분야
hwp뇌과학의 미래는 어떤 방향으로 진행될까요?
차 례
1.
서론
2.
본론
(1) 현대 뇌 과학의 모습
(2) 뇌 과학의 미래와 발전 영역
(3) 한국의 뇌 과학 연구와 시사점
3.
결론
1. 서론
뇌는 인간의 가장 중요한 신체 부위이자 현대 과학기술도 정복하지 못한 미지의 영역이자 최후의 영역이다. 뇌 연구는 인간의 건강과 행복한 삶을 위하여 정복해야 할 가장 어려운 문제라고 할 수 있다. 뇌와 관련된 연구는 뇌 과학이나 뇌 의약학, 뇌 공학과 관련된 연구를 의미한다. 뇌를 연구하는 것은 인간의 정신이나 의식, 마음과 관련된 근본적인 문제에 대한 해답을 얻기 위해 시작된 것으로서, 뇌의 구조와 발달 그리고 뉴런(신경세포)의 화학적이고 전기적인 현상, 뉴런 간의 상호작용 등에 관한 연구가 그 대상이 된다. 뇌 연구의 역사는 그리스 시대까지 거슬러 올라간다. 인간의 정신이 뇌에 속한다고 여겼지만, 이론으로만 존재했을 뿐 실증적인 모델은 개발하지 않았다. 하지만 르네상스 시대에 들어 실제로 인체를 해부함으로써 뇌의 해부도가 만들어지게 되었으며, 16세기 말 프랑스의 학자 데카르트에 의해 뇌의 과학적 연구와 해석이 시작되었다고 할 수 있다. 이후 뇌 연구는 꾸준한 발전을 거쳐 18세기에는 갈바니(Galvani)에 의해 생체 전기현상을 발견하였는데, 그는 뇌에서 전기가 발생하여 동물의 근육에 흘러 들어감으로써 근육이 움직인다는 동물전기의 존재를 주장하였다. 1875년 영국 생리학자인 리차드 케이튼(Richard Caton)에 의해 뇌의 전기적 현상이 최초로 발견되었으며, 갈바노미터를 이용해 동물의 뇌에서 전류를 검출했다. 이후, 전기가 신경을 통해 전달되어 근육을 움직인다는 사실이 밝혀졌다. 하지만 인간의 뇌가 약 천억 개의 뉴런으로 구성되어 있다는 것은 20세기 초에 와서야 발견되었다. 뇌의 기본 요소인 뉴런의 동작에 관한 연구는 20세기 중반에 접어들면서 성과를 얻을 수 있었는데, 미소전극의 발명으로 각 뉴런의 전기현상을 직접 관측할 수 있다. 하지만 개별 뉴런의 동작을 알아낸 것과 복잡한 회로망으로 연결된 뇌의 원리를 아는 것은 별개의 문제로써 그 원리를 밝히기에는 한계가 있었다. 1970년대에 들어서 뇌의 전달 물질에 관한 연구가 활발하게 이루어졌는데, 뇌는 정보를 모아 전기 펄스를 통해 다음 뉴런에 전달하는 전기적인 회로망이며 이 전달 과정에서 수십 가지의 다양한 화학물질이 사용된다는 것을 밝혀냈다. 즉, 뇌는 전기적인 정보처리를 함과 동시에 화학적인 정보도 처리한다는 것이다. 또 다른 사실은 연구는 뇌는 유전자로 인해 정해진 것이지만 생물의 삶 속에서 환경과의 상호작용을 통해 구조를 바꿀 수 있는 유연한 가변 시스템이라는 것이다. 변화하는 환경 속에서 살아남기 위한 본능으로서 뇌의 가변성은 몹시 중요한 요소라고 할 수 있다. 이는 무작위로 변하는 것이 아니라 인간이 외부 환경으로부터 여러 가지 지각 정보를 습득하고 처리하여 목적에 맞도록 변화하는 것이다. 20세기에 들어서 급격하게 발전한 뇌 연구는 다른 여러 학문의 발전과도 관련이 있지만, 여전히 미지의 영역으로 남아 있는 부분이 많다. 실험적 측정에 의한 뇌 연구가 진행되어야 하지만 뇌를 절개하지 않고 시행되는 실험이 쉽지 않기 때문이다. 뇌를 절개하지 않고 뇌를 연구할 수 있는 방법은 신경전류에 의한 전위를 검출하는 뇌파, 신경 전류에 의한 자기장 검출, 감마선 검출을 이용한 영상화(PET), 산소소모량의 영상화(MRI)가 전부이다. 이는 모두 사고 과정에 따른 뇌 신경의 위치추적이며, 이것만으로는 뇌 과학 연구의 발전에 더 이상 진전을 이루어내기가 어렵다. 그러므로 여기에서는 뇌 과학이 나아가야 할 미래 방향에 대하여 알아보고 뇌 과학 연구에 대한 나의 견해를 서술해보고자 한다.
