퍼온곳 : 전자신문 etnews(17. 3.11)

뉴런들 서로 협력해 단기기억 저장하고 검색

우리 두뇌에 있는 신경 세포들(뉴런들)은, 전에 생각했던 개별 솔로 가수처럼 노래하는 것이 아니라, 조화롭게 협력해 단기 기억(short-term memory)을 저장하고 검색한다는 사실이 밝혀졌는데, 바로 캐나다 웨스턴온타리오대(University of Western Ontario)의 과학자들이다. 이번 연구의 의미는 치매(dementia)나 다른 뇌 질환 환자들을 이해하고 치료하는데 기여할 것으로 기대하고 있다(Science Daily, 6 Mar 2017).

연구의 방향은 수십 년간 가정했던, 뉴런 하나가 독자적으로 우리의 기억에 정보를 저장할까에 집중되고 있다. 마티네즈-트루질로(Martinez-Trujillo) 교수는 “따라서 전에 생각했듯이, 개인적으로 정보를 엔코딩하지 않는 뉴런들은 쓸모가 없다고 생각했던 뉴런들까지, 단기 기억을 저장하고 검색할 때는 다 같이 협력하여 하나의 목적을 이루고 있다”라고 말했다.

뉴런들이 다 같이 일을 한다는 것은 두뇌에 있는 기억의 수행 기능을 증가시킬 수도 있고 저하시킬 수도 있는 두뇌의 회로를 이해하는데 큰 도움을 줄 것이다. 더 나아가 알츠하이머병(Alzheimer disease), 정신분열증(schizophrenia), 자폐증(autism), 우울증(depression), 주의결핍증(attention deficit disorder) 등 단기 기억의 문제로 발생하는 두뇌-건강 문제들을 어떻게 다루어야 하는지 인사이트를 줄 것으로 기대하고 있다.

작동하는 단기 기억은 우리 모두가 필요한 일련의 비트 정보들(bits of information)을 배우고 유지시키고 불러오는 능력이다. 예를 들어, 장바구니 리스트와 운전 방향 등이다. 이 단기 기억에 문제가 발생하면 각종 뇌-질환이나 마음 질환 등을 빠르게 악화시킬 수 있다.

과거에는 뉴런 하나가 단독으로 기억에 참여한다고 생각했다. 마치 많은 사람들이 큰 방에서 노래를 부를 때 서로 다른 리듬으로 각자가 불러대, 외부에 있는 사람들은 무슨 노래를 부르고 있는지 해독하기가 어려운 것과 같다고 생각했다. 그러나 이번 연구는 뉴런 다발의 많은 뉴런들은 같은 노래책을 펴고, 같은 화음(코드)을 생성하여 기억의 집합적인 소리를 강화하기 위해 다같이 노래를 부른다는 것이다.

연구원들은 신경보철기술(neural prosthetic technology)인 마이크로칩을 이식해 많은 뉴런들을 동시에 들을 수 있었는데, 많은 뉴런들의 활동들 사이에 상관관계들을 찾아냈다. 마티네즈-트루질로(Martinez-Trujillo) 교수는 “그 같은 합창단 비유(same choir analogy)를 사용하여, 여러분들은 서로 관련 있는 하나의 리듬(a rhythm), 하나의 곡(a tune) 및 코드들(chords)을 가진 몇몇 소리들을 인식 할 수 있다. 간단히 말하면 이것이 바로 단기 기억들이다”라고 말했다.

이번 발견의 파급효과(ramifications)는 바로 마이크로 칩, 브레인 칩, 브레인 회로나 광유전자극(optogenetic stimulation), 두뇌자극(brain stimulation) 기술의 진보가 일어날 것으로 기대하고 있는데, 아직까지는 수십~200 개 정도의 뉴런들을 대상으로 연구가 진행 중이고, 그것도 한 개의 뉴런에 칩을 하나씩 이식해 연구를 하다 보니 한계가 있는 것이다. 기억의 저장과 검색에 동원되어 다 같이 조화롭게 협력하는 모든 뉴런들을 대상으로 동시에 연구해야 뇌 질환의 혁명을 주도할 수가 있을 것이다. [정리 김들풀 기자 itnews@itnews.or.kr]

    차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자

아스팩미래기술경영연구소(주) 대표, 국가과학기술심의회 ICT융합전문위원회 전문위원, 국토교통부 자율주행차 융복합미래포럼 비즈니스분과 위원, 전자정부 민관협력포럼 위원, 국제미래학회 과학기술위원장

2017년 3월 11일