올해 노벨의학상 공동 수상자로 선정된 스웨덴의 아비드 칼슨(77)과 미국의 폴 그린가드(74)·에릭 캔들(70)은 모두 중추신경계의 신경전달체계를 분자생물학·세포생물학·약리학적 방법으로 규명해낸 권위자들이다. 이들의 연구는 뇌의 정상적 기능을 이해하고,신호변환 체계의 이상이 어떻게 신경·정신질환을 유발하는지를 밝혀내는데 중요한 단서가됐으며 파킨슨씨병 치료제와 프로작을 비롯한 항우울증 치료제 등 신약개발에도 지대한 역할을 했다.즉 세포내에서 신경전달물질들을 결 합시키는 수용체가 생리적 기능을 갖기 위해 어떠한 신호전달 과정을거치는지를 밝혀낸 선구자들이다.이 가운데 스웨덴 예테보리 대학 교수인 칼슨은 도파민이 인체운동을 통제하는 중요한 뇌 신경전달물질이라는 사실을 발견했으며 이 발견은 또 파킨슨씨병이 뇌 특정부위의도파민 부족으로 유발된다는 것을 처음 규명했다. 그의 연구는 지난 50년대부터 파킨슨씨병 치료에 획기적인 약물을 발견토록 했으며 이약은 지금까지도 파킨슨씨병 치료에 가장 유력한 치료법으로 남아있다. 미국 록펠러대 교수인 그린가드는 도파민과 여러 뇌세포간 신호 전달물질이 어떻게 신경체계에서 작용하는가를 규명한 인물.특히 도파민과 신호전달물질 수용체에 연관된 연구로,단백질 조절에서 인산화와 탈인산화가 연관된 기전을 분자생물학적인 측면에서 밝혀냈다. 또 오스트리아 태생의 미국 컬럼비아대 교수인 캔들은 해삼의 신경계를 실험모델로 사용해 시냅스의 기능변화가 학습과 기억에 중요한역할을 한다는 사실을 증명했다.뇌의 단기 기억은 단백질의 인산화가주요한 역할을 하며 장기 기억에는 단백질 합성 과정이 필요함을 밝혀낸 장본인이다. 연세대의대 임상의학연구센터 백자현교수는 “이 세사람은 신경 전달물질이 세포내에서 어떤 신호전달 과정을 거쳐 생리적 기능을 갖게되는지를 나름대로 밝혀낸 업적을 갖고 있다”며 “특히 파킨슨씨병이나 정신분열증·약물중독증·우울증에 중요한 역할을 하는 도파민과 신경전달물질의 발견은 가장 위대한 업적으로 평가된다”고 말했다. 김성호기자 kimus@. *노벨의학상 수상자 3인의 약력. [아비드 칼슨] ▲23년 1월 스웨덴 웁살라 출생 ▲51년 스웨덴 룬드대학 박사학위 ▲56년 룬드대학 부교수 ▲59년 예테보리대학 약리학 교수 ▲70년 올해의 파킨슨씨병 강의상 ▲85년 제2회 브리스톨-마이어스 신경학 우수연구상 ▲89년 이후 예테보리대학 명예교수 ▲90년 미국심리학회 폴 호흐상 ▲91년 윌리엄 K.워런 정신분열증연구상 ▲95년 로버트 J 앤드 클레어 파사로재단 신경심리학연구상 ▲98년 캐나다 생물심리학회 금메달 [폴 그린가드] ▲25년 12월 미국 뉴욕시 출생 ▲53년 존스 홉킨스대학 박사학위 ▲59∼67년 게이지연구소 생화학과장 ▲67∼70년 알버트 아인슈타인의대 약리학 교수 ▲68∼83년 예일대의대 약리학 및 정신의학 교수 ▲83년 이후 록펠러대학 분자·세포신경학연구소장 및 교수 ▲86년 파이자생의학연구상 ▲89년 브리스톨-마이어스 신경학 우수연구상 ▲93년 뉴욕학술원상 ▲98년 메트로폴리탄 생명재단 의학연구상 ▲99년 엘리슨의학재단 원로학자상 [에릭 캔들] ▲29년 11월 오스트리아 빈 출생 ▲56년 뉴욕대 의대 박사학위 ▲65∼74년 뉴욕대 병리학 및 정신의학 부교수 ▲74년 이후컬럼비아대 병리학 및 정신의학 교수 ▲77년 루시 G 모세스 기초신경학연구상 ▲81년 칼 스펜스 래슐리 신경생물학상 ▲82년 뉴욕학술원생물학 및 의학상 ▲88년 전국과학메달 ▲92년 이후 컬럼비아대 생화학 및 분자생물물리학 교수 ▲96년 뉴욕의학회상

스웨덴의 아비드 칼슨(77)과 미국의 폴 그린가드(74)·에릭 캔들(70) 등 3명이 뇌의 신경 전달물질과 시냅스(뇌 신경세포를 연결해주는물질)에 관한 연구로 올해 노벨의학상 공동수상자로 선정됐다고 스웨덴 카롤린스카연구소가 9일 발표했다. 카롤린스카연구소 노벨상 선정위원회는 이들 3인이 “완만형 시냅스전달이라고 불리는 신경세포들간의 신호변환(트랜스덕션) 형태에 있어서 선구적 발견으로 수상자로 선정됐다”고 설명했다. 이들의 발견은 뇌의 정상적 기능에 관해 이해하는 데 중요한 단서가됐으며 신약 개발에도 기여했다고 위원회는 밝혔다. 칼슨은 이날 공동수상 소식을 전해듣고 “내가 진심으로 존경하는동료들로부터 큰 인정을 받은 것 같아 매우 기쁘다”고 수상소감을밝혔다. 그는 상금으로 무엇을 할 것이냐는 질문에 “아직까지 상금 용도를정하지 못했으며 부인과 먼저 의논할 것”이라고 답했다. 카롤린스카 연구소는 이들 3인에게 상금으로 9백만 크로나(91만5,000달러)를 수여한다. 스톡홀름 AP DPA 연합

[서울 연합] 재미 물리학자인 매사추세츠공대(MIT) 승현준(34·미국명 H.Sebastian Seung)교수가 ‘생각하는 컴퓨터’의 기초가 되는 뇌활동을모방한 전자회로를 처음으로 개발했다. 승교수 등 MIT 연구진과 루슨트테크놀로지사(社) 벨연구소,스위스 신경정보연구소 공동연구팀은 인간의 뇌 신경계와 비슷하게 작동하는 전자회로를 개발,연구결과를 영국의 과학저널 ‘네이처’ 22일자에 발표했다.네이처는 이논문을 표지기사로 싣고 해설기사와 함께 비중있게 소개했다. 인간 지능의 핵심인 뇌 대뇌피질은 피드백 기능을 가진 신경단위(neuron)가복잡하게 네트워크를 형성하고 있는데 연구팀은 이같은 뇌신경 네트워크를반도체 전자회로에서 구현하는데 성공했다.뇌모방 전자회로는 각각의 뉴런연결 부분인 시냅스를 통해 서로 정보를 전달할 수 있도록 만들어진 인공뉴런으로 구성되며 이를 통해 시각인식과 같은 인지기능을 수행하는 컴퓨터나사람처럼 논리적으로 생각하는 컴퓨터 개발도 가능할 것으로 전망되고 있다. 승 교수는 “뇌의 신경회로는 반도체 전자회로와는 달리 많은 피드백 구조를 가지고 있다”면서 “이번 연구에서 신경회로의 작동방식을 반도체에 재현하는데 성공했다”고 말했다. 승 교수는 지난해에도 인간의 지적활동을 모방한 컴퓨터 프로그램을 개발해‘네이처’에 발표하는 등 물리학계를 이끌어갈 차세대 천재 과학자로 꼽히고 있으며 지난달에는 세계 최고수준의 의학연구기관으로 꼽히는 하워드휴즈의학연구소(HHMI)의 연구자로 선정되기도 했다.

