올해 가장 주목받았던 드라마는 ‘이상한 변호사 우영우’일 것이다. 드라마의 주인공은 자폐스펙트럼 장애를 갖고 있는 변호사 우영우이다. 자폐스펙트럼 장애는 정확한 분자 진단법이 없어 조기 진단이 늦어 주로 아동기에 발견되는 경우가 많고 적당한 치료법도 없다. 이런 상황에서 경희대, 대구경북과학기술원(DGIST), 서울대 의대, 한국기초과학지원연구원, 인하대병원, 건국대, 고려대, 미국 존스홉킨스대 의대 공동 연구팀은 자폐스펙트럼 장애를 유발시키는 세포 특이적 분자 네트워크를 밝혀냈다고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’에 실렸다. 자폐스펙트럼 장애는 사회적 의사소통과 상호작용 관련 행동에 문제가 생겨 행동 패턴, 관심사나 흥미, 활동 범위가 제한적이고 반복적인 행동을 보이는 신경발달 장애이다. 영화나 드라마와 달리 대부분의 자폐스펙트럼 장애를 겪는 이들은 행동 장애와 함께 다른 발달 장애가 동반되는 경우도 많다. 연구팀은 생쥐에게 자폐스펙트럼 장애를 유발시킨 다음 뇌의 전전두엽 조직을 추출해 질량분석법 기반 정량단백체 및 대사체 통합 분석을 실시했다. 이를 근거로 기존에 알려진 자폐스펙트럼 장애 환자의 증상 및 유전자 데이터를 비교 분석했다. 그 결과 흥분성 뉴런에서 물질대사와 시냅스 등 뇌신경 세포의 네트워크에 문제가 있다는 사실을 확인했다. 연구팀 관계자는 “이번 연구에서 활용한 다중오믹스 통합 분석기술은 특정 자폐 유전자로 유도된 분자 수준의 세포 분화와 생체정보 등에 이르는 통합네트워크 발굴을 가능케 해줬다”며 “자폐스펙트럼 장애의 핵심 네트워크를 밝혀냄에 따라 이를 이용한 추가 연구를 통해 치료 타겟을 발굴할 것”이라고 말했다.

이태원 참사와 직접적 연관이 없는 사람까지 불안, 불면 등의 반응을 보이는 이유는 뭘까. 전문가들은 우리 뇌에 ‘거울 뉴런’이 있어 직접 경험하지 않았더라도 무력감, 공포, 고통, 불면, 예민함 등의 증상을 겪을 수 있다고 말한다. 경희대한방병원 한방신경정신과 김윤나 교수는 3일 “이태원 참사는 우리가 평소 쉽게 노출되기 쉬운 상황에서 일어난 일이라 여느 사고보다 충격이 크다”면서 “대다수가 행사나 지하철 등에서 군중에 밀렸던 경험이 있다보니 나도 그런 위험에 빠질 수 있겠다는 불안을 느낄 수 있다”고 말했다. 다른 사람의 모습을 보면 거울 뉴런에 의해 나의 뇌에서도 그 모습과 관련된 신경이 작동하는 현상이 일어난다. 이로인해 뇌는 마치 내가 그 상황에 있는 것과 같은 착각을 일으킨다. 현장에 없었던 이들이 현장 사진, 동영상을 보며 동등한 충격을 받는 이유다. 항상 당연하다고 여기고 별 것 아니라고 생각했던 것이 흔들릴 때 우리는 위험하다고 느낀다. 그 상황에 봉착하면 필요 이상 불안해하며 극심한 공포, 무력감, 고통 등을 느낄 수 있다. 또한 지속적으로 고통스러운 사건을 회상하거나 꿈을 통해 재경험하기도 한다. 김 교수는 “이를 회복하는데 오랜 시간이 걸릴 수 있어 장기적으로 관찰해야 한다”면서 “평소 우울증, 불안장애, 공황장애를 겪는 환자들은 더 취약할 수 있어 각별히 주의해야 한다”고 강조했다. 증상을 떨쳐내려면 저녁 7시 이후에는 자극적인 매체 정보를 접하지 않는 게 좋다. 일반적으로 저녁이 되면 잡념이 많아지고 감정이 더 취약해지는 경향이 있어서다. 완전히 차단하는게 어렵다면 영상이 아닌 문자 정보로만 접하는게 낫다.

21세기 접어들면서 가장 눈부시게 발전한 연구 분야는 다름 아닌 뇌과학 분야이다. 뇌과학 연구가 활발하면서 그동안 베일에 싸여있던 뇌 작동 메커니즘이 하나 둘씩 풀리고 있다. 그렇지만 우리가 알고 있는 부분보다 모르는 부분이 더 많다. 이 같은 상황에서 뇌신경과학자들이 마치 SF에서나 볼 수 있는 것처럼 육체에서 분리해 따로 떼어놓은 뇌세포로 컴퓨터 게임을 작동시킬 수 있다는 사실을 확인했다. 호주 합성생물학기업 코티컬 랩스, 허드슨 의학연구소, 모나쉬대 재료과학과, 인공지능·데이터과학과, 터너 뇌·정신보건연구소, 모나쉬 의생명영상학센터, 멜버른대 의생명공학과, 영국 런던대(UCL) 신경학연구소, 캐나다 고등과학연구소 공동 연구팀은 실험용 접시에 담은 인간과 생쥐의 뇌세포가 단순한 컴퓨터 게임을 할 수 있다는 것을 확인했다. 접시에 담긴 뇌세포조차 시간이 지남에 따라 행동을 수정하는 지능을 나타낼 수 있다는 의미이다. 이 같은 놀라운 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 10월 13일자에 실렸다. 연구팀은 배양접시에 쥐의 뇌 세포와 인간 뇌 세포를 추출해 뇌 세포의 움직임을 읽을 수 있는 미세전극 배열 위에서 배양했다. 연구팀은 이들 뇌세포에 약한 전기자극을 가해 예전 오락실에서 볼 수 있는 ‘퐁’이라는 공 주고받기 게임을 할 수 있는지 실험했다. 특히 게임을 진행하면서 뇌 세포내 신경세포(뉴런)이 상호작용을 통해 세포를 변화시킬 수 있는지 관찰했다. 그 결과 게임을 처음 시작할 때는 전기자극을 통해 컴퓨터 화면에 공이 어느 쪽에 있고 얼마나 떨어져 있는지 신호를 가했는데 시간이 지날수록 신경세포간 상호작용을 통해 스스로 게임을 진행하는 놀라운 현상을 발견했다. 일반적으로 동물을 이용해 뇌신경, 또는 행동실험을 할 때는 보상, 처벌을 통해 학습을 시키기 때문에 뇌의 상호관계와 발달정도를 정확히 파악하기 어려웠다. 연구팀은 한 발 더 나아가 뇌 세포가 있는 배양접시에 농도가 다른 에틸알코올을 가해 약물이나 알코올이 뇌에 미치는 영향을 관찰했다. 알코올이 가해지면 뇌세포의 게임 능력이 현저하게 떨어지는 것이 확인됐다. 사람이 술을 마시면 뇌 활동이 둔감해지는 것과 같은 원리라는 것이다. 연구팀은 이번 연구 결과가 신약개발 과정에서 동물실험 없이 뇌 독성이나 작용메커니즘을 파악하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 또 인공지능(AI) 기술 개발에도 활용될 수 있을 것으로 예상하고 있다. 연구를 이끈 코티컬 랩스의 최고과학책임자(CSO) 브랫 케이건 박사는 “이번 연구는 뇌가 어떻게 작동하는지, 뇌전증이나 치매 같은 뇌질환이 어떻게 발생하게 되는지 이해시켜주는 새로운 통찰력을 제시하고 있다”라고 말했다. 케이건 박사는 또 “그동안 인공지능 연구자들은 실리콘 기반의 칩을 이용해 인간의 뇌와 비슷한 전자뇌를 만들려는 시도를 했는데 이번 연구를 통해 실리콘 기반 시스템과 실제 인간의 뇌세포는 전혀 다른 방식으로 작동한다는 것을 알 수 있다”고 덧붙였다.

