 소뇌의 역할이다. 어떤 행동을 수행하는 데 한 번 실수했다면, 그 실수에 대한 정보는 뇌의 연결 강도를 조정하는 데 사용돼 나중에 비슷한 상황에 놓이면 실수하지 않게 하는 식이다. 연구팀은 오류나 학습 신호가 뇌 내에서 어떻게 학습돼 행동 변화를 유도하는지에 주목했다. 연구팀은 등반 섬유와 운동 기능에 중요한 역할을 하는 소뇌의 푸르키네 세포의 관계를 분석하기 위해 생쥐 실험했다. 연구팀은 ‘눈 깜박임 조건화’ 실험했다. 연구팀은 건강검진에서 안압을 측정할 때처럼 눈에 가볍게 공기를 분사해(에어퍼프) 생쥐가 눈을 깜박이는 동시에, 광유전학 기술로 신경세포에 자극을 가했다. 광유전학은 빛으로 특정 세포를 켜거나 끄는 기술이다. 연구팀은 등반 섬유를 빛으로 직접 자극하자, 공기 펌프를 쐈을 때처럼 눈을 깜박이는 것을 확인했다. 연구팀은 소뇌에 있는 다른 유형의 뇌세포들도 똑같이 눈 깜박임 조건화 실험을 하며 자극했지만, 등반 세포처럼 학습 효과가 나타나지 않는 것을 확인했다. 연구팀은 등반 세포에서 ‘채널로돕신-2’(ChR2)라는 빛에 민감한 단백질이 발현되는 것을 발견했다. ChR2가 활성화된 생쥐에게 에어퍼프 방법으로 눈깜박임을 학습시키려고 했지만, 완전히 학습하지 못한다는 사실을 발견했다. 등반 섬유에 ChR2가 있으면 원래 특성을 잃고 표준 감각 자극에 반응하지 못한다. 결국 동물의 운동 학습 능력을 완전히 차단한다는 것이다. 연구팀에 따르면 이번 연구를 통해 특정 뉴런의 신호 전달을 완전히 차단하지 않고, 특정 뉴런의 활동 패턴을 조절할 수 있음을 확인했다. 이에 연구팀은 기능적으로는 살아있지만, 평소처럼 뇌 회로와 상호작용을 하지 않는다고 해서 ‘좀비 뉴런’이라고 이름을 붙였다. 연구를 이끈 타티아나 실바 박사는 “이번 연구 결과는 등반 섬유 신호가 소뇌 연관 학습에 필수적이라는 강력한 증거”라며 “ChR2 발현이 뉴런의 좀비화로 이어지는 것이 다른 형태의 소뇌 학습에도 적용되는지 추가 연구를 진행할 예정이다”라고 말했다.

그룹 방탄소년단(BTS) 제이홉의 신보가 29일 공개된다. 그의 음악적 뿌리인 ‘스트리트 댄스’가 앨범의 핵심 소재다. 29일 소속사 빅히트 뮤직에 따르면 이번 스페셜 앨범 ‘호프 온 더 스트리트 VOL.1’은 타이틀곡 ‘뉴런’을 비롯해 ‘온 더 스트리트’ 등 6곡이 담겼다. 제이홉은 모든 수록곡에 작사로 참여했다. 타이틀곡 ‘뉴런’은 데뷔 전 제이홉이 소속됐던 댄스크루의 이름이기도 하다. 제이홉의 음악에 가장 큰 영향을 준 2000년대 올드 스쿨 힙합 장르다. 당대를 대표하는 힙합 아티스트인 다이나믹 듀오의 개코와 윤미래가 피처링에 참여했다. BTS 정국, 르세라핌 허윤진 등도 다른 수록곡에 목소리를 더했다. 제이홉은 신보 발매를 기념한 자필 편지에서 “좋은 음악이 곧 좋은 춤을 만든다”는 소신을 밝히기도 했다. 그는 “우리들의 움직임은 음악과 연결돼 있고, 결국 몸으로 표현되는 자연스러운 공식”이라며 “이게 곧 춤이 가진 의미이고, 스트리트 댄스의 매력이자 이 앨범과 콘텐츠가 보여주고 싶은 첫 번째”라고 썼다. 이번 앨범은 제이홉이 지난해 8월 내놓은 ‘잭 인 더 박스’ 이후 7개월 만이다. 제이홉은 지난해 4월 육군 현역으로 입대해 오는 10월 전역을 앞두고 있다. 앨범 출시 전날 세계 각지를 돌며 스트리트 댄스를 소재로 촬영한 다큐멘터리도 공개했다. 30일부터 다음달 5일까지 서울 성동구에서 팝업도 열린다. 음반과 관련된 오브제가 전시될 예정이다.

