| 2004/10/17 (21:27) from 80.139.160.49' of 80.139.160.49' | Article Number : 146 |
월간중앙
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Access : 2951 , Lines : 65 |
| 미래의 의학 / 不老長生 꿈인가 현실인가 |
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-------------------------------------------------------------------------------- 미래의 의학 제2탄!!/不老長生 꿈인가 현실인가 제 299 호 2000.10.1 -------------------------------------------------------------------------------- 신세기를 열 ‘꿈의 공사현장’ 두뇌 뇌와 컴퓨터의 결합도 가능, 신경세포들의 복잡한 코드는 아직 난공불락 -------------------------------------------------------------------------------- 과학자들은 인간의 사고기관의 비밀을 풀려고 노력하고 있다. 복잡하게 얽혀 있는 신경세포들 가운데서 어떻게 지능과 의식이 나타나는가 하는 문제는 여전히 신비에 싸여 있다. 두뇌와 컴퓨터를 연계시킴으로써 질병치료의 새로운 가능성이 열리고 있다. 인간의 뇌 속에서는 약 1,000억개의 신경세포가 상호 소통하고 있다. 쉴새없이 생화학적 신호들이 교환된다. 엄청난 수(약 100조)의 시냅스들이 그물망을 이루고 있으며 상상할 수 없을 정도로 복잡한 구조를 이루고 있다. 뇌 기능의 토대가 되는 모든 접속들의 이론상 가능한 조합의 수는 우주에 있는 모든 원자들의 총 개수보다 더 많다. 이러한 신경체계는 여전히 뇌 연구의 ‘성배’(聖杯·중세 유럽의 전설·문학에서 선택된 자의 눈에만 보인다는 기적의 보물)이다. 신경체계의 비밀을 풀어내려는 야심찬 목표가 도대체 성취가능한 것인지의 여부는 알 수 없다. 하여튼 실험과 연구가 부족하다고는 할 수 없다. 1990년 7월17일 당시 미국 대통령 조지 부시는 “막 시작된 1990년대는 뇌의 10년”이라고 선언한 바 있다. 신경생물학·분자유전학 및 정보과학 등 여러 상이한 분야의 과학자들이 뇌를 구성하는 약 1,400㎠에 달하는 신경조직이 구체적으로 어떻게 짜여 있는가를 좀더 명확하게 이해하려는 공동목표 아래 모임을 결성했다. 보다 포괄적으로 해독해낼 수 있다면 두개골 안에서 진행되는 과정들을 정확히 조준하여 영향력을 가할 수 있으리라는 예측이다. 수많은 질병을 퇴치하기 위한 고도로 발전된 기술이 의학분야에 제공되고, 알츠하이머병·파킨슨병·언어장애와 난청, 심지어 자폐증이나 정신분열증 같은 심리적 질병도 치유될 수 있으리라 기대하고 있다. 파괴된 신경돌기를 고칠 수 있는 방법이 있다면 하반신불수 환자들에게 희망을 불어넣을 수 있을 것이다. 미국의 뇌 연구 선봉대들은 인간의 사고기관에 대한 흥미로운 연구 결과를 내놓았고, 지난달에는 독일의 과학자들이 미국의 본보기를 따라 앞으로 10년간 뇌 연구 프로젝트를 추진하게 될 연구단체를 설립하였다. 화상 출력같은 현대적인 방법을 사용함으로써 신경과학자들은 신경세포가 움직이는 것을 생생하게 관찰할 수 있게 된다. 분자생물학 실험실에서는 각종 질병을 일으키는 원인일지도 모를 유전인자, 신경조직의 발달에서 핵심 기능을 하는 유전인자들의 정체가 드러나고 있다. 기억을 담당하는 유전인자까지 발견됐을 정도다. 뇌가 총체적으로 어떻게 기능하는가에 대해서는 여전히 베일에 싸여 있다. 개개의 유전자 염기서열이나 신경회로를 해독해 냈다고 해서 이 문제에 대한 해답을 얻을 수 있는 것은 아니다. 그 까닭은 뇌 체계가 총체적으로 작용해야만 비로소 다양한 기능들이 수행될 수 있기 때문이다. 여기에는 의식현상도 포함되는데 몇몇 연구가들은 의식현상을 일종의 신경망의 부산물로 간주하기도 하지만, 다른 연구가들은 바로 여기에 인간의 사고능력으로는 결코 해명할 수 없는 창조의 신비가 깃들여 있다고 보고 있다. 인간의 뇌는 일종의 슈퍼컴퓨터인가? “컴퓨터와 달리 인간의 뇌에서는 하드웨어와 소프트웨어를 구분해 생각할 수 없습니다.” 프랑크푸르트의 뇌 연구가 볼프 징어(Wolf Singer) 박사의 말이다. 뇌기능 프로그램은 오로지 극도로 특수한 신경세포의 연결회로 설계구조에 의해 규정된다는 것이다. 뇌와 컴퓨터를 연계시킴으로써 일련의 새로운 치료들의 가능성이 열리게 되었다. 많은 연구팀들이 전자 시력보조기 및 전자 보청기, 파킨슨병 환자들을 위한 인공 뇌박동기, 마비환자들의 뇌파에 접속시킬 수 있는 컴퓨터 등의 연구에 몰두하고 있다. 