뭔가를 자주 까먹는 사람에게 ‘물고기 머리’ ‘새 대가리’라며 놀리곤 한다. 그러나, 과학자들은 새들이 흔히 알려진 것처럼 머리가 나쁘지 않다는 점을 다양한 연구로 보여줬다. 이번에는 머리 나쁨의 또 다른 대명사인 물고기로 사람의 신경발달 질환을 치료할 수 있다는 연구 결과를 제시했다. 이탈리아 트렌토대 마음·뇌과학 연구센터, 파도바대 일반심리학과, 영국 킹스칼리지런던대 발달신경생물학 연구센터, 퀸메리런던대 생물·행동과학부, 미국 서던캘리포니아대 수렴 생명과학센터 공동 연구팀은 물고기가 숫자를 파악할 때 사용하는 ‘수학’ 유전자를 갖고 있으며, 이를 이용해 신경발달 질환을 치료할 수 있을 것이라고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경해부학’ 7월 15일자에 게재됐다. 연구팀은 약 200개의 관련 연구를 메타분석해 어류도 포유류, 조류 같은 고등 동물들처럼 비슷한 뇌 부위를 사용해 양과 수를 인지한다는 점을 파악했다. 연구팀은 생명과학 분야에서 많이 쓰는 제브라피시를 이용해 실험했다. 제브라피시는 성체 크기가 5㎝ 정도의 관상용 열대 어류이다. 얼룩말처럼 무늬가 있지만 몸이 투명해 해부하거나 죽이지 않아도 실험에서 원하는 것을 파악하기 쉽다. 또 어류이지만 폐를 제외한 포유류의 모든 장기를 갖고 있으며 심장도 인간의 것과 공통점이 많다. 인간과 80~90% 가량 유전자를 공유하고 있어 돌연변이 연구로 사람의 다양한 유전질환을 해결할 수 있다. 먹잇감의 양이나 천적의 숫자를 인식하는 것은 제브라피시의 생존에서 매우 중요하다. 기존에는 어류가 양을 어떻게 측정하는지 행동 관찰을 통해 연구했기 때문에 정확한 작동 원리를 파악하기 어려웠다. 연구팀은 제브라피시의 눈동자 움직임 관찰과 전뇌 기능성 영상(Whole-brain functional imaging) 기술로 숫자 파악을 위해 작동하는 뇌 부위를 세포와 유전적 측면에서 측정했다. 그 결과, 물고기도 단순히 표면적, 등고선, 밀도 같은 주변 환경에서 나오는 신호를 기초로 숫자를 생각하는 것이 아니라 사람처럼 추상적인 수에 대한 개념을 갖고 있다는 사실을 확인했다. 양과 숫자 정보를 처리하는 회로가 포유류, 특히 인간과 비슷한 것으로 파악됐다. 연구팀은 수를 처리하는 특정 뉴런(신경세포)를 아직은 명확히 집어낼 수는 없지만 추가 연구로 발견 가능성이 크다고 밝혔다. 연구팀은 제브라피시 연구를 통해 숫자를 인식하고 파악하지 못하는 난수증 환자를 치료할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 글자를 읽기 어려워하는 난독증처럼 난수증도 정확한 통계는 없다. 그렇지만 과학자들은 전 세계적으로 약 6%의 아이들이 난수증에 시달리고 있는 것으로 파악하고 있다. 제브라피시가 계산능력을 손상시키는 신경발달 장애 치료에 도움을 줄 것으로 보인다. 연구를 이끈 이탈리아의 저명한 신경과학자 조르쥬 발로르티가라 트렌토대 교수(인지과학)는 “사람들이 물고기는 수에 대한 개념이 없을 것이라고 생각하지만 수와 양에 대한 일종의 ‘수학적 뇌’를 갖고 있다”며 “물고기의 수 감각에 대한 분자적, 유전적 기반에 대한 연구를 통해 난수증을 치료할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

2017년 미얀마 내에서는 소수민족인 로힝야족에 대한 집단학살이 벌어졌다. 난민이 된 이들은 이 사태에 대한 책임을 소셜미디어 페이스북에 묻는 소송을 제기했다. 페이스북이 동남아시아 시장 진출과 로힝야족의 생명을 맞바꾸려 했다는 것이다. 넷플릭스 다큐멘터리 ‘소셜 딜레마’(Social Dilemma)가 그 이유를 설명한다. 소셜미디어가 만든 확증 편향의 딜레마, 그 어두운 소용돌이가 전 세계를 혼란에 빠뜨리고 있다고 말이다. 이 작품에는 구글, 페이스북, 트위터, 유튜브 등에서 일했던 이들이 뭉쳐 한 가지 메시지를 던진다. 당신이 빠진 ‘소셜 딜레마’에서 탈출하라는 것이다. 스마트폰의 등장 이후 소셜미디어는 대중적으로 발전했다. 자신의 생각이나 감정, 일상을 공유하며 소통의 창구이자 시간과 공간에 구애받지 않는 아고라를 형성했다. 문제는 이 공간이 인간을 사유의 동물이 아닌 슈퍼 컴퓨터의 뉴런으로 만든다는 점이다.“고객을 사용자라 부르는 산업은 불법 마약과 소프트웨어 산업뿐이다”라는 예일대 명예교수 에드워드 터프트의 말처럼 소셜미디어는 어떻게 하면 고객을 더 중독시킬지 고민한다. 클릭을 유도하고 애플리케이션(앱)에 머무르는 시간을 증가시키고자 한다. 그 대표적인 예가 유튜브의 알고리즘이다. 검색 기록을 바탕으로 흥미를 느낄 만한 영상을 연달아 제시한다. 이 과정에 대해 작품은 ‘현대판 트루먼쇼’라고 말한다. 자신의 삶이 방송을 위해 조작되고 전 세계에 생중계되고 있다는 걸 몰랐던 트루먼처럼 성장을 위한 사업의 한 부품이 되어 확증 편향에 빠져들고 있다는 점을 인지하지 못한다. 딜레마는 두 가지 방향 중 어느 쪽을 택해도 바람직하지 못한 결과가 나오는 상황을 의미한다. 확증 편향은 내집단을 강화하고 외집단을 적대한다. 극단으로 향하면 남는 건 상대를 향한 불신과 증오다. 미얀마의 국민 앱으로 자리잡았던 페이스북은 사업을 위해 혐오에 침묵했다. 소셜미디어의 파급력은 가짜뉴스나 혐오를 자극하는 글을 삽시간에 퍼지게 만든다. 이 영향력은 오프라인 공간까지 향한다. 미국과 유럽을 비롯해 전 세계는 정치의 양극화라는 현상에 직면했다. 현대에 다시 등장한 아고라가 폭력과 비방으로 얼룩진 혐오의 공간이 돼 버린 것이다. 이를 잘 보여 주는 캐릭터가 국내에서도 유명한 개구리 페페다. 왓챠 다큐멘터리 ‘밈 전쟁: 개구리 페페 구하기’는 이 캐릭터가 어떻게 혐오의 ‘밈’(meme)이 됐는지 설명한다. 리처드 도킨스의 저서 ‘이기적 유전자’에 처음 등장한 ‘밈’은 문화나 사회현상이 유전자처럼 진화하고 전달될 수 있음을 뜻하는 단어다. 온라인 공간에서 밈은 짧은 영상이나 사진 등을 여러 차례 가공하며 즐기는 놀이 문화를 의미한다. 미국의 인디 작가 맷 퓨리는 자신의 학창 시절을 바탕으로 한 만화 ‘보이즈클럽’의 캐릭터 페페가 인기를 얻자 즐거움을 느낀다. 이 감정이 슬픔으로 바뀐 건 밈 경쟁이 시작되면서다.페페를 주인공으로 내세운 밈은 점점 더 극단을 향한다. 반유대주의, 동성애 혐오, 성차별, 인종차별 등의 게시물에 페페를 등장시키며 혐오의 상징으로 변모시킨 것이다. 이 현상이 심화된 건 도널드 트럼프의 미국 대선 출마였다. ‘미국을 다시 위대하게’란 슬로건을 내세운 트럼프의 극우 가치관에 열광한 이들은 트럼프와 페페를 합성한 사진을 유포했다. 한 작가의 순수한 예술적 영감이 온라인 유저들에 의해 정체성을 빼앗긴 것이다. 두 편의 작품은 화장실(온라인)의 악취를 방치하면 안방(오프라인)을 향한다는 걸 보여 준다. 클릭이 절대적인 진리가 돼 버린 온라인 공간은 관심을 위해서는 누군가를 확증 편향의 중독에 빠뜨려도 괜찮다는 인식을 심어 준다. 스마트폰이 일상이 된 현대에 이런 현상은 폭력과 테러로 이어질 수 있는 위험을 지닌다. 트루먼이 스스로 ‘쇼’를 끝냈듯 잠시 스마트폰을 꺼둘 때 광장은 청소의 시간을 가질 수 있을 것이다. 김준모 키노라이츠매거진 편집장

