｜도쿄 이춘규특파원｜뇌의 정보를 읽어 사람이 원하는 대로 가위바위보를 하는 로봇이 첫 개발됐다고 일본 언론이 25일 보도했다. 일본 국제전기통신기초기술연구소(ATR)와 혼다 연구팀이 공동개발한 이 로봇은 사람이 가위바위보를 하면 각각 나타나는 뇌혈류 변화를 기능적자기공명단층촬영(fMRI), 컴퓨터에서 해석해 로봇에 전달하게 된다. 연구팀은 반복된 실험에서 로봇이 사람의 생각을 90% 정도 정확하게 맞혔다고 밝혔다. 이 기술을 응용하면 뇌에서 나오는 신호만으로 원하는 대로 움직이는 중증 신체장애자용 전동휠체어 등의 개발이 가능할 것으로 기대된다.연구팀은 1년 이내에 사람이 손을 움직이지 않아도 생각한 대로 로봇손이 움직이도록 하는 기술을 개발한 뒤 뇌정보를 읽는 장치를 모자 크기로 소형화하는 과정을 거쳐 8∼10년 내에 실용화한다는 목표를 세웠다.taein@seoul.co.kr

‘한국의 기술, 뇌의 비밀을 밝힌다.’ 가천의과학대 뇌과학연구소가 영상진단기기 분야의 세계적 권위자인 조장희 박사를 소장으로 초빙한 가운데 20일 인천길병원내 연구소에서 개원식을 갖고 차세대 영상진단장비인 ‘퓨전영상시스템(PET-MRI Hybrid System)’개발에 본격 착수했다.●늦어도 2008년까지 시제품 만들 계획 노벨 생리·의학상 수상에 근접한 학자로 평가받는 조장희 박사는 개원식에서 “인간의 뇌를 손금처럼 들여다 볼 수 있는 퓨전영상시스템 시제품을 늦어도 2008년까지는 만들어낼 것이며, 그럴 경우 2009년부터는 본격적인 양산체제에 들어가 뇌과학의 새 장을 열게 될 것”이라고 선언했다. 실제로 퓨전영상시스템이 개발되면 각종 두경부암은 물론 치매, 알츠하이머, 파킨슨병 등 신경·정신질환은 물론 뇌졸중, 뇌경색 등 뇌에서 발생하는 모든 질환을 발병 전에 파악해 예방할 수 있는 것은 물론 암 치료에 따른 약물의 효과도 구체적으로 검증할 수 있게 된다고 한다. 지금까지 난치성 질환으로 분류돼 온 각종 뇌질환 정복에 획기적인 진전이 될 것으로 평가되고 있다. 개원식에서 연구소측은 핵심 연구과제로 선정, 개발하기로 한 퓨전영상시스템의 1차 성과인 뇌의 심층 사진을 세계 최초로 일반에 공개, 초고해상도의 퓨전영상시스템 개발 가능성을 국내·외에 확인시켜 주었다. 이 사진은 국내 병원에서 널리 쓰이는 저해상도 MRI(1.5T)가 포착하지 못하는 뇌 표면의 7겹 잔주름과 뇌속 미세혈관, 뇌간의 작은 구조들까지 상세하게 잡아내고 있다.7겹으로 층을 이루고 있으며, 겹마다 기능이 다른 인간 뇌의 피층을 영상으로 들여다보는 것은 뇌과학 분야의 오랜 숙원이었다. 연구소측은 저해상도 MRI(1.5T)와 PET(양전자 단층촬영)의 첨단 기종인 HRRT를 이용해 합성한 퓨전영상(동영상)도 공개해 관심을 모았다. 초고해상도의 이 퓨전영상은 뇌질환의 원인을 유전학적 수준, 즉 분자 게놈영상으로 분석해 각종 뇌질환 발병 전에 징후를 파악할 수 있을 것으로 기대되고 있다.●獨 지멘스와 지적재산권 협약 연구소측은 조 박사의 연구를 지원하기 위해 단일 연구과제로는 세계 최대인 640억원의 자금을 배정했으며, 최근에는 연구의 필수 장비인 초고해상도 MRI(7.0T)를 설치하기도 했다. 이 기기는 독일 마그데버대학, 미국 하버드대학 등 세계 4곳에만 설치돼 있으며,HRRT는 독일 막스플랑크대 등 7곳에만 설치된 고가의 첨단 의료장비이다. 연구소는 앞서 세계적인 의료장비회사인 독일의 지멘스 메디컬과 퓨전영상시스템에 대한 지적재산권 공동소유 협약을 체결했으며, 이날 ‘지멘스 첨단영상기기 연구센터’로 지정되기도 했다. 한편, 이날 개원식 후에는 서울롯데호텔에서 PET를 개발한 조 박사를 비롯,1991년 노벨화학상 수상자인 리처드 언스트 교수,fMRI 개발자인 일본의 세이지 오가와 박사 등 세계적 뇌영상학자 등이 참석한 가운데 뇌영상 관련 세미나도 있었다.심재억기자 jeshim@seoul.co.kr

