https://www.nature.com/articles/s41598-****-63934-4

뇌는 뉴런끼리의 연결을 통해 신호를 주고받는다. 뇌의 정보는 전기신호를 통해 처리된다. 뉴런의 연결을 살펴보면 좁은 공간이 있는데, 이를 ‘시냅스(연결고리)’라고 한다. 이곳을 통해 전기신호나 화학물질을 주고받고, 전기신호를 전송해 우리가 어떤 것을 인지할 수 있게 해준다.

그동안 과학자들은 이런 신경 구조 속에서 매우 정교하게 교환되고 있는 세포 간의 언어 내용을 파악하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그러나 기존 인공신경망으로는 그 내용을 정확하고 상세하게 파악하기 힘든 상황에서 새로운 방식이 개발됐다.

신경세포의 끝부분에 해당하는 종말 단추 안에 있는 작은 주머니 시냅스 소낭에서 신경전달물질을 주고받으며 소통하고 있는 모습. 과학자들이 빛을 매개체로 신경세포들이 주고받는 언어를 파악하는데 성공하고 있다

25일 ‘사이언스 얼럿’에 따르면 프랑스‧일본‧스페인‧이스라엘 등 4개국 공동연구팀이 빛(light)을 통해 전자식 언어를 해독하는데 성공했다고 보도했다.

‘광유전 자극(Optogenetic stimulation)’이란 첨단 기술을 통해 신경세포 사이에 교환되는 뇌파를 전자 시그널로 변환하는데 성공했다. 관계자들은 이 칩이 신경세포가 손상된 환자 치료는 물론 인공지능 기술 전반에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 보고 있다.

이 기술은 특정 뉴런에 빛을 쏜 후에 자극을 받으면 켜지고, 자극을 받지 않으면 꺼지는 스위치 원리를 이용한 것이다. 공동연구팀은 이 반응들을 빛으로 영상화해 뇌세포들이 어떤 언어를 주고받는지 파악할 수 있었다.

연구에 참여한 도쿄대학의 이스라엘인 생의학자 티모데 레위(Timothée Levi) 교수는 “최근 ‘광유전 자극’ 기술의 발전이 그동안 뇌과학자들의 숙원사업이었던 뇌세포 간의 전기 언어를 분석할 수 있는 길을 열어놓았다.”고 말했다.

교수는 리드미컬하게 발생하고 있는 신경세포의 반응을 음악에서 이야기하는 멜로디(melody)에 비유했다. “현재 진행하고 있는 이 분석 작업을 마쳤을 때 신경세포들이 주고받는 언어를 파악할 수 있다.”고 설명했다.

연구팀은 “지금까지의 실험 결과 각각의 뉴런으로부터 예상했던 충분한 데이터를 확보하고 있다.”며, 향후 후속작업을 통해 고급 정보를 획득할 수 있으며, 이 정보를 손상된 세포치료는 물론 인공지능 작업에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 전망했다.

실제로 일부 과학자들은 사람의 뇌세포를 접목시켜 사람 같은 로봇을 만들겠다는 트랜스휴머니즘(transhumanism)을 시도해왔다. 4개국 공동연구팀의 이번 ‘뉴로프로스테틱’ 개발은 생체 조직인 뇌세포를 분석해 인공지능화하려는 초기 시도라고 볼 수 있다.

연구팀이 분석한 자료에 따르면 신경세포들은 블루 빛을 쏘였을 경우 일정한 리듬에 의해 반응을 보이고 있었다. 레위 교수는 “각각의 뉴런에 따라 일정한 리듬의 반응이 일어나고 있었으며, 이를 영상 및 전자 센서에 의해 입력해 분석하고 있다고 밝혔다.

논문은 ‘네이처’ 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다.