수학으로 뇌신경 지도 만든다

국가수리과학연구소(수리연)는 “3월28일부터 31일까지 서울 이화여대에서 뇌 과학 분야의 저명한 학자들이 참여해 ‘인간 커넥톰(뇌 신경 연결망 지도): 자기공명영상과 현미경 영상 관점’이라는 주제로 국제 학술대회를 연다”고 밝혔다. ‘뇌 신경 연결망 지도’ 주제로 수학과 신경과학 분야의 권위자들이 한자리에 모여 ‘뇌와 수학’에 관해 토론하는 자리다.

이번 대회는 수학과 신경과학 분야의 전문가인 국가수리과학연구소 김정한 소장, 고해상도 자기공명영상(MRI) 기법 전문가인 카이스트 김대식 교수, 산신경과학 분야를 연구하는 미국 매사추세츠공대 세바스찬 승 교수가 공동 조직했고, 칼 프리스톤, 아더 토가, 제프 리츠만, 윈프리드 덴크, 데이비드 반 에센 등 24명의 세계 석학과 저명 연구자들이 참가해 인간 컨넥톰과 관련한 최신 연구 발표와 토론, 강연을 진행한다.

수학의 정보처리 모델은 뇌 신경망에서 일어나는 기억, 판단 같은 뇌 기능을 얼마나 잘 설명할 수 있을까? 수학적 모델링을 통한 연결 정보를 파악하고 뇌기능을 분석하면 뇌질환 진단기법도 개발할 수 있다. 예컨대 어떤 기업의 조직구성을 알면 업무가 어떻게 연결되고 어떤 방법으로 처리될 것인지 예측하고 문제점도 파악할 수 있는 것과 같다.

이번 대회의 주제가 된 ‘커넥톰(connectome)’은 뇌 신경의 연결망 일체를 뜻하는 말로 ‘뇌에서 일어나는 정보처리 연결망 전체의 지도를 그리자’는 최근 이 분야 연구자들의 관심사를 보여준다. 게놈(genome)이 유전체, 프로테옴(proteome)이 단백질체로 번역된 전례에 비춰보면, 커넥톰은 ‘연결체’로 번역될 수 있다. 김정한 소장은 “뇌의 생물학적 지도는 어느 정도 이뤄졌으나 뇌가 정보를 저장하는 방식, 저장된 정보를 꺼내어 쓰는 방식 등에 관한 수학적 정보처리 지도는 잘 파악되지 않고 있다“며 “수학적 분석과 모델링 기법이 뇌 기능을 이해하는 데 기여하고 있다”고 말하고, “(이 분야의 연구가 지향하는 궁극적 목표는) 뇌의 정보처리 지도를 완성하는 것”이라고 덧붙였다.