정부가 발표한 '뇌과학 발전전략'은  '미래를 대비하는 전략적 연구개발(R&D)추진'과 ' '뇌연구 생태계 기반확충'이라는 두 축으로 진행된다. '미래를 대비하는 적략적 연구개발추진'은 특화 뇌지도 구축, 미래선점 뇌융합 챌린지 기술개발, 차세대 NI(자연지능)-AI(인공지능)연계를 위한 뇌연구 강화, 생애주기별 맞춤형 뇌질환 극복 연구 심화라는  4개 과제가 선정됐다. 뇌연구 생태계 기반확충으로는 뇌연구 인력의 융합화 촉진, 뇌연구 자원의 안정적 확보, 글로벌 뇌연구 역량활용 및 협력 강화, 미래 뇌산업 준비라는 4개 과제를 수행한다.

먼저 특화 뇌기능 지도 작성 과제는 2023년까지 뇌지도를 작성, 활용한다는 목표를 정했다.  뇌지도는 뇌의 구조적·기능적 연결성을 수치화?시각화한 데이터 베이스(DB)이다. 다양한 뇌지도 작성기술을 이용하여 유전자/단백질, 뇌 구조, 뇌 기능 등의 정보를 마크로(macro), 메조(meso), 마이크로(micro) 수준의 해상도로 작성한다.

뇌지도가 있다면 특정 뇌부위?뇌회로의 변화와 긴밀히 연관된 뇌질환을  정확하게 진단하고 치료하는 데 도움을 줄 수 있다. 그뿐만 아니라 최근 국소 뇌자극술 등 새로운 뇌질환 치료 기술이 확장되고 있어서, 뇌지도는 어떤 뇌부위 자극이 뇌질환의 치료에 필요한지에 관한  정확한 좌표를 제공할 수 있다.

▲ 뇌지도관련 기술 국내연구 현황. 주요 기술개발 및 인프라 구축은 출연(연) 중심으로 예산 투입중이다.

우리나라는 2013년 이후 국가연구개발사업과 출연(연) 기관고유사업으로 부분적으로 뇌지도 작성기술 관련 연구를 추진해왔다. 이에 따라  나노매핑, 뇌투명화기술, 신경세포의 시냅스 생성 활성 모니터링 기술(GRASP), 시냅스 형성여부 전자현미경 관찰법(Array tomography) 등의 기술을 이미 확보했다.

이  핵심기술을 바탕으로 선진국과 차별화하여, 고등 인지기능의 첫 관문인 대뇌피질(후두정엽) 설계도 확보를 위한 고위 뇌기능 특화지도와 노화뇌질환 특화뇌지도 DB 2종을 2023년까지 확보할 계획이다.  미국은 시각기능 대뇌피질, 일본은 인지기능과 관련된 전전두엽에 집중하고 있다.

▲ 특화 뇌기능지도 기술개발 로드맵

지도작성, 초정밀 장비, DB구축 등이 필요한  특화뇌지도 구축사업에는 약 1,900억원이 소요될 것으로 보인다. 정부는 2017년 뇌지도 작성을 뇌과학원천기술개발사업을 통해 시범사업으로 추진하여 2023년까지 지도작성을 완료하고 이후에는 실용화 기술개발을 중심으로 연구를 진행할 계획이다. 올해 정부 뇌연구 예산 1,331억 원 가운데 뇌지도 구축에 활용 가능한 R&D 예산은 216억원이다.

뇌지도 작성을 위해 확보해야 할 기술은 고속 자동 이미징 및 이미지 분석기술, 뇌세포 특이적 단백질 연결망 분석 기술, 세포/회로수준 뇌기능 측정/조절 기술, 멀티스케일 뇌지도 융합기술 등이다.

▲ 기 확보한 뇌지도 작성기술과 확보할 필요가 있는 기술.

정부는 뇌지도 사업의 착수와 함께 뇌지도 관련 사업 데이터베이스를 통합 관리하여 중복 투자를 방지하고 연구 효율성을 높일 계획이다.  뇌지도 구축은 중심연구단(Hub)과 다수의 개별 연구실(Spoke)구조로 협력 체계를 구축하고 역할 분담과 융합화를 촉진할 예정이다.

중심연구단에서는 뇌지도 핵심 인프로 확보, 뇌지도 작성 기술 표준화, 데이터집적·공유 플랫포 운영을 담당한다. 개별연구실에서는 고속 자동이미징 기술개발, 오믹스 뇌지도 정보획득, AI기반 이미지 자동 분석 기술 개발, 구조 뇌지도 정보 획득, 신경 임플란트 기술 개발, 기능/행동 뇌지도 정보 획득 등을 맡는다.

글. 정유철 기자 npns@naver.com
자료: 미래창조과학부.
출처. 브레인월드 www.brainworld.com