뇌 비밀 푼다, 광유전학,,,,,,,,,나는 왜?,, 내가 나인가??

[유성]

중앙일보 | 김한별 | 입력 2014.09.16 01:56 | 수정 2014.09.16 08:25

"뇌가 우리가 이해할 수 있을 만큼 단순했다면 우리는 너무 단순해서 뇌를 이해할 수 없었을 것이다."

　2008년 사망한 과학저술가 라이얼 왓슨이 남긴 유명한 역설이다. 하지만 이런 왓슨의 얘기를 무색하게 만드는 뇌 연구 성과가 최근 잇따라 발표되고 있다. 더 흥미로운 것은 이들 중 상당수가 빛을 도구로 사용하고 있다는 점이다. 뇌 연구에 새로운 '서광(曙光)'을 비추고 있는 광(光)유전학 기술을 소개한다.

↑ 서로 다른 파장의 빛을 이용하면 여러 신경세포의 활동을 동시에 조정할 수도 있다. 푸른빛으로 한 뉴런을 활성화하고 붉은빛으로 다른 뉴런의 활동을 억제하는 식이다. [자료 : MIT테크놀로지리뷰]

　지난달 말 세계적인 과학저널 '네이처(Nature)'에 생쥐 뇌에 빛을 쪼여 기억을 바꿔치기했다는 논문이 실렸다. 전기충격을 당했던 '나쁜 기억'을 이성(異性)과 어울린 '좋은 기억'으로 바꾸는 데 성공했다는 것이다. 1987년 노벨생리의학상을 탄 미국 MIT대 도네가와 스스무(利根川進) 교수팀이 발표한 연구 결과다. 이 연구팀은 1년 전 또 다른 과학저널 '사이언스(Science)'에 생쥐 뇌에 '가짜 기억'을 심는 데 성공했다는 논문을 발표했다.＜중앙일보 2013년 7월 26일자 8면＞ 둘 다 광유전학 기술을 이용한 연구 결과였다.

　광유전학(optogenetics)이란 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어다. 이름 그대로 빛과 유전공학 기술을 이용해 뇌 신경세포(뉴런)의 활동을 조절하는 신기술이다.

　뉴런은 전기 신호를 매개로 정보를 주고받는다. 세포 안팎의 전압 차(막전위·膜電位)로 생긴 전류가 뉴런을 자극하면 활성화된 뉴런이 이웃한 뉴런에 화학적 신호(신경전달물질)를 전달하는 방식이다. 뉴런의 이런 '전기 스위치'를 켜고 끄는 방법을 찾으면 뇌 신경회로를 맘대로 조정할 수 있게 된다.

　과학자들은 그 '스위치'를 물에 사는 조류(藻類)에서 찾아냈다. 조류 중에는 빛이 오는 방향으로 움직이는 주광성(走光性)을 갖는 종이 꽤 많다. 빛을 감지하면 세포에 전류를 흘려 '이동 신호'를 보내는 단백질이 있기 때문이다. 이 단백질을 뉴런에 옮겨 심으면 빛으로 뉴런을 깨우고 잠재울 수 있을 것이란 아이디어였다.

　2005년 미국 스탠퍼드대의 칼 디서로스 교수가 처음 이를 현실화했다. 그는 한 단세포 녹조류에서 추출한 '채널로돕신2'란 단백질을 실험 배양한 포유류 뉴런에 심었다. 이어 빛을 쬐자 뉴런이 활성화됐다. 2007년 듀크대 조지 어거스틴 교수는 유전공학 기술을 이용해 채널로돕신 유전자를 가진 생쥐를 만들었다. 실제 살아 움직이는 생명체의 신경회로를 조작할 수 있는 길을 연 것이다. 도네가와 교수팀도 이렇게 만들어진 생쥐를 이용해 실험을 했다. 생쥐 뇌에 광섬유를 꽂아 특정 기억을 담당하는 뉴런을 자극해 애초 기억 위에 다른 기억을 덧씌운 것이다.