미국 중서부 초원에 사는 초원들쥐(vole)는 일부일처제를 유지하며 정절을 지키고 사는 몇 안되는 포유류 가운데 하나다. 그런데 한 신경내분비학자가 이들 뇌 속의 옥시토신이란 물질을 차단했더니 들쥐들은 즉시 무차별적인 짝짓기를 시작했다. 이를 사람에게 적용하면 어떻게 될까. 무엇이 정절을 강요하는 것일까. 학자들은 실험을 거듭한 끝에 옥시토신이 사회적 기억형성에 관여한다는 사실을 밝혀냈다. 미국의 과학저술가 스티븐 존슨이 쓴 ‘굿바이 프로이트’(이한음 옮김, 웅진지식하우스 펴냄)는 최근 쏟아져나오는 이같은 뇌과학적 성과의 최전선을 흥미로운 사례를 통해 살핀 책이다. 인간의 마음에 대해 프로이트 심리학이 누려왔던 독점권은 이미 깨어진 지 오래다. 우리는 심리학에서 얻지 못하는 해답을 뇌과학에서 찾는 그런 시대에 살고 있다. 인간의 마음을 ‘뇌’라는 생리적 실체로 파악하는 최신 뇌과학은 인간의 행동, 감정, 심리에 대해 심리학이 설명할 수 없었던 새로운 사실들을 밝혀내고 있다. 저자는 ‘사랑과 섹스의 배후에는 무엇이 있을까’ 같은 일상의 호기심에서 출발해 최신 뇌영상 기술, 프로이트와 다른 길을 걸어온 인접 학문(진화심리학, 신경화학, 생리학)이 이뤄낸 최신 연구 성과들을 소개한다. 수백만 달러짜리 기능적 자기공명영상(fMRI) 장비로 자신의 뇌를 스캔하고 뇌과학 연구자들을 만나 그들의 혁신적인 실험에 자신의 머리를 맡긴 색다른 경험담도 들려줘 눈길을 끈다. 프로이트의 권위가 날로 빛을 잃어가는 반면 인간을 이해하는 대안으로 뇌과학은 뜨고 있는 것이 오늘의 현실이기에 더욱 관심이 가는 책이다.1만 3000원. 김종면기자 jmkim@seoul.co.kr

인간의 지능 차이와 연관이 있는 뇌 부위가 국내 연구진에 의해 처음으로 드러났다. 서울대 생명과학부 이건호 교수팀은 8일 ‘기능적 자기공명 영상기술’(fMRI)을 이용, 사람의 지능 발현에 중추적 기능을 담당하는 뇌 부위가 대뇌피질의 일부인 후두정엽이라는 사실을 규명했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 이 분야 국제학술지인 ‘뉴로이미지’ 인터넷판에 게재됐다. 연구팀은 지능지수(IQ)가 상위 1% 이내(IQ 140 이상)에 속하는 실험집단과 IQ가 30∼70% 사이(IQ 100∼110)인 대조군 등 2개 집단 50명을 대상으로 다양한 지능과제를 수행토록 하면서 이들의 뇌 활동을 영상기술로 분석했다. 그 결과 후두정엽 부위의 활성도가 개인의 지능지수와 높은 상관관계를 가진다는 사실을 규명한 것이다. 이 교수는 “지난 2년간 실험에서 지능이 높은 학생들은 일반적인 학생들보다 후두정엽의 활동이 50∼100% 정도 활발한 것으로 나타났다.”면서 “그동안 지능과 관련이 있는 뇌 부위는 알려졌으나, 개인별 지능차와 연관이 있는 뇌 부위를 찾아낸 것은 이번이 처음”이라고 설명했다. 지금까지 사람의 지능은 ‘유동성 지능’과 ‘결정성 지능’ 두 가지로 구분돼 왔다. 이중 논리적 추론 기능으로 대표되는 유동성 지능은 타고나는 측면이 강해 생물학적 지능으로도 불리며 성인이 된 이후 차츰 떨어지게 된다. 반면 언어능력 같은 결정성 지능은 교육·문화적 환경에 의해 크게 좌우되며 나이가 들수록 향상된다. 