대뇌의 겉부분인 '대뇌피질'은 의식적 사고와 인지, 문제 해결 등을 담당한다. 대뇌피질의 어떤 부위가 어떤 기능을 수행하는지는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 대뇌피질의 역할을 알기 위해서는 우선 기능에 따른 영역을 정확하게 구분하는 것이 필요하다.

최근 대뇌피질의 영역을 보다 세분화한 뇌지도가 나왔다. 뇌지도는 뇌의 구조와 구조에 따른 기능을 수치화·시각화한 데이터베이스(DB)다.

▲ 대뇌피질을 180개 영역으로 나눠 색으로 표시한 뇌지도의 모습. 시각 관련 부위를 푸른색 계통으로, 촉각 관련 부위를 초록색 계통으로 표시하는 등 기능에 따라 색이 나뉜다.

미국 워싱턴대와 미네소타대, 영국 옥스퍼드대 등 국제공동연구진은 대뇌피질을 180개 영역으로 나눠 각 영역의 기능을 정리한 뇌지도를 20일(현지 시간) 국제학술지 '네이처'(Nature)에 발표했다. 이 뇌지도에는 기존 뇌지도에서 구분하지 못했던 부분이 상당수 나타났다.

연구진은 210명의 뇌를 자기공명영상(MRI)과 기능성자기공명영상(fMRI) 등으로 찍어 데이터를 얻었다. 여기에는 각 사람의 대뇌피질의 두께와 미엘린(신경세포를 둘러싼 절연물질) 함량, 쉴 때의 뇌 활동 등이 들어있다. 데이터는 사람마다 차이가 나기 때문에 연구진은 이 데이터에서 개인차를 보정한 뒤 분석해 뇌지도를 완성했다.

뇌지도에 나타난 180개 영역 중 83개는 기존에 알고 있었던 곳이지만 97개는 기존 뇌지도에서 구분할 수 없었던 '미지의 영역'이었다. 기존 뇌지도에 비해 정밀도가 두 배 이상 높은 뇌지도인 것이다. 이는 자폐증이나 알츠하이머 같은 뇌질환을 보다 자세히 연구할 수 있는 기반을 제공한다.

이번에 연구진이 정밀한 뇌지도를 완성할 수 있었던 것은 개인별 차이를 보정하는 소프트웨어를 적용했기 때문이다. 여기에 인공지능(AI) 구현에 쓰는 '머신러닝' 기법으로 대뇌피질 영역을 세분화했다.

라종철 한국뇌연구원 책임연구원은 "사람마다 차이 나는 부분을 일반화하다 보면 조금씩 사라지는 부분이 있었는데 이번 연구에서는 미엘린 함량과 휴지상태의 fMRI 데이터 등의 정보를 종합적으로 활용해 사라지는 부분을 획기적으로 줄일 수 있었다"고 했다.

이번 연구는 미국국립보건원(NIH) 휴먼커넥톰프로젝트(Human Connectome Project)의 하나로 수행됐다.

한편 국내 뇌 연구 기관인 한국뇌연구원도 지난 5월 2023년까지 뇌지도 구축을 목표로 연구 중이다. 라 연구원은 이번에 '네이처'에 발표된 뇌지도와 한국뇌연구원이 만들려는 지도는 '관점'이 다르다고 했다.

그는 "이번 네이처 연구에서는 대뇌피질 전체를 다뤘지만 우리는 '판단'이라는 인지기능에 관여하는 부위인 '후두정피질'에 집중할 것이고 이 부위의 신경세포 연결구조를 나노미터 수준으로 규명한 기능뇌지도를 만들 예정"이라고 설명했다.

특별취재팀  jeonpa@a-news.co.kr

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