　이런 광유전학이 빛을 발하기 위해선 정밀한 '회로도'가 필요하다. 뉴런과 뉴런이 어떻게 연결돼 어떤 기능을 하는지 정확히 알아야 빛으로 조정할 대상을 고를 수 있기 때문이다. 뉴런은 20㎚(1㎚=10억분의 1m) 간격의 시냅스로 연결된다. 병원에서 쓰는 fMRI는 해상도가 떨어져 이를 들여다보지 못한다. 최근 미국·유럽에서 고해상도 뇌 지도를 구축하는 프로젝트가 진행되고 있지만 여기서는 '죽은 뇌'를 쓴다. 그 때문에 실제 '살아 있는 뇌'가 기능하는 모습을 '라이브'로 보여주지 못한다.

　전문가들은 이런 한계를 극복한 '제3의 뇌지도'를 만드는 데도 광유전학이 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다. 특히 이 분야에선 한국이 앞서가고 있다. 한국과학기술연구원(KIST)은 2009년 광유전학으로 시냅스 연결을 연구하는 기능커넥토믹스연구단을 만들고, 세계 최초로 광유전형질 생쥐를 만든 어거스틴 박사에게 단장을 맡겼다.

　연구단의 김진현 박사는 2012년 녹색형광단백질(GFP)을 이용한 신경망 지도 제작 기술(mGRASP)을 개발했다. GFP는 반으로 쪼개면 빛을 잃지만 둘이 서로 가까워지면 다시 빛을 낸다. 이를 이용해 형광빛을 기준으로 시냅스로 연결된 뉴런을 찾아내는 기술을 개발한 것이다.

　같은 연구단의 브래들리 베이커 박사는 최근 전압 변화에 따라 빛이 달라지는 형광단백질 두 종류를 찾아냈다. 각각 한국어로 '봉우리' '파도'란 이름을 붙였다. 이 단백질을 뉴런에 붙이면 세포막 전압 변화에 따라 신경신호를 '릴레이'하는 뉴런의 모습을 실시간으로 추적할 수 있다. 베이커 박사는 "저명 신경과학 저널인 '뉴로사이언스'에 봉우리 연구논문을 투고해 최근 게재가 결정됐다"고 밝혔다.

　광유전학의 궁극적인 목표는 파킨슨·알츠하이머 같은 뇌 질환 치료법을 찾는 것이다. KIST 기능커넥토믹스연구단의 이창준 부단장은 "광유전학의 놀라운 발전 속도로 볼 때 10년 후에는 뇌의 인지기능 지도가 나오고 임상치료에 쓰이게 될 것"이라고 예상했다.

　물론 극복해야 할 과제도 있다. '광센서' 유전자를 동물에 심는 데는 바이러스가 쓰인다. 유전공학 기술로 독성을 없앤다지만 사람에게 쓰자면 확실한 안전성을 확보해야 한다. 또 뇌에 빛을 쬐려면 두개골에 구멍을 내고 광섬유를 꽂아야 한다. 환자가 불편함과 거부감을 느낄 수 있다. 이 부단장은 "최근 아데노연관바이러스(AAV)란 안전한 벡터(유전자 수송용 바이러스)가 개발됐다. 광섬유가 불편하다지만 이미 파킨슨병 치료에 그보다 훨씬 큰 전극이 쓰이고 있다"고 말했다.

http://media.daum.net/series/112755//newsview?seriesId=112755&newsid=20140916015603453

"뇌가 우리가 이해할 수 있을 만큼 단순했다면 우리는 너무 단순해서 뇌를 이해할 수 없었을 것이다."

이말은 그렇습니다,,,

그러니까,, 쥐새끼의 뇌는 너무 단순해서 쥐새끼가 자신의 뇌를 이해할수 없다는 말입니다.