21세기 초반의 아침 7시. 감미로운 음악이 경쾌하게 바뀌고 점점 조명이 밝아지면서 K씨는 깊은 잠에서 깨어 즐거운 하루를 시작한다.음악은 깊은 잠을자도록 도와주기도 하지만,자연스럽게 잠에서 깨주기도 한다.조금 더 자고싶기도 하지만,음악이 점점 시끄러워지고 조명이 밝아질 것이다.침대가 요동칠 것이고,그래도 안되면 병원에 자동으로 연락할 것이다.K씨는 그런 일이벌어지기 전에 일어나기로 한다. 샤워를 하고 거실의 소파에 앉으니 벽에 걸린 대형 화면에 L이 나타나서 조간 신문 중 K씨의 관심사들을 읽어 준다.L은 K씨의 친구이자 비서이며 가정부 겸 운전사인 인조인간,즉 ‘인간기능시스템’이다. 보고,듣고,생각하고,행동하는 기능을 보유한 L은 여러 개의 몸체를 갖고 있으나 하나의 통합된 인공두뇌로부터 지시를 받는다. 부엌에서 아침 식사를 준비하고 있는 것도 인공가정부 기능을 수행 중인 또다른 L이다. 집을 나서서 대기하던 자가용차에 타자,인공 운전사(역시 L)가 교통상황을파악해 오늘의 첫 목적지로 최단시간에 도착한다.L은 운전 중에도 오늘의 할일을 보고하고,업무에 대한 제안을 한다. 사무실에도 일하는 사람은 많지 않다.모두 L과 같은 종류의 인간기능시스템을 비서로 가지고 있기 때문이다.사실 사무실로 출근하지 않고 집에서만 일할 수도 있지만,동료와 가끔 얼굴을 마주하는 것이 좋아서 대부분 하루에 2시간 정도 사무실에서 일한다. K씨는 동료 M과 보다 향상된 성능의 인간기능시스템 개발에 대해 토의한다. M은 뇌과학기술이 인류사회의 발전을 가져온다는 ‘신념’을 가지고 있다.원래 청각시스템에 이상이 있어 듣지 못했으나 청각칩을 이식받아 일상 생활은물론 업무에 어려움이 없다.또 다른 동료 N은 시각 장애인이었으나 망막칩을이식받았다. 망막칩의 성능이 떨어져서 작은 글씨는 읽지 못하지만,일상 생활에 큰 어려움이 없다.신문은 물론 모든 문서가 전자화되어 인공비서가 읽어준다. 가끔 종이에 쓰여진 아주 오래된 책을 보아야할 때가 있으나, 이것역시 필요하면 번역까지 해서 인공비서가 읽어준다.인공 망막칩,청각칩 및인공수족의 발전으로 장애인이 없는 사회가 됐다. 번잡한 도시를 피해 고향에 내려가 계신 부모님에게 전화를 했다.부모님은연세가 많아 행동이 부자유스럽지만,인공 가정부,간호사 겸 말벗과 함께 행복하게 사신다.미국에 있는 아내,아들,딸과도 전화한다.옛날에는 말만 통화할 수 있었다고 하지만 요즘은 서로 볼 수 있을 뿐아니라,특수 장갑과 장화,전용 옷을 입으면 가상공간에서 가족들을 만날 수도 있다.L는 가끔 아내와춤을 추거나 아들과 농구를 하기도 한다.딸은 아직 어려서,엄마가 출근한 사이에 인공 가정교사 겸 보모가 돌봐준다.인공가정교사로부터 아이의 하루 일과 중 특이사항을 보고 받고,내일의 교육 방향에 대해 토의도 한다. 이러한 21세기 사회를 가능하게 하는 인간기능시스템의 구현을 위해서는 인간의 뇌 정보처리 메커니즘에 대한 연구가 필수적이다.인간의 두뇌는 약 180억개의 신경세포와 이들을 상호 연결하는 약 100조개의 시냅스(synapse·신경세포의 자극전달부)로 구성된다.