2. 본론
(1) 현대 뇌 과학의 모습
1969년 설립된 미국 신경과학회(The Society for Neuroscience, SfN)를 중심으로 뇌 과학 연구는 꾸준한 성장과 발전을 이루어왔다. 이후 1990~1999년을 `뇌 연구 10년(Decade of the Brain)`으로 선언하였으며, 유럽과 일본도 연이어 뇌 과학 연구에 대한 대규모 국가연구개발을 선포하면서 인류 과학이 넘어야 마지막 분야로 여겨지고 있다. 한국도 세계적 흐름에 따라 1998년 `뇌 연구촉진법`을 제정하면서 조금 뒤늦은 뇌 연구에 박차를 가하고 있으며 빠른 성장과 인재 양성을 이루고 있다. 현대 뇌 과학을 발전으로 이끈 원동력은 뉴로툴(neuro-tools)의 발전에 기인한다고 할 수 있다. 뉴로툴은 집중력, 기억, 인지능력 등과 같은 뇌 활동 변화를 측정할 수 있는 기술을 의미하지만, 단순히 뇌 기기에 국한된 것이 아니라 뇌 과학과 연계된 융합 분야를 총칭한다. 집중력 변화나 스트레스로 인한 긴장과 불안 등은 뇌파와 뇌 혈액 내 산소량과 같은 정보로 파악할 수 있으며, 이러한 정보를 측정하여 뇌 활동 데이터를 분석하는 MRI, 뇌파측정기, 혈액 내 산소량 측정기 등이 대표적인 뉴로툴 장비이다. 뉴로틀을 통해 개인의 불안이나 우울, 스트레스 지수를 측정하고 해소하며 치매를 예방하거나 학습 능력의 향상을 기대할 수 있다. 특히 학업에 집중도를 높이기 위한 학생들의 뉴로툴 활용이 높아지고 있으며 일반 성인의 스트레스 지수 완화와 노인층의 뇌 노화 방지 등을 위한 시장으로 확대되고 있다. 또한, 게임이나 심리치료, 거짓말 탐지 등 과학 수사 분야에서도 뉴로툴 장비가 활용될 전망으로, 뇌 산업은 연구에서 활용단계로 전화되었으며 21세기는 뇌 과학을 기반으로 한 IT 융합이 진행되는 시대임을 보여주고 있다. 하지만 대뇌의 다양한 기능은 여전히 베일에 싸여 있으며 현대 과학계에서는 대뇌의 신비를 밝히는 과업을 인류가 개척해야 할 중요한 분야라고 여기고 있다. 또한, 신약 개발 같은 획기적인 결과를 내지 못하고 있다는 점에서 한계를 보인다. 그러므로 이러한 한계를 넘어서기 위해서는 뇌 연구에 대한 발상의 전환이 필요한 시점이기도 하다.
뇌 과학 연구는 20세기 말 독창적이고 다양한 연구기법에 따라 새로운 발견이 이루어졌으며 이에 따라 보편적인 이론이 정립되기도 하였다. 특히, 시냅스 가소성(synaptic plasticity)은 중요한 뇌 과학 이론으로서 고등생물 신경계의 신경회로망이 유전학적 프로그램에 따라 결정되어 성체가 되더라도 신경계의 구조나 기능은 가변적이며 많은 환경과 경험적 요인에 따라 재구성될 수 있다는 것이다. 이러한 시냅스 가소성 이론은 시냅스 효율성의 변화를 통해 학습이나 기억과 같은 다양한 뇌 기능을 설명할 수 있으며, 뇌 손상이나 뇌 질환 또는 뇌와 기계 접속 기술을 실용화하는 근간이 될 수 있다. 결국 현대 뇌 과학 연구는 신경해부학, 신경유전학, 신경생리학 등 다양한 학문의 경계가 사라지고 시스템 뇌 과학으로 융합되어 발전하고 있다. 21세기에 들어선 후 미국 정부는 인간 대뇌의 지도 구축과 각종 뇌 질환의 정복을 목표로 대형 국가연구개발사업인 ‘BRAIN 이니셔티브’를 개시하였다. 이러한 변화에 맞추어 유럽연합은 슈퍼컴퓨터를 활용하여 정보통신 기술(ICT)을 기반으로 한 다국적 뇌 연구 프로젝트를 개시하였으며, 일본 역시 Brain/MINDS라는 국가 대형 뇌 연구 프로젝트를 개시하였다. 현대 뇌 과학은 신경전달물질과 수용체, 신호전달 과정과 관련된 유전자를 규명함으로써 인간의 사고나 기억, 정신활동과 같은 고등 인지기능의 단서를 찾고자 한다.
참고자료로 사용하세요.