뇌신경과학 스타트업 기업인 뉴럴링크를 이끌고 있는 일론 머스크가 뇌에 컴퓨터 칩을 이식한 환자가 생각만으로 체스를 두는 모습을 최초로 공개했다. 미국 블룸버그통신의 20일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 8년 전 다이빙 사고로 팔다리가 마비된 환자인 놀랜 아르보우(29)의 모습이 공개됐다. 아르보우는 당시 사고로 어깨 아래 부분의 신경이 손상돼 휠체어 생활을 하고 있다. 아르보우는 지난 1월 뉴럴링크가 개발한 로봇을 통해 뇌에 동전만한 크기의 ‘뇌 임플란트 칩’(N1)을 이식받았다. 뇌 임플란트 칩은 신체 손상으로 사지가 마비된 사람이 각종 기기를 제어할 수 있도록 하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 장치다. 신경세포(뉴런)가 주고받는 신호를 전극채널 1024개로 구성했다. 머스크는 뉴럴링크의 첫 BCI 장치의 이름을 ‘텔레파시’로 명명한 바 있다.뇌 임플란트 칩을 이식받은 아르보우는 컴퓨터의 마우스를 원격으로 제어하는 모습을 직접 선보였다. 아르보우는 영상에서 “컴퓨터 화면에서 커서가 움직이는 것을 상상하고, 이후 원하는 곳에 커서를 놓는 생각을 하면 실제로 커서가 어디든 움직인다”면서 컴퓨터로 체스를 두기도 했다. 그는 이어 “(생각만으로 컴퓨터를 조종하는 것은) 정말 멋지다. 이 일에 참여하게 된 것은 정말 행운”이라면서 “매일 새로운 것을 배우는 기분”이라고 소감을 밝혔다. 뉴럴링크의 칩을 이식받은 환자가 실제 생각만으로 기기를 조종하는 모습이 공개된 것은 이번이 처음이다.앞서 머스크는 지난달 뉴럴링크 임상시험과 관련해 “칩을 이식받은 환자의 상태가 매우 양호하며, 생각만으로 화면에서 마우스 커서를 움직일 수 있었다”고 전한 바 있다. 당시 머스크는 뉴럴링크의 칩을 ‘텔레파시’라고 부르며 “(뉴럴링크의 칩은) 생각하는 것만으로 휴대전화나 컴퓨터는 물론 그것들을 통하는 거의 모든 기기를 제어할 수 있도록 돕는다”면서 “스티븐 호킹이 타자를 빨리 치는 타이피스트나 경매인보다 더 빠르게 의사소통을 할 수 있다고 상상해 보라. 그것이 목표”라고 말했다. 인간의 뇌 대상으로 하는 뉴럴링크 임상시험, 윤리적 논란 휩싸여 이번에 처음 공개된 뉴럴링크 칩 이식 환자의 모습은 머스크의 ‘자랑’이 그저 허풍에 지나지 않았다는 것을 입증했지만, 여전히 윤리적 논란에서 자유롭지 못하다.미국 인터넷매체 복스는 전직 뉴럴링크 직원들의 증언을 인용해 “뉴럴링크는 초창기 동맥을 통해 뇌에 장치를 전달하는 방법을 찾았음에도 2019년 이 방법을 폐기하고 뇌에 직접 이식하는 방식을 선택했다”고 폭로했다. 뉴럴링크를 퇴사한 한 신경외과 전문의는 “뇌에 전극이 통과할 때마다 뇌 세포에 어느 정도 손상이 간다”면서 “만약 목표가 사지 마비 환자를 돕는 것이라면 이것은 불필요한 일”이라고 지적하기도 했다. 뉴럴링크가 실험 과정에서 동물을 동원한 사실도 꾸준히 비난의 대상이 됐다. 지난해 12월 로이터 통신의 보도에 따르면, 2018년 이후 뉴럴링크의 실험으로 죽은 양과 돼지, 원숭이 등 동물은 총 1500마리에 이르는 것으로 추정된다. 해당 주장이 나온 뒤 미 농무부는 뉴럴링크를 동물복지법 위반 혐의로 조사하기도 했다.