이들의 복합적인 작용이 인간의 두뇌기능을 이루게 되나,뇌의 세부적인 구조와 기능에 대해서는아직 아는 것이 많지않다. 그러나,조금 아는 것을 이용하더라도 기존의 기법에 비해 훨씬 우수한인간기능을 구현할 수 있다. 20세기 중반에 비해 후반기 50년간 인간 두뇌의구조와 기능에 대한 이해가 급격히 높아졌으며 앞으로 더욱 가속될 것이다. 뇌정보처리 메커니즘을 모방하는 인간기능시스템의 급격한 발전이 예측된다. 인간은 5종류의 감각(시각·청각·후각·미각·감각)으로부터 정보를 받아들인다.이중 시각과 청각을 통해 대부분의 정보를 얻기 때문에 인간 뇌의 4대 기능을 시각,청각,추론 및 행동으로 분류한다.공자는 “예의가 아니면 보지 말고,듣지 말고,말하지 말고,행동하지 말라”고 했는 데 여기서 ‘말’은단순한 음파가 아닌 사람의 생각까지를 포괄하므로,결국 앞의 4대 기능과 일치한다.인간기능시스템도 위의 4가지 기능을 가져야 하는데 이는 바로 인간이 제일 잘하지만 현재의 컴퓨터가 잘 하지 못하는 기능으로,인간의 뇌에 대한 이해를 통해서만 발전할 수 있다. 뇌는 ‘인간을 인간이게 하는 것’이라고 한다.인간의 두뇌는 주위 환경과반응하며 지속적인 학습을 통해 지능을 구현한다.컴퓨터의 경우 사용자가 미리 프로그램한 내용만을 처리할 수 있는 반면 인간의 두뇌는 새로운 문제에부딪치더라도 과거의 경험을 확장하는 유추 과정을 거쳐 적절한 대응을 하게된다. 어린아이는 걷지도 못하지만,스스로 여러 번의 시행착오를 거쳐 걷는방법을 배우게 된다.한 쪽 발이 갑자기 아파도,몸무게가 늘거나 줄어도 걷기위해 특별히 프로그램을 갱신하지 않는다. 이는 인간의 두뇌가 법칙이 아닌학습과 유추에 기반하기 때문이다. 인간 두뇌의 또 다른 특징은 한 개의 중앙처리장치(CPU)에 의해 제어되지않고,많은 수의 신경세포가 복합적으로 작용하는 분산시스템이란 것이다.따라서,인간 뇌의 신경세포는 계속 죽어가지만,인간의 기능이 크게 후퇴하지않게 된다.기존 컴퓨터처럼 중앙처리장치와 기억을 전담하는 메모리가 따로있는 것이 아니고,계산과 기억이 복합적으로 구성된다.이러한 뇌 기능의 특수성에 바탕해 새로운 형태의 계산구조인 신경회로망 모델이 개발됐다. 생명에 대한 이해와 정보전자 기술의 양대 축으로 21세기 과학기술은 발전하게 되고,이것이 산업혁명과 컴퓨터 혁명에 이은 ‘제 3의 혁명’,즉 뇌정보처리 혁명을 이룩하게 된다.그러나,21세기를 주도할 뇌정보처리에 기반한인간기능시스템을 로봇과 동일하게 봐서는 안된다.‘로봇’은 ‘명령에 따라일하는 자’일 뿐이다. 21세기 뇌정보처리 혁명은 멈출 수 없는 필연이다.인간기능시스템의 지원을받으며 인간답게 사는 사회.이것이 바람직한 21세기의 인류사회이다. ‘기계에게 지능을,인간에게 자유를!’. 이수영 한국과학기술원 전자전산학과 교수. ■필자 약력. ▲47세 ▲서울대 전자공학과 학사·한국과학기술원(KAIST) 석사 ▲미국 뉴욕공과대학 박사 ▲뇌과학연구센터 소장 겸 중점국가연구개발사업 뇌과학연구개발사업단장 ▲아·태 신경회로망협의회 차기회장 ▲한국과학기술원 전자전산학과 교수(sylee@ee.kaist.ac.kr). *각국 뇌연구 동향. 