박해정 연세대 의대 핵의학교실 교수

인천국제공항은 동북아시아의 허브(Hub)공항이라고 불린다. 많은 사람들과 물류가 이곳을 거쳐 다른 지역으로 쉽게 이동할 수 있기 때문이다. 국제적으로 유명한 허브공항으로는 두바이 국제공항, 독일 프랑크푸르트 국제공항 등이 있다. 흥미로운 점은 이같은 허브 구조가 인간의 뇌에도 존재한다는 사실이다.

박해정 연세대 의대 핵의학교실 교수는 지난 1일 ‘인간의 뇌는 허브 구조를 갖고 있기 때문에 다양한 인지기능을 수행할 수 있다’는 내용을 담은 ‘뇌 구조·기능 및 뇌 연결망 연구에 대한 종설(Review Article) 연구논문’을 사이언스지(Science) 신경과학 분야 특집호에 발표했다.

이번 연구는 세계 3대 과학저널 중 하나인 사이언스지의 요청을 받아 이뤄진 것으로 세계적인 뇌과학자인 영국 런던 유니버시티칼리지의 칼 프리스턴 교수가 함께 했다. 종설논문은 한 주제에 대해 해당 분야 전문가나 권위자가 기존의 연구결과를 종합한 후 이를 포괄적으로 평가해 의견 및 관점을 제시하는 것을 의미한다.

박 교수의 논문에 따르면 뇌 인지기능은 이웃한 신경간의 상호작용으로 기초 뇌기능을 생성하는 ‘지역적(Local)’ 수준의 통합(Integration)과정과 상위 단계에서 뇌 영역간의 상호작용으로 인지기능을 형성하는 전체적(Global) 통합과정을 통해 형성된다.

이같은 과정은 뇌의 해부학적 연결망을 통해 구현된다. 뇌 정보망은 리치클럽(Rich Club)이라고 하는 허브를 중심으로 상호 연결된 해부학적 구조를 가지고 있다. 뇌의 각 부분은 허브를 통해 정보를 효율적으로 교환할 수 있다.

뇌의 통합적 인지기능을 설명한 모식도

박 교수는 “이번 발견은 뇌를 부분적으로 분해해 세밀하게 연구했던 기존 경향과 달리 뇌를 전체적(wholistic)인 시스템으로 다루면서 가능해졌다”며 “이는 뇌 연결망을 비침습적으로 추정할 수 있는 뇌영상기술이 발전한 데 따른 것”이라고 설명했다. 이어 “복잡한 정보처리가 신경이라는 간단한 기능에서 구현되는지를 계층구조화된 뇌 연결망을 통해 설명하려는 연구가 진행되고 있다”고 말했다.

뇌 연결망의 골격구조에 대한 연구는 현재 미국과 유럽에서 휴먼커넥톰프로젝트(Human Connectome Project)를 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 이번 연구는 미래창조과학부로부터 뇌과학원천기술개발사업 연구비를 지원받아 진행됐다.