2020년대에 들어서 우주 선진국을 중심으로 유인 우주 탐사에 관한 관심이 높아지고, 달과 화성에 인간을 보내기 위한 준비가 진행되고 있다. 과학적 호기심도 있겠지만 ‘제2의 지구’나 희귀 자원 채굴 같은 실질적 목표 때문이기도 하다. 사람이 우주 탐사나 거주를 위해서는 오랜 시간 지구와는 전혀 다른 환경에서 살아야 한다는 전제가 있다. 문제는 사람이 오랫동안 우주에 나가 있을 때 어떤 신체적·정신적 변화가 발생할 것인가다. 미국 캘리포니아 어바인대 의대 방사선종양학과 연구팀은 현재의 우주 탐험 기술로 사람이 6개월 이상 우주방사선에 노출되면 전두엽 피질의 뉴런 연결과 중추신경계의 밀도가 약해지고 뇌세포에 변형이 발생해 기억력 저하, 치매, 중증 우울증 등 각종 인지·뇌 기능 장애가 발생할 수 있다는 연구 결과를 내놓은 바 있다. 지난해 미 플로리다대 응용생리학·운동학과, 미 항공우주국(NASA) 휴스턴 존슨우주센터 등의 과학자로 구성된 연구팀은 우주 여행시간이 길어질수록 뇌실이 확장되고 뇌 체액 순환에 문제가 생겨 중추신경계에 악영향을 미칠 수도 있다는 연구 결과를 ‘사이언티픽 리포츠’에 발표했다. 과학 저널 ‘사이언스’도 인류가 안전한 우주여행을 위해서는 ▲우주방사선 ▲고독감 ▲우주 곰팡이 ▲미세중력 ▲인적 오류라는 5가지 문제를 해결해야 한다는 분석을 내놓기도 했다. 이런 가운데 네덜란드 레이던대 메디컬 센터 연구팀은 장기간 미세중력 상태에 있게 되면 두통 병력이 없는 사람도 심각한 편두통과 긴장성 두통을 앓게 된다는 연구 결과를 의학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 3월 14일자에 발표했다. 연구팀은 유럽우주국(ESA), NASA, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 소속 우주비행사 24명에 대한 우주 비행 중 건강 데이터와 설문조사 결과를 분석했다. 이들은 2011년 11월부터 2018년 6월 사이에 최장 26주 동안 국제우주정거장(ISS) 임무에 파견됐다. 실험에 참여한 우주비행사들은 우주 비행 이전에는 편두통이나 원발성 두통, 긴장성 두통 진단을 받은 적이 없었다. 분석 결과 우주비행사의 92%가 비행 중 두통을 경험했다. 전체 두통 중 가장 많이 발병한 것은 스트레스, 피로, 수면 부족, 환경 변화 등으로 인해 나타나는 긴장성 두통이었으며 편두통을 앓은 사람도 많은 것으로 조사됐다. 21명의 우주비행사는 한 가지 이상의 두통을 경험한 것으로 나타났다. 특히 10일 이상 우주에서 체류하는 장거리 우주 비행에서는 누구나 두통을 경험한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 두통은 우주 비행 첫 주에 나타나기 시작해 두통의 강도가 점점 심해진 것으로 확인됐다. 지구로 귀환한 다음 3개월까지는 두통이 지속됐다고 연구팀은 밝혔다. 대부분의 우주비행사에게 우주 두통을 비롯한 각종 뇌신경 질환이 쉽게 나타날 수 있는 만큼 이 문제를 해결하지 않고는 장기간 유인 우주 비행은 쉽지 않을 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 W.P.J. 판 오스터하우트 박사는 “우주 비행으로 인한 중력 변화는 뇌를 비롯한 신체 여러 부위의 기능에 영향을 미친다”고 말했다.