뇌는 생존에 필수적인 심장박동에서부터 창조적 사고까지 인간의 모든 활동을 제어한다.이같은 뇌의 기능을 이해하고 과학적으로 응용하기 위한 연구가활발하다. 뇌에 관한 연구는 치매 등 각종 뇌질환을 극복하는 데 필수적이며 사람의두뇌와 유사한 지능형 시스템의 개발 등 미래산업분야에 무한한 이용가능성을 가지고 있지만 많은 시간과 비용을 요구하는 분야다.때문에 대부분 선진국들은 이 미지의 영역을 정복하기 위해 국가적인 노력을 기울이고 있다. 미국은 부시대통령 재임 당시 의회에서 1990년대를 ‘뇌의 10년’으로 선포했고 국립보건원(NIH)에서 지속적으로 ‘인간두뇌과제’를 지원하고 있다.일본은 21세기를 ‘뇌의 세기’로 구현하기 위해 과학기술청과 통상산업성이연구비를 집중 투자하고 있다.OECD(경제협력개발기구) 거대과학 포럼은 신경정보학 연구의 촉진과 범국가적 공동연구의 필요성을 제안,지난해 1월 신경정보학 소위원회가 개최되기도 했다. 우리나라는 98년 ‘뇌연구촉진법’이 제정돼 뇌연구를 위한 기반이 조성됐다.10년 계획으로 과학기술부를 주축으로 복지부,산자부,정통부 및 교육부의5개 부처가 협력해 뇌연구개발사업을 하고 있다. 지난해에는 ‘뇌연구촉진기본계획’을 수립,오는 2007년까지 뇌이해 및 뇌정보처리 응용기술과 대표적뇌질환인 치매의 치료제를 개발한다는 목표를 세웠다. 뇌연구는 먼저 신경생물학과 인지과학적 연구를 통해 뇌의 구조와 기능을이해하는 데서 출발한다.이를 바탕으로 시청각 추론 행동 등 인간의 지적기능을 인공적으로 구현한 지능시스템을 개발한다.지난해 미국서 개발된 인간의 뇌신경망을 모방한 컴퓨터 알고리즘,청각신경과 직접 연결되는 인공 귀의언어인식능력, 큰 글씨와 물체를 식별할 수 있는 인공 눈 등이 뇌 정보처리연구의 산물이다.뇌세포의 생성과 사멸에 대한 연구를 통해 치매 등 뇌·신경질환의 예방기술과 치료제,전자회로와 신경세포를 연결하는 신경칩 기술개발도 가능하다. 우리나라의 뇌연구는 뇌정보처리 분야와 뇌의약학 분야로 나눠 추진된다.뇌정보처리는 한국과학기술원(KAIST) ‘뇌과학연구센터’(braintech.kaist.ac. kr)가,뇌의약학은 국립보건원 ‘뇌의약학연구센터’가 체계적이고 집중적인연구를 하고 있다. 함혜리기자 lotus@

◎신경전달 물질 아연 방출과정 추적/과제성공땐 치매 간질 치료 큰발전 뇌신경세포가 죽어가는 과정에서 신경전달물질인 아연(Zn)이어떤 역할을 할까.국내 의학자가 처음 시도하는 이 연구가 성공하면 뇌신경세포 사망을 예방하고,노인성 치매와 중풍,간질을 치료할 수 있는 중요한 실마리를 붙들 것으로 보여 국내외의 비상한 관심을 모으고 있다. 연구를 맡은 이는 서울 중앙병원 신경과 고재영 교수.고교수는 의사로서는 유일하게 과학기술처가 최근 발표한 ‘97 창의적 연구 진흥사업’ 지원대상자로 최종 선정돼 2000년까지 3년동안 15억원의 연구비를 받는다. 고교수의 연구테마는 시냅스 아연(Zn)이라는 신경전달물질이 뇌신경세포의 죽음에 관여하는 과정을 밝혀내는 것. 시냅스(Synapse)란 신경과 신경 사이에 있는,신경전달물질을 저장하는 장소를 말한다.