하지만 사람은 쥐새끼와 달라서 뇌의 메카니즘이 복잡하고 고차원적 활동을 함으로 해서,,

사람 자체가 자신의 뇌를 이해할수 있는 경지에 있다는 뜻으로 이해합니다.

유유히 맑게흐르는 국토의 혈관을 기어이 동맥경화 시켜버리는 쥐새끼의 단순무식한 뇌구조는

근본 자체가 사람의 뇌와는 차이가 있다는 뜻을 담고있는 글로 보입니다..(내생각에)

어쨋던 위의 기사는,,

도대체 인간이란 무엇인가를 알고싶어서 연구하는 과정상에서 나타나는

하나의 단계적 연구 결과물입니다...

인간이 무엇인가를 연구하는 온갖 노력들은 ,, 내가 누구인가를 알기위한 욕망에서 비롯된 것입니다.

나를 알기 위해서 첫번째로 뇌를 의식합니다.

말하자면 뇌의 존재가 나라는 자아를 인식한다는 개념이기 때문입니다.

그래서 저는 나의뇌를 바가지에 담아서 나의 몸과 분리해서 부산에 갖다놓고,,

나의 나머지 몸뚱이를 대구에 두면,,,

과연 나는 어디에 있는가?

이것을 상상하면서 일평생을 허비했지만 아직도 찾지 못했습니다.ㅎ~

요것을 알면 창조주와 동급이 되겠지요,,

그런데,,,위의 기사를보면서 느낀점은,,,,

뇌속에 온갖 저장된 평생의 삶의 기억들이 모여서 나라고 인식할수 있는가???

강한 의구심이 듭니다...

가령 키호테님의 뇌에 유성의 기억들을 이식하면,,,

키호테님이 자기라고 인식하는 자아가 갑자기 유성으로 바뀔건가,,,

절대 그렇지 않을것입니다...

뭔가모르게 뇌의 활동과 달리 사람은 마음이라는 개념이 또다른 세계에서 작용하고 있는듯 합니다.

단순히 저장하고 계산하는 지적 활동과 달리 마음이라는 개념은

또다른 장소에서 나를 움직이고 있는것 같습니다...

마음은 넓기도하고 좁아지기도 하며, 깊게 가져갈수도 있고 낮기도하며, 높기도하고 낮기도 합니다.

한없는 행복감을 만끽할수도 있고,,,한없는 불행을 감당하기도 합니다...

과연 뇌적인 활동만으로 마음을 이해할수 있을까요?

도대체 나는 무엇일까요?

그러니까,,,,

자아라는 것은 자신이 살아온 인생 기억들의 집합체가 아니라는 얘기입니다.

산은 산이요,,물은 물이로다...

뇌의 메카니즘을 아무리 밝혀도 나라는 인식은 절대 알수없을겁니다.

내가 누구인가?

제발 나라고 인식하는 자아적 관념이 사라지길 바라면서

내가 나를 너무 싫어합니다,,,,,

도무지 60억중에 하필이면 내가 왜 나인지를 모르겠습니다.....

[헐헐헐]

나라고 하는 아상은 기억의 집합체입니다. 기억이 달라지면 아상도 달라집니다. 그리고 이런 아상은 기억이 쌓임에 따라 저절로 생겨난 것으로 이것을 나라고 할 수 있을까요? 본래 순수한 나란 순수한 인식 그 자체입니다. 아주 어릴때를 생각해보세요 가령 5살정도 때나 그때에 우리가 보고 느끼고 했던 것은 순수한 그 순간을 사는 인식이었죠. 물론 그때도 원시적인 에고가 구성되는 중이었지만 힘은 없었습니다. 5세부터 기억이 오래동안 저장이 되면서 나라는 관념을 생성합니다. 그 전에 기억은 휘발성이라 오래가지 못하죠.. 나란 무엇인가.. 나란 기억의 총합에서 생겨난 자의식이지만 그 자의식이 본래 나라고 할 수 있을지는..