인간 뇌 구조와 기능을 모방한 원리로 전력 소모를 최소화하면서도 초고속으로 거대언어모델(LLM)을 처리할 수 있는 인공지능(AI) 반도체를 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다. 엔비디아 그래픽처리장치(GPU) A100의 41분의1 크기에 전력은 625분의1만 소모하면서 GPT 2 구동에 성공했다. 격화하는 세계 AI 반도체 전쟁에서 승기를 쥘 수 있는 실마리를 제공한 연구성과로 평가된다. 한국과학기술원(카이스트) PIM반도체 연구센터와 인공지능반도체대학원 유회준 교수 연구팀은 이 같은 초저전력 반도체 ‘상보형 트랜스포머’를 삼성전자 28㎚(나노미터) 공정을 통해 개발했다고 6일 과학기술정보통신부가 밝혔다. 연구팀은 그동안 다량의 GPU와 250W(와트)의 전력 소모를 통해 구동되던 GPT 2를 가로·세로 4.5㎜ 크기의 AI 반도체 한 개로 400㎽(밀리와트) 전력만 소모하면서 0.4초 만에 처리했다. 이번 연구 결과는 지난달 19∼23일 미국 샌프란시스코에서 열린 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표·시연됐다. 상보형 트랜스포머란 뇌의 뉴런이 정보를 처리하는 방식을 모사한 ‘스파이킹 뉴럴 네트워크’(SNN)와 여러 신경망 층으로 이뤄져 복잡한 패턴을 인식하고 학습하는 AI 모델인 ‘심층인공신경망’(DNN)을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 기술이다. 생각할 것이 많을 때는 에너지 소모가 많고, 생각할 것이 적을 때는 에너지 소모가 적은 사람의 뇌 작동 원리를 AI반도체 형태로 구현했다. 입력값 크기가 클 때는 DNN을, 입력값이 작을 때는 SNN을 사용해 전력 소모를 최소화했다. 유회준 교수는 “뉴로모픽(뇌 기능 모사 기술) 컴퓨팅은 IBM, 인텔 같은 회사들도 의미 있게 구현하지 못한 기술로, 초저전력 뉴로모픽 가속기(상보형 트랜스포머)로 LLM을 구동한 것은 저희가 세계 최초라고 자부한다”고 말했다. 다만 당장 상용화로 이어질 수 있는 단계는 아니다. 연구팀은 향후 해당 기술을 LLM뿐 아니라 다양한 응용 분야로 확장해 연구하고, 상용화 관련 문제점들을 파악해 개선한다는 계획이다.

불과 5년 전인 2019년 2월 22일, 무인 우주 탐사선이 달 주위 궤도에 배치되었다. 베레시트라는 이름으로 이스라엘 민간단체인 스페이스일(SpaceIL)과 이스라엘 항공우주산업(IAI)가 개발한 이 우주선은 연착륙을 수행하는 최초의 민간 우주선이 될 예정이었다. 탐사선의 탑재체 중에는 최악의 혹독한 환경에서도 생존할 수 있는 능력으로 유명한 완보동물이 있었다.​ 우주선의 방향을 파악하여 모터를 적절하게 제어하기 위한 ‘별 추적기’ 카메라가 작동하지 않아 임무는 시작부터 문제에 부딪혔다. 관제 센터가 일부 문제를 해결할 수 있었지만, 착륙 당일인 4월 11일에는 상황이 더욱 악화되었다.​ 달로 가는 도중에 우주선은 빠른 속도로 날아가고 있었기 때문에 연착륙하려면 속도를 상당히 줄여야 했다. 불행하게도 제동 조작 중에 자이로스코프가 고장나서 주 엔진이 막히고 말았다. ​ 150m 고도에서 베레시트는 시속 500km의 속도로 움직이고 있었는데, 이는 연착륙하기에는 너무 빠른 속도였다. 