이 교수는 “이번 뇌 영상연구는 유동성 지능과 관련된 뇌의 기능적인 측면을 분석한 것”이라면서 “구조적인 차이에 대한 연구를 진행할 계획”이라고 말했다. 뇌의 기능적·구조적 차원에서 지능에 대한 연구가 발전할 경우 교육현장에서 학생들의 인지기능을 향상시킬 수 있는 학습법을 마련할 수 있을 뿐 아니라, 영재 조기발굴에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또 휴머노이드 로봇 등 각종 지능형시스템 개발에도 이용될 전망이다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

◎미 예일대·펜실베이니아대 첨단장비 활용개가/세이워츠 박사/“운율 맞출때 남­왼쪽뇌 여­좌우뇌 활동”/거 교수팀/“휴식땐 남자만 측뇌변연계 움직임 확인” 남자와 여자는 왜 생각이 다른가.그리고 왜 다르게 반응하고 행동하는가. 일반적으로 여자들은 언어구사 능력이 뛰어난 반면 남자들의 경우 궁지에 몰려서도 그럴듯한 변명조차 제대로 하지 못하는 경향이 있다. 또 여자들은 슬픔을 생각할 때 두뇌활동이 더 활발해지는데 비해 남자들은 수학문제를 풀 때 뇌 운동이 더 왕성해진다는 것이 보편적인 생각. 이러한 남녀의 두뇌차이는 지금까지 통념으로만 알려져 있을 뿐 이를 구체적으로 입증하지는 못했다. 그러나 최근들어 뇌가 사물을 인지하고 기억하는 순간의 모습을 포착하는 기능적 자기공명 촬영법(FMRI)등 첨단 진단장비가 속속 등장하면서 남녀간 두뇌의 실제 기능상 차이점을 직접 확인할 수 있게 됐다. 과학전문지 「사이언스」와 「네이처」,시사주간지 「뉴스위크」는 최근 이와 관련한 실험결과를 잇달아 소개해 눈길을 끌고 있다.미국 예일대 의대 세이위츠박사 부부는 지난 2월 남자와 여자가 운율을 맞출 때 각각 다른 뇌를 사용한다는 사실을 처음으로 확인,「네이처」에 발표했다. 연구팀이 남녀 19명에게 무의미한 단어들을 두개의 스크린에 비추면서 서로 운율이 맞는지를 판단토록 한 결과 남자는 모두가 왼쪽 눈썹 뒤에 있는 좌측 하전두회의 한 부위가 활발한 움직임을 나타낸 반면 여자의 경우 19명중 11명이 좌측 뇌부위 외에 우측 눈썹 뒷부분까지 함께 활동을 보였다는 것이다. 뇌의 왼쪽이 언어를 관장하는데 비해 오른쪽은 감정에 관여한다는 것은 이미 알려진 사실.연구팀은 이를 토대로 여자가 언어능력이 뛰어난 것도 어쩌면 단어를 구사할 때 이성(좌뇌)뿐 아니라 감정(우뇌)도 활용하기 때문일지도 모른다고 조심스런 결론을 내리고 있다. 이에 앞서 지난 1월 펜실베이니아대 루벤 C 거 교수팀은 뇌가 활동하지 않을때도 남녀간에 큰 차이를 나타낸다는 실험 결과를 「사이언스」에 발표했다. 연구팀은 남자 37명과 여자 24명으로 하여금 조용하고 조명을 약간 어둡게한 상태에서 아무것도 생각하지 말도록 한 뒤 양전자 방사단층 X선촬영법(PET)로 남녀 두뇌의 기능상의 차이점을 비교했다. 실험 대상자들에게 「머리를 비운채」 편안한 마음으로 쉬도록 하면서 두뇌의 활동상태를 촬영한 결과 남자의 경우 측뇌변연계가 움직임을 보였다.이 부위는 싸움등 다분히 노골적인 감정표현을 관장하는,뇌부위 가운데 가장 진화가 이뤄지지 않은 곳이다.이와 달리 여자의 경우 대부분 뇌가 활동하지 않을 때 후대상회의 신경계가 활발한 움직임을 보였다.후대상회는 포유류의 뇌에서만 발견되는 진화된 부위로 알려지고 있다. 연구팀은 따라서 『사람의 뇌란 쉬고 있다고 해서 「아무것도 생각하지 않는 것」은 거의 불가능하다』고 전제하고 『남자의 경우 공격성을 다스리는 뇌가 항상 깨어 있다면 여자에 비해 더 폭력적인 이유도 바로 이런 점 때문일 것』이라고 말했다.