국내 연구진이 냄새 분자를 이용해 와인까지 정확하게 감별해 낼 수 있는 인공지능 전자코를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 기계공학과 공동 연구팀은 사람의 후각 신경세포를 모방한 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 뒷면 표지 논문으로 실렸다. 인공지능(AI)를 이용한 후각 인식 시스템은 높은 정확도로 기체 분자를 인식할 수 있는 수준까지 올라갔다. 그렇지만, 많은 장치들이 중앙처리장치(CPU)와 메모리가 분리된 컴퓨터 장치와 소프트웨어를 기반으로 하기 때문에 전력 소모량이 높다. 이 때문에 모바일 형태나 사물인터넷(IoT)에는 사용할 수 없다. 사람이나 동물의 생물학적 후각 시스템은 감각 세포 자체에서 스파이크 형태로 감각 신호를 전달하고 뇌에서 병렬적으로 처리한다. 특히 병렬 방식으로 처리하기 때문에 전력 소비가 적다. 연구팀은 금속산화물 기반 가스 센서와 뉴런 소자를 이용해 기체를 인식해 전기적 신호로 만들어 정보를 처리할 수 있는 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다. 뉴로모픽 컴퓨터 칩은 사람의 뇌 신경세포(뉴런)와 연결부위(시냅스)를 모방해 저전력으로 빠르게 정보를 처리할 수 있는 장치이다.이번 뉴로모픽 반도체 모듈을 이용해 유해가스를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 와인을 구분할 수 있는 소믈리에 전자 코를 만들었다. 특히 여러 가지 기체 분자가 섞여 독특한 향을 만들어 내는 와인은 구분하는 것이 어렵지만 이번에 개발된 소믈리에 전자 코는 와인을 정확하게 분류해 내는 것을 확인했다. 이번 연구를 주도한 한준규 카이스트 전기및전자공학부 연구원은 “뉴로모픽 반도체 모듈이 적용된 전자코는 환경 모니터링, 음식 모니터링은 물론 헬스케어 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

창조적 파괴의 힘(필리프 아기옹·셀린 앙토냉·시몽 뷔넬 지음, 이민주 옮김, 에코리브르 펴냄) 프랑스의 저명 경제학자인 저자들이 코로나19 이후 불거진 자본주의의 폐해를 진단한다. 불평등 확산, 기득권 집중 등을 비판한 저자들은 혁신적인 기업의 ‘창조적 파괴’를 통해 생산성 향상으로 지속 성장을 이뤄야 한다고 주장한다. 578쪽. 3만 5000원.회복탄력 사회(마커스 브루너마이어 지음, 임경은 옮김, 어크로스 펴냄) 세계 경제 석학들이 참가한 온라인 세미나 ‘마커스 아카데미’에서 이뤄진 논의를 재구성했다. 저자는 코로나19를 겪은 우리 사회가 돌발 상황에 적절하게 대응하지 못했고, 위기에 대비해 평소 좀더 큰 비용을 지불해 생산수단이나 자원 여유분을 비축해 놔야 한다고 말한다. 420쪽. 1만 9800원.세상을 바꾼 10개의 딜(자크 페레티 지음, 김현정 옮김, 문학동네 펴냄) 작은 아이디어에서 출발한 비즈니스 딜이 어떻게 세상을 변화시켰는지 영국 언론인의 시각으로 분석한다. 예컨대 현금이나 카드 없이 스마트폰만 있으면 결제할 수 있는 기술 혁신은 맥스 레브친, 피터 틸, 일론 머스크 등 소수의 아이디어에서 비롯됐다. 392쪽. 1만 7500원.초보 엄마 잡학사전(권한울 지음, 이룩북스 펴냄) 기자이자 8년차 워킹맘인 저자가 아이 둘을 낳고 키우면서 궁금했던 육아 관련 질문들을 전문가 의견과 함께 일목요연하게 정리했다. 임신 중 커피는 얼마까지 마셔도 괜찮은지, 양수 검사는 꼭 받아야 하는지, 출산의 고통은 어느 정도인지, 돌잔치는 어떻게 준비하는 게 좋은지 등 육아 정보들이 가득하다. 326쪽. 1만 6000원.김대건 조선의 첫 사제(이충렬 지음, 김영사 펴냄) ‘한국인 첫 사제’인 김대건 신부 탄생 200주년을 맞아 펴낸 첫 정본(定本) 전기. 유명 전기 작가인 저자는 한국교회사연구소의 방대한 자료를 바탕으로 2년 6개월 작업 끝에 김 신부의 생애를 되살렸다. 19세기 조선을 둘러싼 국제 정세 속 박해를 이겨낸 한국 천주교회의 여정이 담겼다. 544쪽. 2만 5000원.스파이크(마크 험프리스 지음, 전대호 옮김, 해나무 펴냄) 신경과학자인 저자가 신경계의 본질적 요소이자 뇌 속 신경세포들이 정보를 주고받는 수단인 ‘스파이크’의 작용을 낱낱이 살핀다. 예컨대 과자에서 반사된 빛이 망막에 충돌해 뉴런들이 흥분하고, 손으로 과자를 집게 되는 2.1초의 짧은 과정을 흥미롭게 풀어낸다. 404쪽. 1만 9800원.

국내 연구진이 사람의 뇌처럼 학습하고 인지할 수 있는 메모리를 개발해 주목받고 있다. 카이스트 신소재공학과 연구팀은 100㎚(나노미터) 두께의 단일 소자에서 사람 뇌의 뉴런과 시냅스를 동시에 모사하는 뉴로모픽 메모리를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 뉴런은 뇌 신경계를 이루는 기본적 단위세포이며 시냅스는 뉴런들끼리 신호를 전달할 수 있도록 하는 다리 역할을 하는 접합 부위이다. 사람의 뇌는 뉴런 1000억 개, 시냅스 100조 개가 복잡한 네트워크로 이뤄져 있다. 사람의 뇌는 이들 둘의 상호관계를 통해 기능과 구조가 외부 환경에 따라 유연하게 변한다. 많은 컴퓨터 과학자나 인공지능 연구자들은 사람의 뇌를 흉내 내려고 하지만 아직 성공하지 못하고 있다. 뉴로모픽 소자는 기존 컴퓨터로는 구현할 수 없는 사람처럼 고도의 뇌 인지 기능을 실현하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 CMOS 집적회로와 비휘발성 메모리를 이용하고 있지만 뉴런과 시냅스 기능을 분리해 모사하기 때문에 사람의 뇌처럼 작동하기 힘들다.이에 연구팀은 휘발성 소자로 뉴런을, 비휘발성 상변화 메모리 소자로 시냅스를 모사해 단기 및 장기기억이 공존하는 단일 뉴로모픽 소자를 만드는데 성공했다. 특히 이번에 개발한 소자는 외부 신호 변화에 따라 유연하게 적응하는 가소성도 구현할 수 있는 것으로 확인됐다. 이건재 카이스트 교수는 “사람은 뉴런과 시냅스 상호작용으로 기억, 학습, 인지 기능을 발현하는 만큼 인공지능 개발에서도 사람처럼 이 둘을 통합해 모사하는 것이 필요하다”며 “이번 연구는 인공지능뿐만 아니라 뇌를 역설계하는 연구에도 도움이 될 것”이라고 설명했다.