[유성]

가령 50세 되는 사람이 기억상실증에 걸려서 5세 이후를 기억하지 못한다면,,,,
그사람의 자아는 자기라는것을 인식하는 강도가 기억을 축적해온 사람과 다를까요?
아상이 기억의 총체적 집합체라고 믿어오긴 했지만,, 다시금 생각할때 기억과 자아는 별개의 문제 같습니다.
다만 기억이라는 저장체가 따로이 존재하면서 자아에 영향을 미칠뿐이지 자아라는 관념 자체는 아닌것 같습니다.

[유성]

솔길님이 이방면에서 전문가시죠,,ㅎㅎ~
자아가 빛의 존재라는 말씀도 익숙합니다만,,바꾸어서 내가 빛이라는 거시기 입자인지 파동인지도 모르는 뭔가 인간의 눈에 보이는 희귀한 빛,,, 그것이 자아라는 말씀은 아니겟고,, 솔길님이 빛이라고 말씀하신 그빛은 다른의미의 뭔가를 지시한것 같습니다...저는 항상 의문하는것이 내라는 존재가 왜 여기에 있냐는것입니다.. 60억 중에서 하필이면 여기에 있는 내가 나라고 인식한다는 자체가 신기할 따름입니다,,ㅎㅎ~
뭐 글을 쓰다보니 말이 되는가도 모르게 일단 죽껴봅니다..ㅎ~

[라할]

백은 육체이고 혼의 정신의 세계 입니다. 유교에서는 백은 땅으로 혼은 하늘로 흩어진다 했습니다.혼의 정수가 남는다는 것은 불교의 윤회이고 유교는 혼도 미세한 조각으로 흩어진다 했고 그 미세한 혼이 모여 새로운 생명이 탄생한다고 말합니다.

[유성]

불교의 윤회사상은 자아적 설명을 하지 못하는것 같슴다,,,
가령 전생의 기억이 하나도없는 새로운 나가 탄생한다면,,
그것은 전생에서 나라고 인식하던 나와는 또다른 남이기 때문입니다...
이거머 말이 되는지는 몰겠슴다만,,,하여간 ~ 종교적으로 관찰한다면
영혼육으로 분리되는 기독교의 교리가 자아를 인식하는 측면에서는 불교보다 훨씬 이치적인게 아닌가,,
하는 거시기한 생각이 들곤 합니다만,,,,,

[역사나무]

혼백을 관념이 아닌 과학적으로 해석 해보면,
혼,은 대(후세)를 이어놓고 죽은사람의 정신,일겁니다.
후세가 그사람에 정신을 계속해서 이어줄수 있기때문에 영혼,이 되는것이고,
후세가 그사람에 정신을 떠받들어 줄수 있기때문에 혼은 높은곳으로 올라가는거죠.

반면 백,은 대(후세)를 남기지 못했거나, 후세의 출세에 해악을 끼치고 죽은 사람에 정신일겁니다.
그사람에 정신을 이어줄 후세가 없거나, 있더라도 받들어주기 곤란한 지경이기에 백은 흩어지는것,..
이런 사고방식은 동방 예의지국 효,사상에 기반하지 않으면 나올수 없는 표현들 일겁니다.
동양철학?과 옛 불교?는 관념,철학,이 아닌 과학,사상으로 해석해야 할듯,.^^.

[유성]

ㅎㅎ 에비쿠로스님,,, 나를 알고자 하는 욕망은 나이와 상관이 없을것입니다..
오히려 나이가 들수록 도대체 뭔가가 잘못되어 가고있음을 느끼면서
내가 누구인가를 더더욱 의문시 할겁니다.

"뇌는 활동의 결과를 단백질과 같은 물질의 형태로 남겨 저장한다고 생각합니다."

