"인간 뇌 정복하라" 연구 가속도

정부 전폭 지원속 학계 신약후보물질 개발등 성과 잇따라

정부, 2013년까지 3단계 연구 해마다 지원규모 늘려 인프라 확층

학계, 논문 대거 발표등 적극 노력 세계적 학술지에 표지 게재 '쾌거'

고등동물일수록 뇌의 피질이 발달 돼 있다. 때문에 어류, 양서류, 파충류는 피질이 존재하지 않는다.

인간은 인간답게 만든다는 대뇌. 대뇌는 감각과 사고의 기능을 담당하는 곳으로 가장 나중에 생긴 것으로 알려져 있다. 가장바깥쪽에 위치한 대뇌 피질에는 백억에서 이백억개의 신경 세포가 존재하고 있다.

인간이 정복해야 할 마지막 미 개척지로 불리는 뇌. 천재과학자 아인슈타인도 자신의 뇌를 10분의 1밖에 사용하지 않았을 정도로 사람의 뇌는 우주 이상의 미스터리로 남아 있다.

사람의 뇌에 대한 연구가 활발해지고 있다. 정부는 98년 '뇌연구촉진법'을 제정, 2003년부터 2013년까지 3단계의 시행계획을 마련해 진행 중이다.

해를 거듭할수록 지원규모도 증가하고 있다. 올해는 지난해보다 12.9% 증가한 474억원이 뇌연구에 투자될 예정이다. 과학기술부는 또 '뇌인지 과학' 분야의 연구지원에 올해에만 10억원의 예산을 투입한다는 계획도 최근 발표했다.

이 연구에는 앞으로 9년간 지원된다. 성과도 잇따라 나오고 있다. 한국기초과학지원연구원은 뇌 생체시료에 존재하는 1,533개의 단백질을 발굴했다. 이 연구성과는 국제적인 단백질체 학술지인 '프로테오믹스지' 9월호에 표지 제목 등으로 게재되는 쾌거를 이뤘다.

◇사람은 곧 뇌= 인체 체중의 2%에 불과한 뇌. 무게는 1,500그램에 불과하다. 고래의 뇌 무게 8,000g, 코끼리 5,000g에 비하면 매우 적다. 하지만 전체 체중에서 뇌가 차지하는 비율로 보면 고래와 코끼리가 약 2,000분의 1인데 반해 인간은 40분의 1로 인간의 뇌가 차지하는 비율이 가장 높다. 인간과 가장 가깝다고 하는 유인원도 전체 체중에서 뇌가 차지하는 비율은 100분의 1에 불과하다.

사람의 뇌는 심장에서 나가는 피의 15%를 소모하고 있다. 또 들여 마시는 산소의 20-25%를 사용하고, 몸이 사용하는 포도당의 절반 이상을 소모하는 게 바로 뇌다. 인간의 몸에서 가장 중요한 만큼 뇌는 두피와 단단한 두개골, 세 개의 막과 뇌척수액이라는 액체를 통해 철저하게 보호되고 있다.

인간의 뇌는 크게 뇌간, 소뇌, 대뇌로 나뉜다. 뇌간이 가장 먼저, 대뇌가 가장 늦게 만들어졌다고 추측되고 있다. 그러나 이 같은 분류는 편의상 나눈 것에 불과하다. 뇌의 각 부분은 치밀하게 연결되어 있어 한 부분이 어떤 한 기능을 전담한다고 하기는 힘들다.

뇌간은 생명과 직결된 중추다. 뇌의 가장 안쪽에 존재하는 부분으로 척수가 확대 팽창해서 생겼다고 보는 견해가 많다. 뇌간의 무게는 약 200g으로 생명을 유지하는 일을 주된 임무로 하고 있다.

뇌간의 가장 아래쪽인 연수 부분은 호흡과 심장 운동을 조절하는 생명 중추가 있다. 그 외에도 혈관의 수축과 이완, 하품, 기침, 재채기, 구토 등의 반사 작용도 뇌간에서 이루어진다. 대뇌나 소뇌는 어느 정도의 손상이 있더라도 그 손상이 죽음으로 이어지지는 않는 반면에 뇌간의 손상은 바로 죽음으로 이어진다.

소뇌는 운동을 관장한다. 뇌 전체 무게 중에서 10%를 차지하는 200g정도다. 깊게 주름이 지어져 있는 소뇌는 몸의 평형을 유지하고 공간 운동을 조절한다. 조건 반사와 감각 기관의 활동도 조정하고, 대뇌만큼은 아니지만, 간단한 학습, 기억 기능도 있다고 알려져 있다. 대뇌는 감각과 사고의 기능을 담당한다. 대뇌는 가장 나중에 생긴 뇌다.

그럼에도 불구하고 대뇌가 전체 뇌에서 차지하는 비중은 80%나 된다. 포유동물의 등장과 함께 진화해서 발달했기 때문에 대뇌를 '포유동물의 뇌'라고 부르기도 한다. 대뇌의 가장 바깥쪽 부위가 대뇌 피질인데, 두께는 2~5mm고 주름을 펴서 펼쳐놓았을 때 신문지 한 장 정도에 해당한다.

대뇌 피직에는 그 안에 100억에서 200억개의 신경 세포가 존재하고 있다. 대뇌 피질은 고등생물일수록 발달해 있다. 대뇌 피질은 기능에 따라서 크게 전두엽, 두정엽, 후두엽, 측두엽의 네 부분으로 나뉘는데, 인간을 인간답게 하는 근본인 셈이다.

◇뇌 정복, 정부도 발벗고 나서= 뇌의 정복을 위해 정부도 발벗고 나섰다. 뇌 연구 촉진법을 제정, 2003년부터 본격적인 지원을 하고 있다. 때문에 성과도 상당하다. 국제적인 학술지에 실리는 한국 연구자들의 뇌 관련 논문은 '수직상승'하고 있다.

91년 42건에 불과하던 것이 2004년 1,470건으로 무려 35배나 불어났다. 지난해의 경우 7월까지만 1,021건의 논문이 발표됐다. 같은 기간 세계적으로 발표된 논문은 4만1,846건에서 4만6,357건으로 소폭 증가했을 뿐이다.

정부와 학계의 노력은 예상보다 빠른 결실을 맺고 있다. 신약 후보물질이 개발되는가 하면 뇌파를 이용해 컴퓨터나 기계를 움직이는 기술도 고안됐다. 세계적 수준의 연구 인프라 확충에도 가속도가 붙고 있다.

우선 뇌연구에 필수적인 고가의 장비 도입이 크게 늘고 있는 상태다. 하지만 선진국에 비해 이 같은 지원은 여전히 크게 부족한 상태이다. 현재 신경과학에 투입되는 우리의 투자규모는 미국의 0.5%, 일본의 10% 수준에 불과하다.