충격은 강력했다. 탐사선은 산산조각이 나고 잔해는 약 100m 거리까지 흩어졌다. 이 장소는 4월 22일 미 항공우주국(NASA)의 달정찰궤도선(LRO)에 의해 촬영되었다.​ 최강의 생존력을 가진 완보동물 그렇다면 탐사선을 타고 달까지 여행하던 완보동물들은 어떻게 되었을까? 완보동물은 이제껏 알려진 생명체 중 최강의 생명체로, 영하 273℃, 영상 151℃에서도 생존할 수 있으며, 생물에게 치명적인 농도의 방사성 물질 1,000배에 달하는 양에 노출되어도 죽지 않는 동물이다.이같은 놀라운 생존력을 고려할 때, 그들이 과연 달에서도 살 수 있을까? 어쩌면 그들이 번식하고 달에 정착할 수 있을는지도 모른다.​ 완보동물은 길이가 1mm 미만인 작은 동물이다. 뉴런, 접을 수 있는 코 끝에 열린 입, 미생물군을 포함하는 창자, 발톱으로 끝나는 관절이 없는 4쌍의 다리를 갖고 있으며, 대부분 눈이 2개 있다. 크기는 작지만 곤충이나 거미류와 같은 절지동물과 공통 조상을 공유한다.​ 대부분의 완보동물은 수생 환경에 살지만, 도시 환경에서도 발견될 수 있다. 활동적으로 클로렐라와 같은 미세조류를 먹고 움직이고 성장한다. 번식하려면 완보동물이 물막으로 둘러싸여 있어야 한다. 그들은 처녀생식을 통해 유성 또는 무성생식으로 번식하거나, 심지어 자웅동체를 통해 자가 수정으로 번식한다. 알이 부화되면 완보동물의 활동적인 수명은 3개월에서 30개월까지 지속된다. 지구상에 총 1,265종의 종이 기술되어 있다.​ 완보동물은 최악의 환경에서도 생존하는 동물로 유명하다. 그들은 체수분의 최대 95%를 잃으면 스스로 신진대사를 중단시키고 동면에 들어간다. 탈수 과정에서 완보동물은 몸을 정상 크기의 절반으로 줄일 수 있으며, 다리는 사라지고 발톱만 남게 된다. 크립토바이오시스(cryptobiosis)라고 알려진 이 상태는 생활조건이 다시 좋아질 때까지 지속되다가 깨어난다. 달에 간 완보동물은 살았을까, 죽었을까? 그렇다면 완보동물이 달에 추락한 후 어떻게 되었을까? 완보동물이 탐사선의 추락 충격으로 죽지는 않았을 게 분명하니까, 그중 달의 표토 몇 미터에서 수십 미터 깊이까지 다양한 먼지층 아래 묻혀서 아직도 생존하고 있을까?​ 달의 표면은 태양 입자와 우주선, 특히 감마선으로부터 보호되지 않지만, 그래도 완보동물은 너끈히 살 수 있다. 실제로 독일 킬 대학 교수인 로베르 비머-슈바인그루버와 그의 팀은 달 표면에 닿는 감마선의 양이 영구적이지만 총 선량은 약 1 Gy로 낮은 수준이다.​ 하지만 달에는 다른 문제도 있다. 완보동물은 물 부족과 더불어 밤에는 -170~-190°C, 낮에는 100~120°C의 온도를 견뎌야 한다. 달의 낮이나 밤은 지구의 15일 미만으로 오래 지속된다. 불행하게도 완보동물은 액체 물, 산소, 미세조류의 부족 문제만은 극복할 수 없다. 결코 재활성화할 수 없고, 번식도 불가능하다. 따라서 그들의 달 식민지화는 불가능하다. ​ 또한 생명체를 외계 천체로 보는 데는 윤리적 문제가 있다고 에딘버러 대학의 생태학자 매튜 실크가 지적했다. 더욱이 우주탐사가 활발해지는 시기에 다른 천체를 지구 물질로 오염시킨다면 외계 생명체를 발견할 기회를 잃게 될 수도 있다.

