전 세계의 많은 연구자들은 우리 몸의 구조와 기능 간의 상관관계를 이해하기 위해 연구를 거듭해 왔다. 그 결과 오늘날 우리는 우리 자신, 즉 인간에 대해 많은 것을 알게 됐다. 하지만 여전히 미지의 영역으로 여겨지는 장기가 있다. 1천억 개의 신경세포와 1천조 개 가량의 시냅스(신경세포간 신경연결망)로 이루어진 '뇌'가 그것이다. 뇌는 우리가 움직이고 행동하는 대부분을 제어하는 역할을 한다. 최근 뇌의 신비에 한 발 더 다가선 콘퍼런스가 국내에서 열렸다.

▲ 지난 9월 29~30일 'IBS 시스템 신경과학 및 뇌과학이미징 콘퍼런스'가 개최됐다

IBS 시스템 신경과학 및 뇌과학이미징 콘퍼런스(Systems Neuroscience and Neuroimaging)가 지난 9월 29~30일 양일간 일산 킨텍스와 성균관대학교 자연과학캠퍼스에서 개최됐다.

IBS 뇌과학이미징 연구단(단장 김성기) 주관으로 개최된 이번 콘퍼런스에는 피터 스트릭(Peter Strick) 피츠버그대 교수, 마틴 로리첸(Martin Laurizen) 코펜하겐대 교수 등 뇌과학 분야 세계적 석학 20여 명이 연사로 참여했다. 이들 대부분은 이번 콘퍼런스를 위해 한국을 처음으로 방문했다.

김성기 단장은 "이 콘퍼런스는 뇌과학이미징 연구단 건물이 완공되고 연구 시설물 등 기자재가 설치된 이후, 연구인력 등에서 대내외적으로 손색없는 우리 연구단을 같은 분야의 세계적 거장들에게 소개하는 개원식 같은 자리"라며 "이번 콘퍼런스에서 시스템 수준에서, 그리고 세밀한 부분에 이르기까지 뇌 네트워크를 전반적으로 연구하기 위한 신경과학과 뇌과학이미징의 결합에 대해 다뤘다"고 설명했다.

▲ 이번 콘퍼런스를 주최한 김성기 IBS 뇌과학이미징 연구단장

참고로 IBS 뇌과학이미징 연구단은 지난해 9월 성균관대학교 자연과학캠퍼스 내 신축된 대형 기초과학연구시설 'N센터' 내에 입주해 있다. 이곳에는 인간용 MRI는 물론 동물용 MRI, 다광자 공초점 현미경 등 첨단 이미징 장비를 갖추고 있다. 김성기 단장은 "콘퍼런스에 참석한 세계적인 거장들이 짧은 기간 내에 본 연구단의 시설과 연구팀을 갖춘 것에 대해 무척 놀라워했다"고 전했다.

세계적인 거장들의 강연 이어져

이번 콘퍼런스를 개최하기 위해 가장 중점을 둔 부분은 무엇일까. 김성기 단장은 "국내외 뇌신경분야와 자기공명(MR) 분야 연구자들에게 IBS 뇌과학이미징 연구단을 홍보하는 동시에 국내 연구자들에게 세계적인 거장들의 강연을 들을 수 있는 기회를 주고자 했다"며 "이를 위해 첫째 날은 '한국 뇌신경과학회'와 공동으로 주최했으며 중국, 대만 등 동아시아 MR 분야 연구소장들도 초대했다"고 말했다.

이번 콘퍼런스는 크게 세 가지 세션으로 구성됐다. 첫째 날은 시스템 신경과학의 신경회로와 신경혈관 접합(neurovascular coupling, 뇌 활성에 따른 혈류반응) 세션으로 구성됐다. 신경회로 세션에서는 운동과 인지기능에 대한 뇌회로와 관련된 최신 연구결과들이 발표됐으며 신경혈관 접합 세션에서는 신경세포 활성과 혈관 반응에 어떤 연관성이 있는지 등에 대한 발표가 이어졌다.

둘째 날은 자기공명영상(MRI)을 이용한 뇌과학 연구 세션으로 구성됐다. 기능성 MRI(fMRI)를 개발한 세이지 오가와(Seiji Ogawa) 토호쿠 후쿠시대 교수 등 뇌과학 연구에 MRI를 접목한 연구 분야에서 세계적인 거장으로 불리는 연사들이 새로운 방법들과 응용에 관한 강의를 진행했다.

▲ fMRI를 개발한 세이지 오가와 토오쿠 후쿠시대 교수

특히 'fMRI'의 아버지로 불리는 오가와 교수의 발표에 많은 연구자들이 주목했다. MRI는 뇌의 해부학적 구조를 보는 데에는 매우 뛰어나지만 그 기능적인 면을 볼 수는 없었다. 그런데 오가와 교수가 개발한 fMRI를 통해 뇌의 어느 부분에서 활동이 일어나는지 파악할 수 있게 됐다. 그는 이번 콘퍼런스에서 '뇌의 fMRI 영상기술에 대한 기원, 기능적 특이성, 네트워크, 행동 지표들의 신경계통적 표현'에 대해 발표했다.

그 밖에도 세계적인 석학들의 발표가 이어졌는데, 데이비드 클라인펠트(David Kleinfeld) UC샌디에이고대 교수는 현재 많이 사용 중인 휴지 상태 fMRI(resting state fMRI, 인간이 특별한 활동을 하고 있지 않을 때의 뇌 상태를 fMRI로 스캔한 것)의 매커니즘에 대해 발표했다. 김성기 단장은 fMRI로 관찰한 후각신경구(Olfactory Bulb)의 매커니즘을 통해 신경혈관 접합을 연구한 결과를 발표했다.

김성기 단장 "뉴로 이미징 기술로 뇌과학 연구 선도할 것"

뇌과학 연구는 꾸준히 진척되고 있지만 아직 연구할 과제가 많이 남아 있다. 많은 과학자들이 뇌와 관련된 연구가 여전히 초기 단계라는 것을 인정하고 있다. 이번 콘퍼런스에서 '시각 신경 경로 내에서 신경 활성과 대사 작용의 관계'을 주제로 발표한 랄프 프리먼(Ralph Freeman) UC 버클리대 교수는 "우리는 이제 막 미지의 섬에 도착했는데, 단지 해안가에 다다랐을 뿐"이라며 "여기에는 아직 발견해야 할 것이 많다"고 말했다.

이는 비단 프리먼 교수만의 생각이 아니다. 많은 과학자들이 뇌와 관련된 연구가 여전히 초기 단계라는 것을 인정하고 있다. 김성기 단장은 "IBS 뇌과학이미징 연구단 내에 세계적인 연구 시설을 갖춘 만큼, 연구의 질을 세계적으로 높일 것"이라며 "앞으로도 뇌과학과 이미징을 접목하여 인간의 생명 현상과 직결되는 뇌연구를 꾸준히 진행해 뇌과학을 선도할 계획"이라고 전했다.