여기에 있는 여러 가지 신경전달물질 가운데 아연도 고농도로축적되어 있는데 이 아연이 정상상태에서는 생리적으로 신경전달에 필수적인 역할을 하지만 시냅스에서 지나치게 방출되어 다른 신경세포로 많이 들어가면 뇌신경세포의 죽음에 관계되는 것으로 밝혀져 있다. 고교수는 85년부터 95년까지 10년동안 미국 스탠포드의대,캘리포니아대학,워싱턴대학 등에서 공부하면서 이 사실을 밝혀냈으며 이것은 전 세계 신경과 석학들이 인정하는 학설이 되었다. 고교수는 앞으로 신경전달물질인 아연이 어떠한 생리적 진행과정으로 뇌신경세포를 죽이는가를 밝히는 연구한다. 즉 시냅스안에 고농도로 저장돼 있는 아연의 방출이 뇌신경세포의 사망에 어떻게 관여하는지를 정확하게 밝혀 아연이 지나치게 방출되는 것을 막고 궁극적으로 뇌신경세포 사망을 예방하는 것이다. 고교수의 연구과제가 성공하면 뇌신경세포 사망원인 외에도 뇌의 발달과 기억력 형성의 분자적 기전 등도 정확히 알 수 있다. 이렇게 되면 뇌신경세포가 죽어 일어나는 노인성 치매나 간질,허혈성 뇌졸중 등 난치병의 예방과 치료에 획기적인 전기가 될 것으로 보인다.

◎2007년까지 시청각·음성·추론기능 집중개발/뇌과학에 9,260억원 투자… 2000년 미·일 수준 회사원 K씨는 아침 7시쯤 진한 커피향내를 맡고 잠에서 깨어났다.아내는 이미 출근한 뒤다.어제 저녁의 과음을 고려한 ‘가정부 로봇’이 끓여준 콩나물국으로 아침식사를 하고 승용차에 오른다.승용차에 달려 있는 ‘인공 운전사 겸 비서’가 오늘 일정을 말로 보고하며 첫 방문지인 공장으로 데려다 준다.퇴근후에는 아내와 함께 ‘인공 가정교사 겸 보모’로 부터 아이들의 하루 일과를 듣는다…. 현재 선진국들이 야심차게 추진중인 뇌 연구가 결실을 거둘 것으로 보이는 2010년 전후의 생활상을 그려본 것이다. 과학기술처도 오는 2007년까지 시청각·음성·추론기능을 지닌 인공뇌와 치매·뇌졸중 등의 뇌질환 치료제를 개발한다는 목표아래 내년부터 10년간 무려 9천2백60억원을 투자하는 내용의 ’뇌연구개발 기본계획’(브레인텍 21·Braintech 21)을 최근 확정했다.인류과학의 마지막 남은 영역인 뇌에 본격적으로 도전,그 신비를 벗겨냄으로써 산업혁명과컴퓨터혁명에 이은 ‘제3의 혁명’을 이뤄 보자는 것이다. ’브레인텍 21’은 우선 뇌과학 분야에서 △음성대화컴퓨터 △컴퓨터비서 △컴퓨터가정교사 및 보모 △컴퓨터 자동운전시스템 등의 초기형 인공뇌를 개발할 계획이다.뇌의약학 영역에서는 △뇌질환 유전자 치료법 △뇌질활치료제 및 예방약 △신경손상 억제기술 △시청각 장애 보조기기를 개발하게 된다.앞으로 10년동안 뇌과학연구와 뇌의약학연구에 4천7백63억원,4천4백97억원씩이 들어간다.또한 뇌연구를 체계적으로 할 수 있도록 올 안 한국과학기술연구원(KAIST)에 ‘뇌과학연구센터’,국립보건원에는 ‘뇌의약연구센터’를 문 열 계획이다. 인간의 두뇌에는 대략 1천억개의 신경세포(뉴런)가 1천개 정도씩 서로 연결된 1백조개 가량의 신경연결고리(시냅스)가 있다.인간의 뇌는 1초에 100차례의 곱셈을 병렬로 처리하는 것으로 알려져 있는데 이는 세계 최고속 수퍼컴퓨터의 1백만배의 계산 능력에 해당하는 것이다. 