미국 EU 선두, 韓中日 뒤따라 추진-의료 IT산업 파급
오바마, ‘BRAIN 이니셔티브’ 발표, 경제성장 효과 기대

일본 문부과학성은 영장류(靈長類)의 뇌 활동에 관한 전모를 밝혀내는 대형프로젝트를 내년에 시작할 계획을 갖고 이를 검토 중이다. 담당부서는 최근 전문가 회의에서 프로젝트의 개요를 설명했다.

그 계획에 따르면 이화학연구소의 뇌과학 종합연구센터를 중심으로 대학과 기업들이 협력해서 신경회로가 어떻게 작동하는지 상세히 조사하는 기술을 개발한다. 그리고 다양한 뇌의 질환을 마모셋(Marmoset)이라는 다람쥐 크기의 작은 원숭이에게 발병시켜 많은 연구기관에 실험동물로 분양하므로써 뇌질환 치료 연구를 돕는다.

또한 기억과 판단, 감정 등 뇌의 다양한 활동이 뇌의 어느 부분 담당으로 이루어지는지를 표시하는 ‘뇌지도’도 작성. 최종적으로는 뇌질환의 새로운 치료법을 개발하거나 비교연구를 통해서 인간 뇌 활동의 규명을 추구한다.

뇌 연구에 관해서는 2013년 초에 유럽연합(EU)이 약 1500억 엔 규모의 10년 연구 계획 ‘휴먼 브레인 프로젝트(Human Brain Project)’를 채택했다. 미국에서는 올해 4월에 오바마 대통령이 1990년대 인간게놈(전유전정보) 해독 프로젝트의 뒤를 잇는 대형 국가프로젝트인 뇌 연구계획 ‘브레인 이니셔티브(BRAIN INITIATIVE)’를 발표했다.

오바마 대통령은 이것이 아폴로 우주 계획에 버금가는 미국의 ‘위대한 프로젝트가 될 것’이라면서 뇌기능의 전모를 밝혀내는 것을 겨냥해 프로젝트를 공개했다. 그 성과로는 뇌질환 치료 뿐 아니라 여러 산업의 폭넓은 응용이 기대된다며 국가 경제성장과 고용창출 효과가 막대할 것이라고 강조했다.

세계적인 뇌 연구 경쟁 치열
뇌의 활동을 초 단위로 측정해서 화상으로 바꾸는 기술 등이 최근 2~3년 사이에 급속히 발전되었다. 예를 들어 기능적자기공명화상장치(fMRI) 등으로 사람이 기쁨이나 원망 등의 감정을 느낄 때 뇌의 어느 영역이 활발하게 움직이는지를 파악할 수 있게 됐다. 그리고 그 정밀도를 높여서 상품 개발이나 경영자의 소비자 인식 파악 등에 활용할 수 있는 가능성도 생겼다.

뇌파에 의거해서 기기를 조작할 수 있는 BMI(Brain Machine Interface)도 실용단계에 도입했다. 뇌파 데이터를 컴퓨터 처리해서 사람(장애인 등)의 의사대로 가전제품 등을 움직일 수 있는 실험이 개시된 상태이다.

사람의 뇌 속에는 약 1000억 개의 뇌신경세포(neuron)가 있고 이들이 약 100조개소의 접속점(接續点)을 통해서 복잡한 네트워크를 구성하고 있다. 뇌의 정보처리 연구에는 빅데이터(big data) 기술이 유용하다. 뇌파 계측 등의 기술과 융합시키면 BMI의 응용범위가 확산돼 그 실용성이 높아질 것으로 기대된다. 매우 혁신적인 기록매체나 데이터 처리 방법의 개발도 가능할 것이다.

미국은 이와 같은 타이밍에 맞춰 브레인 이니셔티브를 출범시켰다. 그리고 BRAIN이라는 제시어는 뇌라는 뜻과 함께 ‘혁신적 뉴로기술 진전에 의한 뇌 연구’라는 프로젝트 내용의 머리글자를 딴 약칭이기도 하다.

이를 위한 2014년 미국 정부의 예산은 1억 달러(약 98억엔). 10년의 장기계획으로 민간에서도 정부 지출과 비슷한 수준의 자금 각출을 유도해 산관학(産官學) 연대체제로 프로젝트를 추진한다. 총액은 2000억 엔 규모에 달할 것으로 보인다.

유럽연합(EU)도 2013년도부터 10년 계획으로 12억 유로(약 1500억 엔)를 투입해 뇌의 정보처리 메커니즘 해명을 시작했고 IT(정보기술) 혁신으로 이어나갈 방침이다. 한국, 중국, 이스라엘, 싱가포르 등에서도 뇌 연구 대형 프로젝트를 추진 중이다.

오바마 대통령은 ‘전 세계가 뇌 연구 경쟁을 전개 중’이라면서 새로운 고용을 창출하는 연구 성과 발견을 ‘중국, 인도, 독일이 아니라 미국에서 이룩하고 싶다’고 강조했다. 그는 뒷짐 지고 있다가는 의료산업과 IT산업의 경쟁력 저하를 자초할지도 모른다는 위기감을 노골적으로 피력했다.

미국에서는 과거에 국립보건연구원(NIH)이 주도했던 인간게놈 계획이 성공하면서 유전정보를 활용하는 의료진단과 치료법의 보급이 촉진되었다. 오바마 대통령은 ‘1달러의 투자가 140달러의 이득을 초래했다’고 지적했다.

미 전국과학재단(NSF)이 지원한 검색기술 연구가 미국 구글(google)의 기초를 제공했다. 국방부의 국방고등연구계획(DARPA)이 추진한 통신기술 개발이 인터넷 보급의 길을 터주었다. 미국 정부는 BRAIN 이니셔티브 계획에서 이와 비슷한 파급효과를 기대한다.

앞으로 수년간이 승부처
미국의 뇌 프로젝트의 원류는 1990년 시작됐던 ‘뇌의 10년’ 계획으로 소급된다. 일본도 이것을 거울삼아 1996년에 뇌 과학 연구계획을 시도했지만 ‘용두사미’로 끝났다. 2008년에 다시 10년 계획인 ‘뇌과학연구 전략추진프로그램’이 시작돼 2013년도까지 약 170억 엔의 예산이 투입됐다.

그러나 아직도 ‘연구 성과의 전략적인 산업 응용이 이루어지지 못했다’고 NTT 데이터경영연구소의 하기하라 잇페이 경영혁신부장은 평가한다.

이 연구소는 2010년도에 일본신경과학학회와 제휴해서 산학(産學)간의 교량역할을 하는 응용뇌과학컨소시엄을 결성했다. ‘뇌 과학은 보물섬이다’라는 슬로건에 호응해서 도시바와 닛산자동차, 하쿠호도 등 30개사 이상의 민간기업이 참가하고 있다.

한편 연구자들의 의식도 바뀌었다. 일본신경과학학회, 일본정신신경학회, 일본리허빌리테이션의학회 등 19개 학회가 2012년에 일본뇌과학 관련학회 연합회를 발족. 기반기술 개발에서 기초연구, 임상과 산학 응용에 이르기까지 산과학 공동으로 프로젝트 가속화를 위한 정책 제안 등을 추진 중이다.

하기하라 센터장은 일본이 뇌기능해명프로젝트에서 국제 경쟁력을 갖추게 될 것인가의 여부는 ‘앞으로 수년간이 승부처’라고 전망했다. 그는 2018년에 끝나는 문부과학성의 뇌프로그램 이후의 전개를 포함해서 조속한 전략 수립을 하라고 촉구했다.