뇌 연구의 새로운 전환점 쥐 시각 피질 신경회로도 완성

모래알만큼 작은 1㎣의 생쥐 뇌 시각 피질이지만, 그 안에는 8만4000개의 신경세포와 무려 5억2400만 개의 시냅스가 존재합니다

뉴런 연결망의 전체 길이는 5㎞에 달하고, 이는 마치 작은 우주와도 같습니다

이러한 생쥐 뇌 피질 일부를 3D로 구현한 신경 회로 지도가 처음으로 완성되었습니다

뉴런의 자극 반응과 연결 구조를 동시에 보여주는 포유류 뇌 지도로는 최초입니다

미국의 마이크론스 컨소시엄은 네이처 및 자매 학술지에 생쥐 뇌 시각 피질의 1㎣를 분석한 고해상도 신경 회로 지도를 최근 발표했습니다

지난 7년간 150여 명의 과학자가 참여한 이 프로젝트는 DNA 이중나선 구조를 밝혀낸

프랜시스 크릭이 1979년 불가능하다고 했던 1㎣ 뇌 지도를 성공적으로 완성해 주목받고 있습니다

이번 연구는 뉴런들이 특정 자극에 어떻게 반응하고 서로 어떻게 연결되며, 어떤 방식으로 신호를 주고받는지를 직관적으로 밝혀냈습니다

이는 2003년 전체 인간 DNA 정보를 해독한 인간 게놈 프로젝트에 필적할 만큼 큰 성과로 평가받고 있습니다

연구진은 이제 뇌 속 개별 세포를 조절해 신경계를 정밀하게 다룰 단서를 얻게 되었다면서, 신경과학의 구글 지도를 만들었다고 밝혔습니다

먼저 텍사스 베일러의과대학 연구팀은 쥐가 볼 때 활성화되는 시각 피질을 정확히 파악하기 위해 쥐에게 유튜브 영상을 보여주고 뉴런 활동을 기록했습니다

다음으로, 마이크로소프트 공동 창업자 폴 앨런이 후원하는 앨런 뇌과학 연구소가 시각 피질 뇌 조직 1㎣를 머리카락 400분의 1 굵기로 나누어 2만8000개의 단면으로 만들었습니다

이후, 이 단면들을 고해상도 전자현미경으로 촬영했습니다

촬영된 데이터는 AI를 통해 분석되었습니다

프린스턴대 연구팀은 인공지능을 활용해 단면 구조에서 세포 윤곽을 인식하고, 이를 3차원으로 재구성했습니다

이러한 과정을 통해 생쥐 뇌 부분의 시각 피질 신경 회로도가 완성됐습니다

시냅스는 5억2400만 개, 연결망 길이는 5㎞에 달함으로써 마치 은하계 지도를 보는 듯 했다고 연구팀은 설명했습니다

연구팀은 이 지도를 통해 뉴런 간 연결을 자세히 분석하고, 뇌 기능을 이해할 수 있게 됐다면서,

앞으로 알츠하이머, 파킨슨병, 조현병 등의 치료와 AI 고도화에 활용될 것이라고 기대를 표했습니다

뇌 해독의 새로운 시작을 예고하며, 이번 연구 데이터를 공공에 무료로 제공할 계획임을 밝혔습니다