한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)이 사람 뇌가 가진 정보전달 제어 구조를 세계에서 처음으로 규명했다. 이번 연구를 고도화 하면 뇌 질환 연구나 치료, 새로운 인공지능(AI) 구현에 새로운 전기를 마련할 수 있을 전망이다.
KAIST는 조광현 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 생명공학기술(BT) 정보기술을 융합한 '시스템생물학'을 활용해 뇌 연결 네트워크에 내재된 체계를 밝혀냈다고 10일 밝혔다.
사람 뇌는 각 영역 간 복잡한 연결과 상호작용으로 인지기능을 발휘한다. 정보 전달과 이를 제어하는 체계를 파악해야 뇌 인지기능이 가진 수수께끼를 풀 수 있다. 세계에서도 이를 다루는 '커넥톰' 연구에 힘쓰고 있지만 아직 구체적인 원리 규명은 어려웠다.
연구팀은 '미국 국립보건원(NH) 휴먼 커넥톰 프로젝트'에서 제공받은 뇌 영상 이미지 데이터를 활용해 뇌 정보전달 제어 구조를 살폈다.
이 결과로 사람 뇌가 독특한 '분산·중첩 제어구조'를 갖는다는 것을 확인했다. 이는 기능 영역일부는 겹쳐있고, 또 다른 일부는 떨어져 있어 동시에 두 가지 성질을 보이는 것을 뜻한다. 도로망이나 통신망, 소셜네트워크 등 다른 네트워크 구조는 대부분 특성 하나만을 보인다.
연구팀은 사람의 이런 뇌 제어구조가 분산과 중첩 시 얻을 수 있는 각기 장점을 모두 가진 다고 설명했다. 강인함과 효율성을 동시에 얻을 수 있다는 것이다. 기능이 중첩돼 있으면 어느 한 부분이 외부 자극으로 제 기능을 다하지 못해도 다른 영역이 이를 대체할 수 있다. 기능이 분리되면 마치 멀티코어 CPU처럼 효율적인 임무 수행이 가능하다.
연구팀은 이번 연구를 기반으로 뇌를 한 층 더 깊이 알 수 있게 됐다고 밝혔다. 컴퓨터 과학에 적용, 새로운 AI 기술도 개발할 수 있다.
조광현 교수는 “이번 연구는 지금까지 알려지지 않은 뇌 제어구조를 밝힌 것”이ㅏ며 “시스템생물학 연구로 브레인 네트워크 진화 설계원리를 찾아내, 뇌 동작 원리를 파악하는 가능성을 제시했다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
