파킨스 증후군의 치료 가능성을 열다
사람은 다양한 운동과제를 수행하며 삶을 영위한다고 해도 과언이 아니다. 걷기와 식사 같이 생존에 필수적인 것부터 입술과 혀를 움직여 말을 하는 것 등이 그 예다. 일상생활에서 수행하는 기본적인 운동과제는 학습을 통해 형성된다. 상당수 기존 학설은 운동과제의 학습이 가능한 이유를 학습 결과를 저장하는 운동 기억의 존재로 설명한다. 김 교수는 운동과제를 수행하는 과정에서 '뇌에서 일어나는 변화'에 대한 연구가 진행된 적이 없음을 깨달았다. 그는 새로운 운동과제를 처음으로 습득하고 숙달하는 과정 중 뇌에서 어떤 변화가 일어나는지 밝히고자 연구에 착수했다.
김 달맞이 토토사이트는 지난 17년 기초과학연구원에서 차세대 기초연구 리더 프로그램의 수혜자로 선정돼 본격적인 연구를 시작했다. 김 달맞이 토토사이트는 피험자에게 새로운 운동과제를 제시해 뇌의 변화를 관찰했다. 보상과 관련된 뇌의 영역 중 미상핵의 역할에 주목했고, 실험이 진행됨에 따라 운동기술 습득 시 얻어지는 동기부여와 보상에 대한 정보가 미상핵의 머리 부분에서 꼬리 부분으로 이동되는 것을 발견했다.미상핵은 동기부여 및 보상과 관련된 신경전달물질인 도파민에 의해 기능이 활성화된다. 이는 파킨스 증후군과 밀접한 관련이 있다. 파킨스 증후군은 도파민이 제대로 분비되지 않아 일어나는 뇌 질환이다. 낮은 동기부여로 인해 전체적인 행동이 느려지고, 인지적 장애가 수반되기도 한다. 김 달맞이 토토사이트는 이번 연구로 쾌락, 보상, 동기부여를 담당하는 인간의 미상핵이 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. “미상핵은 새로운 운동기술을 습득하고 습관화되는 수준까지 도달하는 데 도움을 줍니다.”
연구 도중 어려운 점도 있었다. 박사 및 연구원 과정을 마치고 처음 연구팀을 꾸렸을 때, 리더십 등 연구 외적인 부분에서 많은 갈등과 어려움이 존재했다. 그는 “함께하는 연구원들을 한 명의 좋은 과학자로서 훈련하려는 노력이 많이 부족했다”며 아쉬움을 드러냈다. 덧붙여 동고동락한 기초과학연구원 뇌과학이미징 연구단 소속인 최예라, 신윤하 연구원에게 고마움을 표했다. 김 달맞이 토토사이트는 “두 연구원과의 깊이 있는 토론을 통해 본 연구의 큰 의미를 발견할 수 있었다”고 말했다.
김 달맞이 토토사이트는 “이번 연구를 통해 파킨슨 증후군으로 인해 일어나는 운동장애를 깊이 이해할 수 있게 됐다”며 “해당 연구를 계기로 파킨슨 증후군의 치료법이 제시될 것으로 보인다”고 말했다. 덧붙여 그는 “효율적인 인공지능 시스템을 개발하는 데 영감을 줄 것이며 동시에 뇌-기계 접속 시스템의 발전에도 기여할 것”이라고 밝혔다. 현재 김 달맞이 토토사이트는 운동기술이 숙달되면서 일어나는 뇌의 변화가 얼마나 장기적으로 지속되는지에 대한 후속 연구를 진행 중이다. 그는 “이 연구를 통해 운동기억이 형성되는 과정을 보다 구체적으로 이해할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 심리뇌과학과는 오는 2021학년도에 신설되는 학과로, 인간의 지능에 대한 연구를 기반으로 혁신적인 인공지능의 개발에 응용하고자 하는 목표를 지녔다. 향후 김 달맞이 토토사이트는 인지신경과학의 기초와 인공지능과 관련한 뇌과학의 최근 주제들을 소개하는 수업으로 강단에 설 예정이다. 김 달맞이 토토사이트는 “인간의 지능과 뇌의 기능은 미지의 영역”이라며 “연구주제가 무궁무진하고 인류사회에 미칠 잠재력 또한 매우 크다”고 설명했다. 그는 이어 “다양한 학문 배경지식을 가진 사람들의 많은 관심과 도전이 필요한 분야”라고 소개했다.
글/권민정 기자 mj0863@hanyang.ac.kr
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