뇌연구원, 시각 뇌지도 제작 첫걸음 뗐다

시각을 이해하는 뇌의 비밀을 찾기 위한 첫 성과가 한국뇌연구원(이하 뇌연구원)에서 나왔다.

눈의 망막과 뇌를 연결하는 신경세포인 신경절세포의 유형을 확인하고 이를 검증해낸 것이다. 이를 통해 앞으로 시각 뇌지도 제작의 첫걸음을 내딛게 됐고, 녹내장 등 시각 질환의 원인을 파헤치는 데도 도움이 될 것으로 기대된다.

뇌연구원은 김진섭 뇌연구원 책임연구원과 세바스찬 승 교수(미국 프린스턴대·한국명 승현준) 연구팀이 망막에서 눈과 뇌를 연결하는 47종의 '시각 채널'을 확인했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제적인 학술지 셀(Cell)에 한국시간 이날 오전 3시에 게재됐다. 망막은 안구의 뒤를 감싸는 신경세포 조직으로, 이번 성과는 '보는 뇌의 비밀'을 풀기 위한 첫 단추를 끼웠다는 데 의미가 있다.

뇌는 약 870억 개의 신경세포(뉴런)로 구성되어 있는데 신경세포에는 여러 유형이 있으며 유형마다 모양과 역할이 다르다. 특히 망막과 뇌를 연결하는 신경절세포는 움직임과 외곽선 등 다른 종류의 시각 정보를 모아서 보내고, 뇌는 각 정보를 재조합해 보는 장면을 이해한다. 이 때문에 망막 신경세포의 유형과 역할을 알아내는 것은 '본다는 것'의 비밀을 풀려면 중요한 과정이다.

연구팀은 생쥐의 망막을 전자현미경으로 찍은 초고해상도 3차원 영상을 분석해 찾아낸 396개의 신경절세포를 구조에 따라 47가지 유형으로 분류했다. 이 중 6가지는 처음 발견되었으며, 이 목록은 현재까지 발표된 연구 중 가장 완전한 것으로 평가받는다.

연구팀은 온라인 가상 전시관(museum.eyewire.org)을 만든 뒤 이번 연구 성과를 공개해 누구나 무료로 관람할 수 있게 해 향후 다른 연구자들이 활용할 수 있도록 했다. 전시관에서는 개별 신경세포의 3차원 구조와 시각 자극에 대한 반응도를 대화형 인터페이스를 통해 확인할 수 있다.

김진섭 책임연구원은 "이번 연구는 시각뿐만 아니라 사고와 인지 등 뇌가 작동하는 원리를 밝혀내기 위한 첫걸음"이라며 "신경절세포가 죽어 시력을 잃는 병인 녹내장 등 시각 질환의 근본 원인을 찾아내는 연구에도 도움이 될 것"이라고 밝혔다.

뇌연구원 연구팀은 앞으로 3차원 전자현미경을 이용해 소뇌와 대뇌의 신경세포 연결 지도(뇌지도)를 만들고 뇌의 정보처리 과정과 작동원리를 밝혀내는 연구를 할 계획이다.