뇌연구는 이처럼 복잡한 뇌의 기능 및 정보처리 과정을 이해하고 이를 바탕으로 뇌질환 예방·치료기술을 개발하며 인간의 사고과정과 유사한 지능적 정보처리기술을 만드는 작업. 미국은 지난 89년 7월 상·하원의 합동 의결을 거쳐 부시대통령이 90년대를 ‘뇌의 10년’(Decade of the Brain)으로 선포한 뒤 연평균 8천5억원을 들여 활발한 연구작업을 펴오고 있다.국립보건원(NIH) 과 국립과학재단(NSF) 주도로 ‘인간 잠재력을 위한 뇌연구 10년’이란 보고서를 발간했으며 올해부터는 신경망회로와 같은 공학적 응용기술 개발에 주력하고 있다. 일본은 21세기를 ’뇌의 세기’(Century of the Brain)로 정해 97년부터 20년간 ‘뇌의 이해’‘뇌의 보호’‘뇌의 창조’에 대한 장기적인 연구를 할 계획이다.이화학연구소안의 ‘뇌과학총합연구센터’가 중심이 돼 인간기능시스템 개발과 뇌질환 극복을 목표로 삼고 있다.앞으로 20년간의 연구에 들어갈 예산은 16조원. 과기처 송옥환 연구개발조정실장은 “뇌연구 분야는 세계적으로 태동기에 있으며 국내외 격차도 비교적 적다”면서 “적절한 지원만 따라준다면 2000년 초에 미국·일본 수준을 따라 잡을수 있을 것”이라고 말했다.

◎노년기에도 뇌 성장·발달… 자극 필요/지적 활동·악기연주땐 발병률 낮아져 『뇌는 노년기에도 변화·성장한다.따라서 노망이나 뇌졸중에 안걸리려면 늙어서도 뇌를 자극하라』불과 몇년전까지만 해도 뇌의 기능과 형태는 유아기때 결정된다는 「조기형성설」이 정설로 통했다.하지만 최근들어 뇌는 나이에 구애받지 않고 사용과 비례해 성장·발달한다는 증거가 잇따라 밝혀지고 있다. 뇌에 대한 이러한 「신사고」는 지금껏 현대의학의 난제로 꼽혀온 알츠하이머(노인성치매)나 뇌졸중등의 예방및 치료 분야에 새로운 가능성을 제시해주는 것이어서 의료계의 관심을 모은다. 미국에서 발행되는 「라이프」지 7월호는 머리기사를 통해 뇌과학의 최신 연구성과를 소개하고,이를 바탕으로 노인성치매등을 미리 막을수 있는 방법등을 제시하고 있다. 보통 갓 태어난 아기의 뇌 무게는 4백g.성인의 것에 비해 30%정도이지만 뉴런수(뇌신경원)는 약 1백40억개로 성인의 뇌와 같다.그러나 세월이 흐르면서 머리를 많이 쓸수록 뉴런의 크기와 수상돌기(뉴런에서 뻗어나온 곁가지),뉴런앞 끝의 시냅스(뇌신경세포 접합부)수는 늘어난다.뉴런이 크고 수상돌기와 시냅스가 많다는 것은 두뇌활동이 그만큼 활발함을 뜻한다. 쥐를 대상으로 실험한 결과 놀이기구가 많은 환경에서 자란 쪽이 그렇지 못한 경우보다 뇌가 2.5%나 컸고 수상돌기와 시냅스의 수는 13%나 증가한 것으로 나타났다. 또 미캔터키대 노화센터 데이비드 스노든교수가 장수촌으로 유명한 미네소타 만카토수녀원의 수녀들을 연구한 결과 학력이 높고 연구에 정진하며 쉴새없이 정신 수련을 하는 쪽이 방 청소나 주방일등 단조로운 일을 하는 쪽보다 노인성치매 발병률이 훨씬 낮았으며 더 오래 살았다.