세포나 조직 같은 생체 물질의 모양과 딱딱한 정도는 질병과 밀접한 관련이 있다. 유방암의 경우 악성 종양은 양성 종양보다 더 딱딱하고 모양이 불규칙하다. 국내 연구진이 이런 특성을 이용해 조직검사 대신 초음파로도 손쉽게 조직 이상을 판별할 수 있는 방법을 찾았다. 한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합연구단, 인공뇌융합연구단 공동 연구팀은 촉각 뉴런소자와 인공신경망 학습 방법을 접목시켜 간단하면서도 정확도가 높은 질병 진단기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지논문으로 실렸다. 탄성 초음파 검사는 비수술적 방법으로 조직의 딱딱한 정도와 모양을 파악할 수 있고 검사 비용도 저렴해 유방암 진단에 특히 많이 사용되고 있다. 문제는 탄성 초음파 검사로 얻은 영상 정보를 해석하기 위해서는 경험이 많은 전문가가 필요하지만, 전문가들끼리도 판단하는 데에 차이를 보인다. 이에 연구팀은 인공지능 뉴로모픽과 인공 감각 뉴런 기술을 결합해 탄성 초음파 검사의 정확도를 높였다. 뉴로모픽은 인간의 뇌를 흉내내 에너지를 적게 소비하면서 고차원 기능을 수행하는 전자회로이다. 복잡하고 방대한 정보를 실시간 처리해야 하는 사물인터넷, 자율주행차에 적용하기 적합한 기술로 알려져 있다. 연구팀은 외부 자극을 전기 신호로 변환시킬 수 있는 인공 촉각뉴런 소자를 개발했다. 단순히 ‘만진다’는 촉감만 느끼도록 한 기존 인공 촉각뉴런 소자와 달리 이번에 개발한 촉각뉴런은 접촉하는 물체의 딱딱하고 부드러운 정도를 빠르고 민감하게 감지할 수 있다. 촉각뉴런 소자와 뉴로모픽 인공지능 기술을 결합시킨 결과 95.8%의 정확도로 유방 종양 조직의 악성 여부를 구분할 수 있었다. 이현정 KIST 박사는 “이번에 개발된 인공 촉각뉴런 기술은 간단한 구조와 방식으로 물성 감지와 학습이 가능하다”며 “저전력, 고정확도의 질병 진단 뿐만 아니라 로봇 수술 시에도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

DGIST 뇌과학과 김경진 교수 연구팀이 파킨슨병의 일몰증후군과 일주기 생체시계와의 분자적 연결고리를 세계 최초로 규명하고, 이를 치료할 수 있는 새로운 분자표적을 제시했다. 향후 파킨슨병에서 비롯된 정서장애 치료제를 개발하는데 도움이 될 것으로 기대된다. 김 교수팀은 파킨슨병 생쥐 모델에서 해가 뜨는 특정시간대(주행성인 사람에서는 해가 질 때와 동일)에 불안증과 우울증이 나타나는 것을 관찰했다. 또한, 일주기 생체시계를 조절하는 유전자인 REV-ERBα의 길항제인 SR8278을 생쥐 모델에 투여했고, 해가 뜰 때 특이적으로 파킨슨병 생쥐 모델에서 나타나는 불안증, 우울증을 회복시킬 수 있다는 것을 입증했다. SR8278 처리시 정서조절의 일주기 리듬이 사라졌던 파킨슨병 생쥐 모델에서도 정상생쥐처럼 정서조절의 일주기 리듬을 구현할 수 있다는 것을 확인했다. 이와함께 파킨슨병 생쥐모델에서는 해가 뜨는 특정 시간대에 중뇌 복측 도파민 뉴런에서 일주기 생체시계를 조절하는 유전자인 REV-ERBα와 촉진적 역할을 하는 전자인자인 NURR1의 발현 및 TH 유전자로의 결합력이 망가짐으로써, TH 발현과 정서조절의 일주기 리듬이 사라지는 것을 관찰했다. 반면, 파킨슨병 생쥐모델에 SR8278을 처리하면, 해가 뜰 때 도파민 뉴런에서 REV-ERBα와 NURR1의 경쟁적 상호작용이 회복되면서 TH 발현과 정서조절의 일주기 리듬이 회복되는 것을 관찰했다. 김 교수는 “해당 연구를 통해 그동안 학계에 난제로 남아 있던 파킨슨병의 일몰증후군이 일주기 분자생체시계 교란과의 분자적 연결고리를 밝혔다는 점에서 큰 의미가 있다.”고 밝혔다. 이번 연구결과는 DGIST 뇌과학과 김정아 박사, 박인아 박사과정생의 주도로 수행됐으며 신경과학 분야 국제 학술지 ‘뉴로테라퓨틱스 (Neurotherapeutics)’ 온라인판에 3월 23일 게재됐다. 또 과학기술정보통신부과 한국연구재단의 ‘중견연구지원사업’과 ‘기초연구지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.

1년에 한 번 건강검진을 받을 때마다 ‘혈액검사만으로 모든 질병을 진단할 수 있는 방법은 없을까’라고 생각하는 사람이 많다. 피 한 방울로 많은 질병을 한 번에 진단하는 기술은 의과학 및 공학 분야의 최종 목표 가운데 하나다. 입자물리학에서 우주의 근본 물질과 그들의 상호작용을 하나의 방정식으로 설명할 수 있는 통일장이론을 찾으려는 것과 비슷하다고 할 수 있다. 엘리자베스 홈스가 한때 ‘여성 스티브 잡스’로 주목받을 수 있었던 것도 의과학 분야에서 오랫동안 찾아 헤맸던 성배를 발견한 것처럼 받아들여졌기 때문이다. 스탠퍼드대 화학과를 중퇴한 홈스는 2003년 바이오벤처 테라노스를 설립해 혈액 한 방울로 200가지 이상의 질병을 한 번에 진단할 수 있는 기술을 개발했다고 주장했다. 2015년 기업 가치가 90억 달러(약 11조원)까지 뛰었지만 월스트리트저널이 이 진단 기술이 조작됐다는 걸 폭로하면서 테라노스는 2018년 문을 닫았다. 혁신의 아이콘에서 실리콘밸리 역사상 최고 사기꾼으로 몰락한 홈스는 지난 1월 캘리포니아 산호세 지방법원에서 11건 사기 혐의 가운데 4건을 유죄로 평결받았다.실체가 없었던 홈스의 기술과는 달리 호주, 영국, 이스라엘 등 3개국 18개 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 DNA 스캔 한 번으로 50개 이상의 유전질환을 찾아내는 방법을 개발했다고 6일 밝혔다. 기존 DNA 검사 기술은 수개월에서 수년이 걸리지만 이번 기술은 단 몇 시간 만에 유전질환 여부를 진단해 낼 수 있는 것으로 알려졌다. 연구에는 호주 가번 의학연구소와 호주 뉴사우스웨일스대 의대, 시드니대 뇌·마음연구센터, 영국 런던대(UCL) 퀸 스퀘어 신경학연구소와 런던 국립 신경학·신경외과병원, 이스라엘 라빈 메디컬센터 유전학연구소 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 2월 5일자에 실렸다. 연구팀은 나노포어 기술을 활용했다. 나노포어는 나노미터(㎚, 1㎚=10억분의1m) 크기의 미세한 구멍을 말한다. 나노포어가 가득한 얇은 막을 만들고 여기에 분자를 통과시키면서 전기를 흘리면 분자의 종류에 따라 나노포어를 통과할 때 전기신호가 달라진다. 이를 분석하면 분자의 크기와 종류를 알 수 있다. DNA나 RNA를 구성하는 염기 4종류 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T) 역시 나노포어를 통과하면서 다른 전류 변화를 일으키기 때문에 이를 통해 염기서열을 파악할 수 있다.연구팀이 개발한 기술은 혈액에서 추출한 단일 DNA 샘플을 나노포어 기술로 분석해 비정상 유전자를 빠르게 찾아낼 수 있다. 이를 통해 헌팅턴병, 취약X증후군, 조기 발병 소뇌 운동실조, 근긴장성이영양증, 소아대뇌전증, 운동뉴런질환을 포함해 50개가량의 희귀 유전질환을 한 번에 진단할 수 있다는 것이다. 연구팀에 따르면 이번 기술은 임상시험을 거쳐 빠르면 2년, 늦어도 5년 내에 실제 현장에서 사용할 수 있을 것으로 전망된다. 연구를 주도한 호주 가번 의학연구소 임상 게노믹스센터 이라 데브슨 박사는 “난치성 유전 질환은 한 사람의 유전자에서 비정상적 DNA 염기서열이 반복되면서 나타나는 경우가 많아 진단이 쉽지 않았다”며 “이번 기술은 희귀성 유전 질환을 좀더 쉽게 발견하도록 해 줄 것”이라고 설명했다.