튀빙엔 대학의 임상심리학·행태신경생물학 연구소 장인 닐스 비어바우머(Niels Birbaumer) 교수는 일종의 ‘생각을 옮겨 주는 프로그램’을 개발하였다. 이상근육성 척수측삭경화와 같은 파괴적인 신경질환이나 뇌경색으로 인하여 완전 마비된 환자들은 많은 경우 외부세계와는 완전히 격리된 생활을 할 수밖에 없는 처지에 놓이게 된다. 뇌 자체는 기능해도 의사를 주고받을 수 있는 그 어떤 가능성조차 그들에게는 없는 것이다. 비어바우머 교수는 약 7년 전부터 이런 환자들 몇몇이 머리에 부착한 전극단자들을 통하여 두개골에서부터 나오는 뇌파만으로도 컴퓨터 모니터상의 커서를 조정하고 ―극히 오래 걸리고 수개월간의 바이오피드백 훈련을 통하여― 독자적으로 텍스트를 작성할 수 있는 방법을 개발하는 연구를 진행중이다. 현재 비어바우머 교수는 여섯명의 환자들에게 이와 같은 임상실험을 하고 있다. 최근에는 이 환자들이 철자를 선택해낼 수 있을 뿐만 아니라 뇌파로 조정하여 인터넷 항해까지 할 수 있는 정도다. 컴퓨터가 뇌의 연산 및 기억능력 확장시켜 미국 뉴럴시그널사의 필립 케네디(Philip Kennedy) 박사와 애틀랜타 주 에모리 대학의 로이 배케이(Roy Bakay) 박사도 이와 유사한 연구에 몰두중이다. 그런데 이들의 연구는 비어바우머 교수의 것보다 더욱 극적인 데가 있다. 배케이 박사는 환자들의 뇌 속에 ―운동조절 기능을 하는 대뇌피질에― 직접 유리로 둘러싼 전극단자를 이식한 것이다. 환자가 손을 움직일 생각을 하면, 뇌의 해당 부분에서 뉴런(신경세포)이 작동하기 시작한다. 신호는 컴퓨터에 전사되고 컴퓨터가 제시 명령을 수행한다. 비어바우머 교수는 그러나 이에 대해 비판적인 입장을 나타낸다. “이 환자들은 감염될 위험이 극도로 큽니다. 다른 방법이 있다면 굳이 두개골을 열고 케이블을 집어넣을 필요는 없지 않겠습니까.” 신경세포들의 코드는 지금까지 비밀로 남아 있다. 이미 몇년 전부터 와우각(蝸牛殼) 이식조직이 있기는 하다. 이것은 귀에 장착되어 아주 작은 마이크가 소리에서 얻은 정보를 22개나 되는 전극단자를 통하여 청각신경에 전달한다. 그러나 이것이 보내는 전기자극은 건강한 내이(內耳)가 뇌에 보내는 자극과는 다르다. 전자공학적 방법을 통하여 수신된 주파수를 전기자극으로 변화시키게 된다. 이식조직을 갖고 있는 환자의 뇌는 전기자극을 의미를 지닌 정보로 가공하는 법을 배우기 때문에 다시 들을 수 있게 된다. 태어날 때부터 듣지 못하는 성인의 뇌는 풀이(encoding)에 실패할 수도 있다. 건강한 눈의 망막의 수백만개의 간상체와 망막추상체의 기능을 맡아 시신경에 데이터를 제공하는 시각장애자용 칩은 현재 시작단계에 있다. 공상가들에게는 뉴런과 칩의 결합이 지니는 잠재적 가능성은 순수 치료적 응용 차원을 훨씬 뛰어넘는다. 미세전자공학과의 결합은 잃어버린 신체기능의 회복뿐만 아니라 심지어 인간의 뇌에 시스템 확장의 가능성을 펼쳐 보일 수 있다는 것이다. 미국의 컴퓨터광인 레이 쿠르츠바일(Ray Kurzweil)은 자신의 최근 저서인 “영적 기계의 시대”에서 인간과 컴퓨터의 공조발전을 예견하고 있다. 그는 금세기 중반에 이미 뇌와 컴퓨터가 다양하게 상호 연결될 것이라고 보고 있다. 생체친화적인 신경이식 조직이 뇌의 연산능력 및 기억능력을 마음대로 확장시킬 수 있게 한다고 한다. 게다가 쿠르츠바일에 따르면 인간의 뇌와 컴퓨터를 직접 연결하는 것도 가능하다고 한다. 그렇게 되면 모든 뇌를 스캔할 수 있고, 인간의 품성을 포함한 삶의 추억들을 데이터 저장소에 전사시킬 수도 있게 된다는 것이다. 미미한 수준이기는 하지만 뉴런과 규소의 합성이 이미 실현가능한 단계에 와 있다. 뮌헨 인근 마틴스리드에 있는 생화학 연구소인 막스-플랑크 연구소의 세포막·신경물리학 분야 책임자인 물리학자 페터 프롬헤르츠(Peter Fromherz) 박사가 1991년 최초로 합성한 뉴런-규소-단일체는 단 한개의 세포를 지니고 있다. 처음에는 거머리에서 추출한 것인데 현재는 달팽이의 신경세포에서 추출해 쓰고 있다. 프롬헤르츠 박사는 달팽이 신경세포 두개를 반도체에 실을 수 있게 되었다. 현재는 세 개를 싣는 것을 실험중이다. 보다 복잡한 그물망을 정착시키는 데에 따르는 어려움 때문에 프롬헤르츠 박사는 쿠르츠바일이 예견한 ‘뉴런칩을 어디에서나 볼 수 있는 시대’는 아직 멀었다고 본다. “인간의 뇌와 비교해 겨우 달팽이 신경세포 세개를 가지고 무엇을 할 수 있을까요?” ◀◀ ▲ 2000.10월호 ▶▶ http://www.google.com/search?q=cache:sU_iPT1t0BwJ:orgwin.joins.com/200010/win65427.html+Wolf+Singer+&hl=ko&lr=lang_ko |
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