이밖에 UCLA 뇌연구소 아놀드 슈벨소장이 노인의 뇌를 양전자촬영(PET)한 결과 교육수준이 높고 다양한 지적탐구활동을 많이 경험하는 사람일수록 대뇌피질과 시냅스수가 많아져 노망이나 뇌졸중에 걸릴 확률이 낮은 것으로 밝혀졌다.그는 또 늙은 쥐도 뇌를 자극하면 수상돌기와 시냅스가 새로 돋아난다는 연구결과를 내놓았다.이는 수상돌기가 시들고 시냅스수가줄어 생기는 치매도 뇌자극을 통해 얼마든지 예방할수 있음을 시사하는 것이다. 그러면 뉴런을 자극해 수상돌기와 시냅스를 늘림으로써 노인성치매로부터 자유로워질수 있는 방법은 무엇인가. 뇌과학자들은 우선 『수상돌기를 활성화하는데 「지적 모험」만큼 좋은게 없다』며 특히 평소 익숙하지 않은 분야에 적극적으로 매달릴 것을 권장했다(표 참고).즉 직업의 전문성이 강조되는 요즘 자칫 외곬에 빠질 우려가 있으므로 직업 이외의 분야에 눈을 돌려 뇌의 고른 성장·발달을 꾀하라는 지적이다.예를들어 컴퓨터프로그래머는 조각을,발레리나는 바다항해와 같은 전혀 익숙하지 않은 일을 해보는 것이 좋다.이와 관련,슈벨소장은 특히 『노년기의 뇌도 계속 변화·성장한다는 사실이 밝혀진 만큼 노인들은 너무 늦었다는 생각 말고 뇌회로를 만드는 일에 부단히 정진해야 뇌질환을 예방할수 있을 것』이라고 강조했다.

◎수직상태 로봇팔 위에 얹은 원반 균형유지/시행착오 거쳐 기계 스스로 인간기능 학습 「컴퓨터와 연결된 로봇이 스스로 50㎝가량의 가느다란 쇠막대기 팔을 수직으로 세운다.팔끝에 플라스틱 원반을 얹은 다음 꿈돌이 마스코트를 올려놓아도 흔들리지 않고 꼿꼿이 서있다.마스코트를 내리고 4개의 와인잔을 얹어도 균형을 이룬다.그 위에다 와인잔을 올려놓고 와인을 부어도 흔들림없이 수직을 유지한다」 대전엑스포 한국후지쓰관에서 선보이고 있는 뉴로(신경망)컴퓨터를 이용한 뉴로저글러쇼의 한장면. 이 쇼는 뉴로컴퓨터가 로봇팔을 수직으로 세우는 방법을 3∼4회의 시행착오를 통해 스스로 학습,수직상태를 유지하는 방법을 일목요연하게 보여주는 것.학습과정은 자전거를 처음 배울때 몇번이고 넘어지면서 배운다는데에서 쉽게 이해할수 있다. 뉴로컴퓨터는 인간의 뇌를 형성하는 신경세포와 흡사하게 설계,시행착오를 통해 인간의 학습기능을 모방할수 있는 미래형 인공지능컴퓨터이다.즉,컴퓨터가 인간과 같이 학습이나 경험을 통해 스스로 판단하는시스템이다. 인간의 대뇌는 문자나 숫자를 이해하고 계산하는 이성적이고 논리적인 좌뇌,음악이나 그림을 감상하는 비언어적이고 감정적인 우뇌로 나누어지며 1백40억개의 뇌세포(뉴런소자)로 구성돼 있다. 이 뉴런소자에는 외부의 신호가 빠져나가지 못하도록 하는 축색신경섬유 한가닥이 나와 있다.이 섬유는 여러 개로 나누어져 다른 세포들과 연결되는데,섬유의 끝과 각 세포체의 결합을 시냅스결합이라 한다.시냅스결합에는 세포체를 흥분시키기도 하고 억제하기도 하며,세포체의 자극강도는 결합의 강도에 따라 다르다.이때 외부로부터 들어온 자극신호량이 일정(임계)치를 넘으면 뇌세포로부터 신호가 보내져 이 축색신경섬유를 거쳐 다른 세포에 전해진다.이 자극신호가 신경섬유에서 생기면 네트워크 사이를 왔다갔다 함으로써 생각하기도 하고 몸을 움직이도록 해 인간다운 행동으로 나타나게 한다.