코로나와 함께 사는 시대가 되면서 비대면 문화가 일상으로 받아들여지고 있다. 과거에 비하면 분명 불편하고, 생업에 종사하는 이들에게는 여전히 힘든 상황이지만 한편으로는 비대면 일상의 확산이 사회 문화와 인간관계의 새로운 전환점이 되는 측면도 있다. 온라인 수업, 재택근무, 비대면 종교활동 등에 대해서도 처음에는 불편한 것투성이였지만 어떤 측면에서는 장점도 많고 더 안전하며 합리적이라는 의식이 확산되고 있다. 언택트 문화는 이제 고립과 단절이 아니라 미래 사회를 위해 진화하는 새로운 문화 방식이다. 그럼에도 불구하고 비대면 시대의 어려움은 역시 소통이다. 음성과 표정, 몸짓 등으로 섬세하게 교류하던 사람들이 온라인으로 소통하니 오류가 생기거나 오해가 발생하기도 한다. 이런 면에서 인간관계에서의 공감 능력이 이전보다 훨씬 중요해졌다. 인간은 사랑하는 사람이 아플 때 함께 아파하는 존재다. “아프냐? 나도 아프다.” 제목은 몰라도 안 들어 본 사람이 없을 정도로 유명한 드라마의 한 대사다. 실제로 엄마는 아이가 아프면 같이 아파한다. 적에게 붙잡힌 스파이의 입을 열게 할 가장 잔인한 고문은 스파이 본인이 아니라 가장 사랑하는 가족을 고문하는 것이다. 사랑하는 가족의 고통을 보며 자신이 고통을 당할 때보다 더 괴로워하는데, 마음만 아픈 것이 아니라 실제로 극심한 육체적 통증을 경험한다고 한다. 이런 현상은 과학적으로 입증된 거울뉴런(mirror neuron)이 작동하기 때문인데, 이것은 우리 뇌 속에 있는 신경세포로 다른 사람의 행동을 거울처럼 반영해 모방하는 역할을 한다. 즉 다른 사람의 행동을 보기만 해도 자신이 그 행동을 직접 할 때와 똑같은 활성 반응을 보이게 하는 신경세포다. 이 거울뉴런에 의한 모방은 누군가의 행동을 따라 하는 것에 그치지 않는다. 슬픈 영화 속 주인공을 보며 덩달아 눈물을 흘리거나 다른 사람의 먹방을 보며 함께 포만감을 느끼고 타인의 고통을 보며 비슷한 통증을 경험하게 한다. 거울뉴런이 작동한 결과 모방을 넘어 다른 사람의 감정을 내 것으로 느낄 수 있는 공감 능력이 발동해 자연재해로 대규모 인명 피해를 입은 먼 지역의 타인에게도 도움의 손길을 건넬 수 있게 된다. 너와 내가 다르지 않다는 것을 느끼는 것, 공감이야말로 인간에게 주어진 가장 큰 선물이자 거울뉴런의 신비한 기능이다. 거울뉴런의 작동을 실험하기 위해 한 공간에 사람들을 모았다. 그리고 실험 대상자로 가장한 연구원 한 명이 턱을 괴거나 하품을 하고 기지개를 켠다. 잠시 후 일부 사람들이 그 행동을 따라 했고, 실험이 끝난 후 연구원에 대한 호감도를 조사했더니 모방 행동을 많이 따라 한 사람일수록 호감도가 높은 걸로 조사됐다. 친구나 연인들이 서로의 행동을 차츰 모방하게 되는 것과 부부가 닮아 가는 이유도 바로 거울뉴런의 기능이다. 일상 속 소소한 에피소드를 통해 독자와 소통했던 ‘일상공감’이 오늘로 마지막이다. 그동안 마흔다섯 가지의 이야기로 독자들과 공감하며 소통할 수 있어 감사했다. 일상공감의 첫 번째 글을 ‘닮은 사람을 만나다’로 시작했는데, 닮은 사람을 만나 함께 살다 보니 거울뉴런 덕에 더 많이 닮아 가고 있다. 코로나 상황에서 대면보다는 비대면의 관계가 지속될지라도 상대방의 소소한 감정과 마음 상태를 느낄 수 있도록 거울뉴런을 민감하게 작동시켜 보자. 공감은 우정을 깊어지게 하고, 연대를 더욱 공고히 하며, 그럼으로써 미처 깨닫지 못했던 인생의 아름다움을 발견하고 감사하게 만들어 줄 것이다. 거울뉴런의 작동으로 서로의 미소가 미소로, 기쁨이 기쁨으로, 행복이 행복으로 전파되며 서로 닮아 가는 공감의 정서가 널리 확장될 수 있기를 바란다.

빛을 이용해 뇌 기능은 물론 행동과 감정까지 조절할 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾았다. 이번 기술을 발전시키면 뇌신경질환 치료에도 활용할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단, 카이스트 생명과학과 공동연구팀은 빛으로 뇌 기능과 행동, 심지어 감정까지 자유롭게 조절할 수 있는 광유전학 기술 ‘옵토-브이트랩’을 개발했다. 이번 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘뉴런’ 12월 1일자에 실렸다. 뇌 활성은 신경세포와 신경교세포 같은 뇌세포들이 서로 신호를 주고 받으며 조절된다. 이런 상호작용은 뇌 세포 내 지름 50㎚(나노미터) 크기의 작은 자루모양 소기관인 ‘소낭’ 안에 담긴 신경전달물질 분비를 통해 이뤄진다. 뇌 활성은 뇌 특정 부위나 뇌세포 활성을 촉진시키거나 억제시켜 특정 뇌 부위가 담당하는 기능, 여러 뇌 부위간 상호작용의 역할, 특정 상황에서 다양한 뇌세포의 기능 등 특정 상황에서 뇌 작동이 어떤 원리로 일어나는지 밝힐 수 있어 뇌 연구에 필수적이다. 문제는 기존에도 뇌 활성 조절기술이 있었지만 원하는 시점에 특정 뇌세포 활성을 조절한다는 것이 쉽지 않았다.이에 연구팀은 광유전학 기술을 이용했다. 옵토-브이트랩은 뇌 세포에 빛을 쪼이면 순간적으로 내부에 올가미처럼 트랩을 만들도록 했다. 측정하고자 하는 세포나 조직에 푸른색 빛을 가하면 소낭 내 광수용체 단백질들이 엉겨 붙으며 소낭이 트랩으로 포획되고 신경전달물질 분비를 억제하는 등 활성을 자유롭게 조절할 수 있게 되는 것이다. 연구팀은 세포, 조직실험과 함께 동물실험을 통해 옵토-브이트랩 기술을 활용해 뇌세포 신호전달 뿐만 아니라 기억, 감정, 행동까지도 조절이 가능하다는 것을 확인했다. 허원도 카이스트 교수는 “옵토-브이트랩을 이용하면 뇌의 여러 부위간 복합적 상호작용 원리를 밝히고 뇌세포 형태별 뇌 기능에 미치는 영향을 연구하는데 유용하게 활용될 것”이라며 “향후 뇌 기능 회로지도 완성, 뇌전증 치료 등 신경과학 분야는 물론 근육경련, 피부근육 팽창기술에도 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

‘경기 국제 이(e)스포츠대회’가 오는 12일부터 광명시 U플래닛 아이백스 스튜디오에서 열린다. 올해는 10개국 732명이 참가해 14일까지 3일간 진행된다. 종목도 지난해 3개 종목에서 올해는 4개 종목으로 늘었다. 종목에는 2022 항저우 아시안게임 정식 종목으로 채택돼 국제적 e스포츠로 인정받은 ‘리그오브레전드’ ‘배틀그라운드모바일’이 있다. 또 세계적으로 인기를 끌고 있는 ‘레인보우식스 시즈’, 님블뉴런의 ‘이터널리턴’ 등도 있다. 각 종목 우승 팀에는 500만원, 준우승 팀에는 300만원의 상금이 주어진다. 무관중으로 진행되며 주요 경기들은 트위치TV, 아프리카TV, 경기콘텐츠진흥원 유튜브 채널에서 한국어·영어·중국어 등으로 생중계된다.

