우주보다 무한한 가능성 지닌 인간의 뇌를 탐구하다

우주보다 무한한 가능성 지닌 인간의 뇌를 탐구하다

과학 선진국으로 도약하는 대한민국의 중추적 역할 담당

2013.04.10 (수) 15:55:54[178호]
송재호 이사 (aigtrust@hanmail.net)

거대한 우주의 신비만큼 인간이 만들어가는 세계는 실로 놀랍다. 세상을 발전시켜온 인간의 가능성의 비밀은 뇌에 숨어있다. 무한한 창조력을 가진 뇌의 신비를 밝히고자하는 뇌과학 연구는 인간의 정체성의 규명은 물론 생명의 비밀을 밝히는 열쇠를 가지고 있다. 고도의 지적인 인지활동을 총괄하는 소우주라 불리는 복잡한 조직체인 뇌. 그 무한한 세계의 문을 본격 적으로 두드린 서울대학교 뇌인지과학과 사업단(이상훈 교수/이하 사업단)은 WCU사업으로 국내 최초 정규학과를 개설해 뇌인지과학 분야가 확고히 자리매김 할 수 있도록 노력하고 있다.

뇌인지과학 전공은 그동안 국내 대학들이 협동과정이나 센터 형태로 운영해왔을 뿐 실제 정규학과로는 존재하지 않았다. 이에 서울대학교는 최초로 뇌인지과학과를 설립해 뇌인지과학 분야를 주도적으로 이끌고 있다.
이상훈 교수는 “인지신경과학은 인지기능과 관련된 마음과 행동의 생물학적 메커니즘 및 시스템을 규명하는 과학, 뇌와 행동을 연결하는 과학, 마음의 생물학이다”라고 소개하며 “뇌인지과학은 미래 융합기술의 핵심 축으로 인지과학, 인지심리학, 생물학, 신경과학들을 주제 및 방법적 측면 모두에서 이어주는 교량구실을 한다”고 설명했다.

미래의 과학과 산업을 주도하게 될 첨단산업기술은 인간을 더욱 인간답게 해주는 인간 본위의 기술이며, 첨단 산업기술의 발전을 위해서는 인지기능 및 정신 현상의 원리와 기전 이해는 필수적인 요소다. 이러한 인간의 고위 인지기능 및 정신현상을 이해하고 인간의 고위기능의 장애를 보이는 정신질환 등의 중요한 연구를 수행하기 위해 2009년 WCU 사업에 선정되며 뇌인지과학과가 창설된 것이다.

‘뇌-마음 연결 전략’ 마음, 행동, 뇌의 연결고리를 풀다
사업단의 연구목표는 생물학적, 행동학적, 계산적 방법 등 다양한 방법을 사용해 마음, 뇌, 그리고 행동이 서로 어떻게 연결되는 지를 이해하는 것이다. 즉 인간과 동물을 대상으로 연구해 핵심 인지능력 및 정서 작용과 뇌의 여러 수준에 걸쳐 벌어지는 신경활동을 연결하는 것이다.
이 교수는 “사업단은 마음, 행동, 뇌에서 벌어지는 사건을 연결하기 위해 ‘뇌-마음 연결 전략’이라는 연구전략을 세웠다. 인간의 주요 인지적 기능들과 뇌의 메커니즘을 포괄하면서도 중요한 표적 인지와 뇌 메커니즘을 연구 대상으로 결정하고 여러 수준에 걸쳐 신경활동 및 구조를 수량화 하는 뉴로메트릭 기법과 작동하는 마음을 숫자로 포착하는 싸이코메트릭 기법을 결합해 뇌 활동 및 구조를 마음 사이에 연결고리를 만드는 전략이다. 이 전략을 효과적으로 구사하기 위해 5명의 국내학자들과 7명의 해외학자들은 3가지 코어 리서치 유닛으로 팀을 형성해 연구 활동을 펼치고 있다”라고 전했다.

이러한 연구를 통해 사업단이 추구하는 목표는 미래과학의 중심, 다학제 간 융합의 중심으로 부상하는 뇌인지과학 분야에서 큰 영향력을 가지고 동료과학자 커뮤니티를 이끄는 우수한 연구를 하는 베이스캠프를 차리는 것이다. 이 베이스캠프의 역할은 다양하다. 첫째, 연구자들에게 완벽한 연구 여건을 마련하고 보장해 주어 창조적 발견을 가능하게 하는 것, 둘째, 학생들과 신진연구진을 독립적인 생각을 갖춘 과학자로서 필요한 지식과 능력을 갖추도록 하며, 지적 자극을 제공해 과학하는 재미를 알고 열정이 있는 미래의 연구자로 성장시키는 것이다. 이를 위해 교수진들에게 적극적으로 연구 지원을 제공하며 영향력있는 연구를 하도록 연구 중심의 학과를 만들고 학생들에게 최적의 지식과 정보 및 훈련의 기회를 제공하는 교과과정과 연구지도 방안을 제공하고 있다.

