한국뇌연구원이 고위 뇌기능을 담당하는 대뇌피질로 유입되는 신경신호가 서로 협조를 통해 효과적으로 정보를 전달하고 있다는 해부학적 증거를 발견했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야의 국제 저명 학술지 `Cerebral Cortex` 5일자로 온라인 게재됐다. 실험동물(쥐)를 이용해 쥐의 수염이 움직이는 정보에 반응하는 뇌 부위(시상) 중 운동을 담당하는 신경세포의 핵(POm)과 물체와의 접촉과 운동정보를 코딩하는 운동피질(vM1)이 체성감각을 담당하는 뇌부위로의 시냅스 연결을 분석한 결과다.라종철 대뇌피질융합연구사업단장과 김나리 연구원은 그동안 쥐의 수염이 움직이는 신경세포 간 연결(시냅스)의 군집이 능동적 신호전달의 `기능적 단위` 역할을 수행함을 통합적으로 연구해 왔다.배열단층촬영기법을 사용해 이러한 기능적 유닛이 운동정보와 체성감각정보가 각자 고유의 군집을 형성하고 있으며 두 군집이 서로 가깝게 존재해 시냅스간의 협조를 일으키며 효과적인 정보 전달을 만들 수 있음을 해부학적으로 발견했다.뇌의 운동과 감각정보처리과정을 인공지능(AI) 알고리즘 개발에 이미 적용해 인공지능신경망 구축에 활용해 왔으나 뇌의 이종 세포간의 서로 다른 정보처리과정은 명확하게 규명돼 있지 않았다.이번 연구로 뇌 기능적 단위 정체를 규명해 서로 다른 정보 공유와 활용, 뇌 세포의 물리적 거리를 극복한 정보 전달 과정을 발견했다. 이러한 정보처리과정 원리를 AI 개발에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다.또 뇌의 복잡한 신경회로의 연결 특이성(임의의 연결이 아닌 특성을 가진 시냅스간의 특이적 연결)을 파악하고 신경세포의 고유 기능에 대한 연구로 중요한 정보를 제공할 수 있다. 이를 토대로 뇌지도 작성 및 해독 연구에도 큰 기여를 할 수 있을 것으로 전망된다. 라종철 단장은 "이종의 신경세포간의 연결과 분포 정도, 그리고 서로 다른 정보를 가진 두 개의 시냅스가 대뇌피질에서 어떻게 작용해 물체를 인지하고 운동하는지에 대한 근본 원리를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 발견"이라며 “연구결과는 분자변이로 설명할 수 없는 연결체 변이로 인한 뇌질환을 극복하고 인간 뇌를 모사한 인공지능 개발의 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다. 이 연구는 한국뇌연구원 기관고유사업, 디지스트 R&D 프로그램, 뇌과학원천기술개발사업 지원을 통해 수행됐다.
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