사람 뇌에 있는 한 수용체가 키를 크게 할 뿐만 아니라 사춘기를 빨리 시작하게 하는 원인이었던 것으로 밝혀졌다. 영국 케임브리지대·런던퀸메리대·브리스틀대와 미국 미시간대·밴더빌트대 등 공동연구진은 시상하부 신경세포(뉴런)에 있는 ‘멜라노코르틴3수용체’(MC3R)가 사람의 성장과 성성숙을 조절한다는 점을 밝혀냈다.연구진에 따르면, MC3R은 영양분의 특정 신호들에 반응해 성장과 성성숙을 조절하는 특정 호르몬의 분비를 제어한다. 그런데 만일 이 수용체가 제대로 활성화하지 않으면 키가 잘 크지 않아 사춘기도 늦게 접어드는 것으로 확인됐다. 연구진은 이 연구를 위해 영국 코호트연구인 UK 바이오뱅크에 등록된 영국 남녀 약 50만 명의 자료에서 MC3R의 유전자에 변이가 있는 몇천 명을 찾아냈다. 이 중 여성 812명은 이런 변이가 없는 여성들보다 평균 4.7개월 늦게 사춘기에 접어들었던 것으로 나타났다.MC3R 변이를 지닌 사람들은 또 더 적은 양의 ‘지방 제외 조직’(lean tissue)을 갖고 있지만, 지방이 이 변이에 미치는 영향은 없는 것으로 파악됐다. 영국 ‘에이번 부모-자녀 종단연구’(ALSPAC) 참가자 6000명의 자료를 살펴보면, 아동 6명이 MC3R 변이를 갖고 있는데 이들 아동은 이런 변이가 없는 또래 아동들보다 어린 시절 키가 더 작고 지방 제외 조직 역시 더 적었다. 그리고 MC3R 유전자의 두 복제본에 모두 변이가 있는 한 아동은 키가 매우 작아 사춘기는 20세가 넘어서야 접어든 것으로 확인됐다. 연구 공동저자인 스티븐 오라힐리 케임브리지대 교수는 성명에서 “이번 발견은 뇌가 어떻게 영양분을 감지하고 이를 분석해 우리의 성장과 성성숙에 영향을 주는 잠재의식적인 결정을 내리는지를 보여준다”면서 “영양분이 성장과 성성숙에 영향을 주는 뇌의 경로를 알아내면 지난 한 세기 동안 과학자들을 어리둥절하게 했던 키가 점차 커지고 사춘기에 접어드는 나이가 어려지고 있는 세계적인 현상을 설명할 수 있다”고 말했다.연구진은 이번 발견이 근육량을 늘리거나 지연된 성장을 촉진하는 약물의 개발로 이어질 수 있다고 믿는다. 오라힐리 교수는 “이번 발견은 MC3R 변이와 관련해서 성장과 사춘기 발달의 심각한 지연을 지닌 아이들을 대상으로 한 검사에 즉시 실질적인 영향을 줄 수 있다”면서 “이 연구는 아동 발달과 생식 건강 외에도 폭넓은 의미를 가질 수 있다”고 말했다. 또 “많은 만성질환은 근육을 포함한 지방 제외 조직의 감소와 그 결과 발생하는 허약체질과 관계가 있다”면서 “이런 체질은 단백질이 풍부한 음료와 같이 간단한 영양 보조 식품을 섭취해도 좀처럼 나아지지 않는다”고 지적했다. 이어 “MC3R 경로의 활동이 지방 제외 조직 양에 영향을 준다는 사실은 추가 연구를 통해 MC3R을 선택적으로 활성화하는 약물이 환자의 신체 기능을 개선하는지, 열량이 지방 제외 조직으로 전환하는 데 도움이 되는지를 알아볼 필요가 있다는 점을 시사한다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(11월 3일자)에 실렸다.

사람처럼 생각하는 법을 배울 수 있는 ‘인공 뉴런’을 가진 로봇이 만들어졌다. 일본 도쿄대 연구진은 인공 뉴런을 지닌 로봇을 만들어 미로 실험에서 빠져나오는 법을 배우게 했다. 로봇이 벽과 같은 장애물로 향하면 전기적 자극이 가해 방향을 바꾸도록 해 목표 지점까지 도달하게 했다는 것이다. 이에 대해 연구진은 로봇이 지능을 갖게 하기 위한 노력에 한 걸음 더 다가섰다고 평가했다. 이번 연구는 살아있는 뇌 신경세포인 뉴런을 실험실에서 키운 인공 뉴런을 이용해 로봇에게 사람처럼 생각하는 법을 배울 수 있게 한 최초의 사례가 된다. 연구진은 논문에서 “우리는 자발적으로 활동하는 인공 뉴런으로부터 일관된 신호를 생성하기 위해 폐쇄루프(closed-loop) 시스템을 개발했고 그 뉴런으로 로봇을 구현했다”고 밝혔다. 또 “로봇이 장애물에 부딪치거나 목표가 전방 90도 이내에 없으면 인공 뉴런에 전기 자극을 가했다”면서 “로봇은 서로 다른 네 개의 미로에서 성공적으로 목표를 달성할 수 있었다”고 설명했다. 이 같은 인공 뉴런은 로봇이 결정을 내리는 물리적 저장고 역할을 했다.미로 실험 동안 로봇은 모든 과정이 계획대로 목표를 향해 가고 있다는 점을 효과적으로 배우기 위해 항상성 신호를 받았다. 하지만 로봇이 장애물에 부딪히면 이 신호는 방해 신호로 인해 중단돼 로봇이 다시 제어하게 했다. 실험 내내 로봇은 미로 과제를 성공적으로 해결할 때까지 방해 신호로 중단되는 항상성 신호를 계속해서 공급받았다. 로봇은 환경을 보거나 다른 감각 정보를 얻을 수 없어 시행 착오의 전기적 자극에 전적으로 의존해야 했다. 연구진은 이번 연구로 과제 해결을 위한 지적 능력은 뇌 신호를 이해하는 기술인 ‘물리적 축적 컴퓨팅’(physical reservoir computing)에 의해 만들 수 있다는 점을 보여줬다. 다카하시 히로카즈 도쿄대 대학원 준교수(지능기계정보학)는 “난 우리 실험에서 영감을 받아 살아있는 시스템의 지능은 비조직화된 상태나 혼란스러운 상태에서 일관성 있는 결과를 추출하는 메커니즘으로부터 나온다는 가설을 세웠다”면서 “물리적 축적 컴퓨팅의 발전은 우리처럼 생각하는 인공지능(AI) 기계를 만든는 데 관여할 수 있을 것”이라고 말했다. 다카하시 교수는 또 “초등학생의 뇌는 대학 입시에서 수학 문제를 풀 수 없는데 이는 뇌 역학이나 물리적 축적 컴퓨팅 능력이 충분하지 않기 때문일 것”이라면서 “과제 해결 능력은 네트워크가 얼마나 풍부한 시공간 패턴을 만들 수 있는지에 따라 결정된다”고 설명했다. 연구진은 이런 맥락에서 물리적 축적 컴퓨팅을 사용하는 것이 뇌의 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 관여할 것이며 뇌를 본딴 신경모방 컴퓨터(neuromorphic computer)의 개발로 이어질 수 있다고 보고 있다. 자세한 연구 결과는 미국물리학협회(AIP)가 발행하는 응용물리학회보(Applied Physics Letters) 최신호에 실렸다.

지난 12일 서울시는 69개 초등학교 학생 9000여명을 대상으로 클래식 음악, 뮤지컬, 연극 등의 공연을 관람할 수 있는 문화공연 관람지원사업을 실시한다고 발표했다. 코로나19로 인해 학교 안에서의 양질의 교내 예술체험 학습마저 중단된 지금, 이 지원 사업의 시작은 반가운 소식이 아닐 수 없다. 미국 컬럼비아대의 교육철학자 맥신 그린은 미학교육(aesthetic education)의 중요성을 이렇게 역설했다. ‘미학교육은 예술을 직접 경험하고 그에 대해 질문하고 내 방식대로 창조하는 것을 통해 이루어지는데, 이는 우리에게 일상의 경험을 새로운 시각으로 바라볼 수 있는 힘을 길러 주며 궁극적으로는 이 세상의 새로운 가능성을 상상할 수 있는 안목을 길러 준다.’ 그린은 미학교육은 선택이 아닌 민주 시민 양성을 위한 필수 교육이라 주장했다. 우리나라도 지난 30년간 교육과정 개정을 거치며 점차 예술을 깊이 있게 경험할 수 있는 커리큘럼이 확대되는 추세다. 그러나 코로나19로 인해 학교 환경이 급격히 바뀌며 지난 1년 반 동안 초등학교 교실에서는 다양하고 의미 있는 예술 교육이 어려워졌다. 공교육에서 예술교육이 퇴보한다는 것은 단순히 악기 연주나 회화의 기술을 가르치지 못하게 된 것을 넘어 어린이들의 미학교육이 뒷걸음질 친다는 뜻이다. 이는 특히 사적인 영역에서 양질의 예술을 향유하지 못하는 계층의 어린이에게 더 치명적이다. 예술을 경험하는 것은 단순한 체험 그 이상의 가치를 가지기 때문이다. 이탈리아의 신경생리학자 리촐라티는 우리의 뇌 속에는 ‘거울뉴런’이라는 신경 세포가 있음을 밝혀냈다. 우리가 다른 사람의 행동을 보는 것만으로도 그 행동을 수행할 때의 신경세포가 활성화되는 것, 예컨대 누가 우는 것을 보고 마음이 슬퍼지는 것은 거울뉴런 때문이다. 이렇듯 거울뉴런은 공감 능력과 큰 상관이 있고, 거울뉴런이 발달한 사람일수록 공감 능력이 뛰어나다고 한다. 흥미롭게도 거울뉴런은 실제가 아닌 연극 관람을 통해서도 활성화된다고 하는데, 다양한 나라에서 이루어진 연구에 따르면 어린이들의 연극 관람이 거울뉴런 발달과 유의미한 상관관계가 있다. 지난 1년 반 동안 공연예술계는 코로나19에 다양한 방식으로 대처해 왔다. 공연장을 닫기도 하고 객석 간 거리두기도 해 보았다. 다행스럽게도 마스크를 쓰고 공연을 관람하는 현 상황에서 단 한 번의 집단 감염도 일어나지 않았다. 따라서 초등학생들에게 공연 관람의 기회를 제공하는 것은 안전한 환경에서 수준 높은 예술을 체험하고 공감 능력을 기를 수 있게 해 주는, 더없이 소중한 시간이 될 수 있다. 물론 공연 관람이 단순히 일회성으로 끝나는 것이 아니라 교실에서의 질문과 토론으로까지 이어져야 더 의미가 있을 것이다. ‘위드 코로나’를 준비하는 요즘, 서울시 문화공연 관람지원사업을 두 팔 벌려 환영한다. 이 사업이 잘 정착하고 확대돼 더 많은 초등학생들이 마음껏 보고, 공감하고, 비평하고, 따라해 보기를 바란다.