이 교수는 “뇌인지과학과의 교육목표는 학생들이 미래에 자신의 연구영역을 스스로 개척해 세계적 수준의 연구를 수행하는 과학자로 성장하는 데 있다. 과학적 문제를 자신의 언어로 사고할 수 있는 독립성과 데이터를 분석할 수 있는 능력과 기술, 미래에 동료 연구자나 학생들을 지도하며 실험실을 운영할 수 있는 능력을 배양하고 있다”고 설명했다.

우수 연구인력 배출해 세계적 수준 기관으로 자리 잡을 것
대학은 물론 각 국가들 사이에서 학문 간의 경계를 허물고 융합적 연구를 통해 창의적 결과를 도출해 경쟁력을 높이려는 노력이 활발하다. 미국은 2002년 나노, 바이오, 정보, 인지의 4가지 기술 융복합 연구를 국가 전략으로 천명한 바 있으며 유럽연합은 2004년부터 NBIC에 철학과 인류학 등 인문학을 접목해 유럽연합(EU) 국가들의 연구 경쟁력을 강화하려는 대대적 프로젝트를 시작했다. 우리나라도 지난 2009년 정부가 융합연구를 국가과학 기술발전 6대 전략 중 하나로 명시하며 미래 한국의 비전을 제시했다. 이에 뇌인지과학 분야도 과학과 인문학 등을 결합한 연구를 통해 시너지 효과를 내고 있다.

뇌인지과학과 창설 당시 함께한 12명의 교수진은 전공이 모두 달랐다. 분자생물학, 계산신경과학, 계산신경해부학, 동물전기생리학, 임상신경학, 심리학, 생명과학, 정신의학, 생리학, 핵의학 등이 그것이다. 단과대학을 방불케 할 정도의 학문의 경계를 탈피한 이들은 전공뿐 아니라 국적도 다양하다. 명실 공히 서울대학교에서 가장 새롭고 젊은 뇌인지과학과는 서울대학교가 나아갈 방향을 제시하고 있다. 세계 과학계의 새로운 흐름을 적용하고 선두그룹으로 발전하기 위한 질적 성장의 방법을 제시하고 있는 것이다. 이는 연구방식에서도 드러난다. 뇌인지과학과 교수진은 공동연구와 개별연구가 조화를 이루도록 커리큘럼을 짠다. 다소 복잡해 보일 수 있으나 본질은 여러 학문을 창의적으로 융합하는 동시에 각자 수월성이 있는 분야를 파고들게 하는 방식이다. 이런 노력에 호응해 서울대학교는 고가의 첨단 장비를 구비하고 연구 전용 뇌영상 센터를 세우는 등 적극적으로 지원하고 있다.

 

융합적 연구의 성과물 꾸준히 발생해
뇌인지과학과 교원들은 Nature, Science를 포함한 high impact factor 저널들에 활발히 논문을 게재하고, 국내교원과 해외교원의 적극적 공동연구로 성과물들을 발생시키고 있다. 2011년에는 신경생물학계의 저명한 학술지인 Nature Neuroscience에 ‘생쥐의 해마에서 PI3Kγ가 시냅스 가소성 (synaptic plasticity), 특히 장기 저하가(Long-term depression, LTD)중요한 역할을 한다’는 것을 보고했고 2012년 Neuron에는 JAK/STAT pathway가 역시 쥐의 해마에서의 장기 저하에 대해 중요한 역할을 한다는 연구결과를 보고했다.

이 교수는 “뇌인지과학과 소속 국내 및 해외학자 간의 심도 깊은 논의와 꾸준한 공동 연구가 이러한 연구 성과를 창출할 수 있는 토대가 되었다”라며 “더불어 사업단이 가진 비전은 뇌인지과학과가 동 분야의 우수한 연구 인력을 배출해 세계적 수준의 연구를 선도하는 기관으로 자리 잡는 것이다. 구체적으로는 한국 국적의 해외 인력뿐만 아니라 외국 국적의 우수한 학생들을 유치해 WCU 프로그램이 추구하는 세계적 위상의 연구, 교육기관으로 자리 잡기 위해 총력을 기울일 것이다”라며 각오를 전했다.
사업단의 이러한 노력을 통해 한국 내에서 뇌인지과학 분야가 자생력을 지님은 물론 세계적으로 선도하는 국가로 성장하는 데 주도적 역할을 할 것으로 기대된다.