“이제 엄마가 쓴 손글씨를 읽을 수 있게 됐어요.” 미 캘리포니아주 풀러턴에 있는 오렌지소프초등학교 4학년 소피 가디아(9)는 “글자를 쓰는 방법이 더 멋지고 새로운 글자를 배우는 것이 재미있어서 좋다”고 로이터 통신에 말했다. 다른 학생들의 반응도 “재미있다”, “예쁘다”, “비밀을 지킬 수 있게 됐다” 등 긍정적인 이야기로 가득하다. 27일(현지시간) 로이터 통신에 따르면 캘리포니아주에서 올해 1월 1일부터 ‘법안 446’이 시행되면서 초등학교를 중심으로 손글씨 교육이 확산하고 있다. 법안 446엔 260만 초등학생에게 필기 교육을 의무화하는 내용이 담겼다. 컴퓨터 키보드와 태블릿이 보편적으로 쓰이고 2010년 이후 미국 대학 진학을 돕는 표준 교육에서도 필기체가 제외되면서 손글씨 교육은 학교에서 사라졌다. 그러다 주별로 필기 교육이 부활하면서 캘리포니아가 14번째로 필기 교육을 주법으로 제정했다. 법안 시행 전부터 아이들에게 필기체를 가르쳐 온 4~6학년 교사 파멜라 켈러는 “필기를 하는 게 어렵다는 아이들도 있지만 ‘손글씨를 쓰면 더 똑똑해지고 다음 단계로 넘어가는 데 도움을 준다’고 하면 아이들이 흥미를 느낀다”고 말했다. 그는 “아이들이 ‘Z’를 쓰는 걸 어려워하지만 그래도 매우 즐기고 있다”고 덧붙였다. 청소년기에 필기체를 배우면 인지 발달, 독해력, 소근육 운동 능력을 향상시키는 등 여러 가지 이점이 있다. 로스앤젤레스교육청에서 읽기·언어·예술 프로젝트를 진행했던 레슬리 조로야는 필기체를 학습하면 신경세포(뉴런) 간 연결을 늘려 기억력과 사고력 등 아동의 뇌 발달을 촉진한다고 발표했다.

적막한 우주를 보면 불현듯 쓸쓸해진다. 무한히 넓은 이곳에 나 혼자인 것은 아닐까. 하지만 눈을 낮추고 주위를 둘러보면 꼭 그런 것만은 아니다. 나도 모르는 사이 내 곁에서 저의 살을 맞대고 있는, 따스한 온도를 발산하는 존재가 있었다는 걸 깨닫기까지 그리 오랜 시간이 걸리지 않는다. 동화집 ‘우주의 속삭임’은 광활한 우주를 배경으로 펼쳐지는 감각적인 SF 동화 다섯 편을 담았다. ‘제24회 문학동네어린이문학상’ 대상에 빛나는 이 작품은 “인간 중심주의를 벗어나 우주적인 관점에서 지금과는 다른 방식으로 더 멀리 있는 세상, 더 나은 세상, 더 아름다운 세상, 더 전복적인 세상을 꿈꾸게 해 줄 것”(유영진 아동문학평론가)이라는 찬사를 받았다.“헬멧을 벗고 숨만 쉴 수 있다면, 우주복 없이도 떠다닐 수 있다면, 또 아주 작은 실수가 내 목숨을 앗아갈 수 있다는 두려움만 없다면 우주 유영은 행복한 놀이가 될 수도 있을 것이다.(‘지나 3.0’ 139쪽) 폭발하는 태양이 태양계를 집어삼키게 되자, 지나의 가족은 지구와 같은 행성이 존재할 것으로 여겨지는 ‘골디락스 존’의 한 행성 ‘프록시마 켄타우리b’를 향해 기약 없는 우주여행을 떠난다. 언제쯤 도착할 수 있을지, 그곳은 과연 인간이 살 수 있는 곳인지도 정확히 알 수 없지만 희망을 걸어 보는 수밖에 없다. 끝을 알 수 없는 우주여행 속에서 뉴런은 우주방사선에 조금씩 파괴되고, 지나는 결국 ‘지나 2.0’, ‘지나 3.0’으로 진화할 수밖에 없는 상황에 놓이는데…. 할머니를 떠나보내는 장면을 ‘우주복권’이라는 재밌는 소재로 표현한 ‘반짝이는 별먼지’, 생명이 살 수 없는 곳에서 싹튼 이끼를 지키기 위해 고군분투하는 로봇들의 이야기 ‘타보타의 아이들’ 등 이야기 하나하나가 애틋하고 눈물겹다.