위의 말씀에 동감하면서 결국 경험이라는 정보가 물질로 환원된다는 뜻으로 이해가 됩니다...
그러니까 물질이 정보가 될수도 있고 정보가 물질이 될수있다는,,
언젠가 얼핏 본것 같슴다만,,,양자론에서 그런 얘기를 한것 같습니다..
우리의 모든 생각과 기억은 물질의 작용이다... 참으로 놀라운 사실입니다...
결국 모든 정신적 작용은 물질로 치환될수

[이도경]

♥♥♥♥♥♥♥

[라할]

인간이 자신의 뇌를 이해한다고 말하는 것도 과학의 환상 입니다 . 뇌세포를 연구할 때 쓰는 생물이 미토콘드리아로 뇌세포가 300개 정도 입니다 .
하지만 현대과학은 이 생물이 다음에 할 행동을 알아내지 못합니다. 인간 뇌에 대한 연구과연 과학적 가치가 있는지 의문 입니다.

[유성]

그러게요,,저역시 뇌에 관한 세포적 연구는 아무리 발전해도 한계점을 넘을수 없다고 봅니다..
최초 입력된 유전자적인 정보의 출처를 파악하고 정보가 지시하는 메카니즘과 방향성을 분석하기 전에는 어떠한 뇌분석도 의미가 없을것 같슴다,,,
300개밖에 안되는 미토콘트리아 뇌세포,,, 거기에 담긴 정보를 어떻게 알수 있을까요?
아마도 인간의 능력으론 단 한개의 뇌세포에 담긴 정보의 총량을 이해할려면 몇세기가 흘러도 안될것 같슴다....

[역사나무]

저는 자아를, 본능(유전)과 기역(경험)의 상호작용이 만들어낸 것이라고 생각합니다.

본능,은 유전적으로 물려받은 모든 직계 조상들의 의식이 함축(응축)되어서 나에게 전달된 무의식, 잠재의식,이고
기역,은 태아 에서부터 시작된 모든 경험들이 축적되어서 만들어진 의식,이라고 할수 있을겁니다.
내가 임신 될때는 본능인 잠재의식으로 시작하지만, 이후의 경험들이 조금씩 더해지면서, 자아가 형성 된다는것,..

즉 자아는 잠재의식과 의식의 총합인데, 자신의 세포 하나하나에 각인되어 있는것이 잠재의식이고,
자신의 뇌중에 기역을 담당하는 부분(대뇌)이 의식,인데,
잠재의식은 마음으로, 의식은 이성으로 나타나는듯,..^^.

[역사나무]

저는 영혼,의 개념은 개인으로 한정하지 않는다고 생각하죠.^^.
즉 혼,은 직계조상들의 정신세계를 총칭하는 개념으로 사용하는것이 맞다고 봅니다.
그 조상들에 정신세계가 나를 통해서, 나에 의식이 더해져서(포함), 후세에게 전달되고,
그 전달이 영원히 지속되길 바란다는 뜻으로 "영혼"이라 했을것 같습니다.
민족혼,도 같은 개념으로 이해하고 있습니다.

[유성]

ㅎㅎㅎ~

[유성]

'개독 사기꾼같다'라는 인식과정을 위와같은 생물학적 실험으로 어떻게 알수 있느냐에 동감하고,,
여신도 방으로 통하는 비밀문에서,,, 쩔었음,ㅎㅎ~

[바람과구름과물]

마음의 실체를 알면 그렇게 어렵지도 않습니다.우리에겐 영원불변 살아있는 본래마음이 있습니다.사실 내마음이란 없는 허상이고 본래마음에 사진찍어 놓은 사진에 불과합니다.우린 그 없는 마음에 묶여 살고 있고요. 마음수련 www.maum.org 에 방문해보세요.간단 명료하고 쉽게 설명되어 있습니다. 분명 좋은 정보가 될거라 확신합니다.감사합니다~ 답글 | 수정 | 삭제