최근 방위사업청은 '출고식 이후 미리 만나보는 KF-21 비행모습'이라는 제목으로 1분 12초짜리 영상을 공개했다. 컴퓨터 그래픽으로 구현된 KF-21 보라매 전투기는 우리 영공을 힘차게 날았고, KC-330 공중급유기에서 공중 급유를 받는 모습까지 보여주었다. 또한 국산무인전투기로 추정되는 항공기와 편대를 이루며 독도상공을 날기도 했다. 영상에서 이목을 집중시킨 것은 UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle) 즉 무인전투기였다. 무인전투기란 적의 방공망 사거리 밖에서 원격으로 공격 목표를 부여하면, 비행 방법을 일일이 지정하지 않아도 자체적으로 최선책을 찾아 공격 임무를 수행하도록 만들어진 전투기로 알려지고 있다. 9월 7일 국방과학연구소는 레이다에 탐지되기 어려운 비행체 형상 설계 기술과 비행제어 알고리즘을 개발하여 저피탐 즉 스텔스 무인항공기에 필요한 핵심기술을 확보했다고 밝혔다. 9월 30일에는 국내 최초로 비행체용 전파흡수구조 기술을 비롯하여 레이돔 기술, 안테나 내장 일체형 구조, 경량 전파흡수 도료 등 무인기에 적용 가능한 스텔스 핵심기술 4종을 개발했다고 발표했다. 국방과학연구소는 지난해 8월 안흥시험장에서 열린 국방과학연구소 창설 50주년 기념 언론공개회에서 '가오리-X'라는 별칭으로 알려진 스텔스 무인기의 개발현황을 공개한 바 있다. 이와 함께 대한항공은 같은 날 국방기술진흥연구소의 광대역 저피탐 기술 연구 과제를 수주하여 2025년까지 스텔스 무인기 사업에 참여한다고 전했다.2030년대에 등장하게 될 저피탐 무인기는 무인정찰기 외에 무인전투기로도 진화할 예정이다. 저피탐 무인기는 터보제트 엔진 1기를 사용할 예정이며 전장 10m, 전폭 16m, 전고 3m의 크기를 가지는 것으로 알려지고 있다. 전체적인 크기는 프랑스 닷소사가 개발 중인 무인전투기 뉴런(nEUROn)보다 약간 크다. 유럽을 대표하는 무인전투기가 될 뉴런은 지난 2012년 12월 1일 첫 비행을 했으며, 최대 비행속도는 시속 980km에 달하며 500파운드 즉 230kg의 정밀유도폭탄 2발을 내부무장창에 장착할 수 있다. 이밖에 유인전투기와 무인전투기간의 통합운용 즉 멈-티(MUM-T: Manned and Unmanned Team)는 향후 미래 공중전의 게임체인저로 알려지고 있다. 예를 들어 무인전투기를 우선 적진으로 보내 정찰시키고, 뒤따르던 유인전투기가 무인전투기로 정찰 정보를 받아 뒤에서 공격할 수 도 있다. 여기에 더해 기술이 발전되면 유인전투기에서 직접 무인전투기를 조종해 정찰 및 공대공 및 공대지 임무를 수행하게 할 수도 있다. 멈-티를 사용하게 되면 유인전투기의 공격력과 생존성을 대폭 높일 수 있다.그러나 이러한 멈-티를 적용하는 데는 어려움도 존재한다. 예를 들어 현재 우리 공군이 운용중인 미국제 전투기와 국산무인전투기간의 멈-티를 구축하려면, 우선 미 정부의 허락을 받아야 하고 막대한 통합비용이 들 수 있다. 이밖에 국산무인전투기의 조종 및 항공전자장비 그리고 통신장비에 대한 소스코드도 공개해야 한다. 반면 국산전투기인 KF-21 보라매 전투기는 우리가 만들었기 때문에, 이러한 문제없이 국산무인전투기와의 독자적인 멈-티 구축 및 운용이 가능하다.

CPU나 GPU를 이용하는 현재의 인공지능은 실제 뉴런이 아니라 컴퓨터가 계산한 가상의 인공 뉴런을 이용해 지능을 구현합니다. 물론 인공지능 연산을 위한 전용 하드웨어를 사용하는 경우가 늘어나고 있지만, 이것 역시 물리적인 뉴런을 사용하는 것이 아니라 신경망 연산 등에 특화된 회로를 지닌 프로세서로 뉴런 대신 트랜지스터를 집적하고 있습니다. 하지만 이런 방식으로는 진짜 뇌 같은 사고 능력을 지닌 인공지능을 만들기 힘들다고 생각한 연구자들도 있습니다. 이들은 일반적인 트랜지스터가 아니라 전자 회로로 만든 인공 뉴런을 사용한 프로세서인 뉴로모픽(Neuromorphic) 칩을 연구했습니다. 알고리즘으로 가상 뉴런을 만드는 게 아니라 진짜 전자 뉴런을 지닌 프로세서를 만드는 것입니다. 물론 뉴로모픽 프로세서는 현재 인공지능의 주류라고 보기는 어렵습니다. 하지만 IBM이나 인텔 등 여러 컴퓨터 관련 기업들이 많은 관심을 보이면서 관련 연구가 활발합니다. 인텔은 지난 2017년 1세대 뉴로모픽 칩인 로이히(Loihi)를 공개한 바 있습니다. 흥미롭게도 로이히 2는 인텔 최초의 EUV 공정인 인텔 4(과거 7nm 공정) 공정을 이용해 제조했습니다. 14nm 공정을 적용한 1세대 칩보다 훨씬 미세한 인텔 4 공정을 적용한 로이히 2 칩은 1세대 칩 절반인 31㎟ 크기 다이에 8배나 많은 100만 개의 뉴런을 집적할 수 있습니다. 덕분에 속도도 10배나 빨라지고 여러 개의 칩을 연결해 성능을 높이기도 쉬워졌습니다. 최근 발전 속도가 느려진 CPU나 GPU보다 훨씬 빠른 성능 향상입니다. 앞으로 뉴로모픽 칩의 발전이 기대되는 이유입니다.사실 인텔은 차세대 반도체 제조 기술인 EUV 리소그래피 적용에서 삼성이나 TSMC보다 뒤처진 상황입니다. 그러나 이미 많은 연구와 투자를 진행한 덕분에 초기 단계에 제품을 지닌 것으로 보입니다. 현재 인텔이 공개한 것은 전생산(pre-production) 단계 제품으로 양산 전 엔지니어링 샘플 수준이지만, 현재 개발 중인 최신 미세공정을 적용한 것을 보면 인텔의 기대를 짐작할 수 있습니다. 참고로 올해 말 인텔 7 기반 제품인 앨더레이크가 출시되고 인텔 4 제품이 본격 출하되는 것은 내후년이 될 것으로 예상됩니다. 그런데 하드웨어 발전 이상으로 중요한 부분은 소프트웨어 지원입니다. 뉴로모픽 프로세서가 아무리 똑똑해도 개발자들이 사용할 수 없다면 무용지물입니다. 현재 GPU나 전용 가속 프로세서가 인공지능에서 표준이 된 것도 개발자들이 편리하게 사용할 수 있는 여러 가지 개발 도구와 라이브러리, 그리고 생태계가 존재하기 때문입니다. 인텔은 로이히 기반 시스템을 개발자들이 쉽게 사용할 수 있도록 지원하기 위해 라바 소프트웨어 프레임워크(Lava Software Framework)를 같이 개발했습니다. 하드웨어 단계에서 다른 방식을 사용하는 만큼 인공지능 개발자에게 인기가 높은 텐서플로나 파이토치 라이브러리는 로이히 프로세서에서는 사용할 수 없습니다. 라바 소프트웨어 프레임워크는 파이썬 기반의 개발 환경을 제공해 개발자들이 뉴로모픽 프로세서에 최적화된 프로그램을 개발하는 데 도움을 주고 서로의 라이브러리를 사용할 수 있도록 지원합니다.로이히 2는 전용 하드웨어를 갖추지 못한 개발자나 제조사를 위해 클라우드 형식으로 서비스되거나 혹은 서버 시스템에 통합할 수 있는 인공지능 가속기 형태로 제공될 예정입니다. 구체적인 가격과 출시 일정은 잡히지 않았지만, 인텔 4 공정의 양산 일정을 생각하면 실제 출시는 1~2년 후가 될 것으로 예상됩니다. 현재 인공지능 가속기 분야에서 인텔은 엔비디아에 많이 늦은 상황입니다. 현재 출시를 앞둔 고성능 GPU를 통해 반전의 기회를 노리고 있지만, 앞서가는 엔비디아를 한 번에 따라잡기는 무리일 것이라는 시각이 많습니다. 이미 경쟁자가 앞선 분야가 아니라 아예 새로운 분야를 개척하는 것도 돌파구가 될 수 있습니다. 로이히 2가 뉴로모픽 프로세서 시대를 활짝 열어줄지 미래가 궁금합니다.　

희귀병을 앓는 자녀를 둔 엄마의 사연이 청와대 국민청원 게시판에 올라왔다. 글을 쓴 A씨는 척수성근위축증(SMA)을 앓고 있는 12개월 여아를 둔 엄마라고 밝혔다. 16일 청와대 국민청원에 따르면 A씨는 최근 ‘근육병 아기들이 세계 유일한 유전자 치료제를 맞을 수 있도록 도와주세요’라는 제목의 청원 글을 올렸다. 척수성근위축증은 퇴행성 신경질환의 하나로, 근육이 점차 위축되는 희귀 난치성 근육병이다. 생존운동뉴런1(SMN1) 유전자가 돌연변이 등으로 기능을 하지 못해 발생하며, 세계적으로 신생아 1만명 당 1명꼴로 나타난다. “SMA, 두 돌 전에 사망에 이를 수 있는 치명적인 병” A씨는 “SMA는 두 돌 전에 사망에 이를 수 있는 치명적인 병”이라며 “딸아이는 태어난 직후에 증상이 있었고 진단은 3개월쯤에 받았다”고 밝혔다. 이어 “다행히 치료제(스핀라자)를 빨리 맞을 수 있게 되었지만 진행 속도가 빨라 예후를 지켜봐야 된다고 말씀하셨다. 현재는 목을 가누지 못하고 앉아 있을 수도 없어 누워만 생활한다. 119 부르는 건 일상이 됐고, 호흡도 불안정해 호흡기를 착용 중”이라며 “근처 병원에서는 딸아이가 희귀병을 앓고 있다는 이유만으로 받아 주지 않고 열이 펄펄 끓어도, 호흡이 불안정해도 3시간 거리에 있는 병원으로 갈 수 밖에 없다”고 했다.그는 ‘스핀라자’가 현재 SMA의 유일한 치료제라고 언급했다. 스핀라자는 결함된 유전자를 보완시켜 더 나빠지지 않도록 유지해준다. 하지만 A씨는 “스핀라자는 2주마다 4회에 걸쳐 투여하고 이후 4개월마다 꾸준히 평생 투여 받아야 한다”면서 “현재 희귀병이라는 말이 무색할만큼 근육병을 앓고 있는 아이들이 많다. 아이들의 간절한 바람이 하늘에 닿았는지 드디어 국내에도 ‘졸겐스마’라는 완치에 가까운 치료제가 들어왔다”고 말했다. 세계서 가장 비싼약 ‘졸겐스마’, 기적의 치료제로 불려 청원인이 언급한 ‘졸겐스마’(오나셈노진아베파르보벡)는 SMA 환자에게 정맥으로 단회 투여하는 치료제다. 식품의약품안전처는 지난 5월 이를 첨단바이오의약품으로 허가했다. 다만 주사제 치료 가격은 180만 파운드(한화 약 28억 3037만원)로 세계 최고가 단일 치료제로 알려졌다. A씨는 “‘졸겐스마’는 원샷 치료제라고도 불린다. 앉지도 못하던 아기가 서고 걷는 효과를 보였고, 정상적인 생활을 기대할 정도로 약효가 뛰어난 치료제이지만 비용이라는 산을 넘어야 한다”면서 “돈이 없어 맞고 싶어도 못 맞는 아이들이 없도록 보험 적용이 이루어질 수 있도록 도와달라”고 호소했다. 그러면서 “아이들에게 시간이 얼마 남지 않았다. 더 늦기 전에 우리 아이들에게 기회가 올 수 있게 도와달라”며 “눈에 넣어도 안 아플 우리 아이들, 한창 꿈을 꾸며 앞으로 나아갈 우리 아이들이 꿈을 잃지 않도록 도와달라”고 덧붙였다.“세계서 가장 비싼 약” 맞고 살아난 영국 신생아 노바티스의 졸겐스마는 지난 2019년 미국에서 투약 허가를 받았으며, 이후 전 세계 40여개 국에서 쓰이고 있다. 미국, 영국 등 국가에서는 건강보험을 적용하고 있어 한화 약 930만원 정도의 치료비를 내고 투약할 수 있다. 지난 6월, 영국에서 희귀병을 앓고 있는 생후 5개월 아기 아서가 ‘졸겐스마’ 치료제를 투여받았다. 예정일보다 6주나 빨리 태어난 아서는, 지난달 초 팔다리가 늘어지고 머리를 가누지 못하는 등의 이상 증상을 보였다. 부모는 급히 병원으로 데려갔고, SMA라는 진단을 받았다. 다행히 아서는 영국 최초로 스위스 제약사 노바티스가 제조한 SMA 치료제 ‘졸겐스마’를 맞을 수 있게 됐다. 영국 국민보건서비스(NHS)가 이 약을 승인했기 때문이다.아서의 아버지 리스 모건(31)은 “아서가 치료를 받을 수 있다는 걸 알았을 때, 그리고 첫 번째 환자가 되었는 때, 감정을 주체하지 못했다”며 “지난 몇 주 동안은 엄청난 소용돌이였다. 우리 가족에게 어떤 의미가 있을 지 알게 된 만큼, 많은 걱정으로 가득찼다”고 말했다. 그러면서 “우리는 아직도 미래가 어떻게 될 지 모르지만, 이것은 아서에게 줄 수 있는 가능한 최고의 기회를 줄 것이다”라고 덧붙였다. 노바티스 측은 “졸겐스마의 1회 복용량은 SMA의 진행을 멈추기에 충분하고 아기들이 앉고 기고 걸을 수 있도록 도와준다”며 “장기간 받는 치료보다 훨씬 가치가 높다”고 설명했다. 국민 건강보험료 인상에 영향을 미칠 수 있어… 국내에서도 건강보험 적용을 요구하는 환자와 그 가족들의 요구가 이어지고 있다. 다만 국민 건강보험료 인상에 영향을 미칠 수 있어 사회적 합의가 필요하다는 지적과 더불어 다른 중증 질환과 형평성 문제도 꾸준히 지적되고 있다. 정부는 건강보험 재정 부담 등을 이유로 신중한 입장을 취하고 있다.