생물학적 지능이라는 새로운 패러다임이 떠오르고 있습니다. 연구진은 인간의 피부 세포를 배양해 수백만 개의 뉴런을 가진 '인간 뇌 유기체(Brain Organoid)'를 제작하고 있습니다. 이 살아있는 뇌 조직들은 단순한 실험용을 넘어 미로 찾기 로봇 제어, 생체 컴퓨팅 시스템 구축, 심지어 비디오 게임 플레이에 활용되며, 규칙 기반의 인공지능(AI)을 넘어 '생명체 그 자체'로 만든 지능으로 기술의 미래를 재편할 중요한 기반으로 주목받고 있습니다.
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한 가지 비밀을 알려드리겠습니다. 여러분 몸의 모든 세포는 더 똑똑해질 잠재력을 가지고 있습니다. 이것을 비유적으로 말하는 것도 아니고, 이른바 '몸이 상처를 기억한다'는 식의 의미도 아닙니다. 만약 실험복을 입은 생물학자들이 여러분의 피부 샘플을 채취해 그 안의 세포들을 아주 정교하게 조작한다면, 그들은 실제로 뇌를 만들어낼 수 있다는 뜻입니다. 그들은 이런 일을 늘 하고 있습니다. 물론 여러분의 눈 뒤에 있는 진짜 뇌만큼 복잡하지는 않지만, 수백만 개의 뉴런을 포함해 전기 신호를 주고받을 수 있는 회색 물질 덩어리를 만들어낸다는 것이죠. 생물학자들은 이 기이한 창조물을 '인간 뇌 유기체(organoid)'라고 부릅니다.
자궁과 같은 섭씨 37도(화씨 98.6도)의 환경에서 8개월 동안 키워지면, 이들은 미숙아가 만들어내는 것과 거의 구분할 수 없을 정도의 반복적인 진동, 즉 뇌파(brain waves)를 발생시킵니다. 전 세계의 세포 배양 연구실에서 인간 뇌 유기체들은 질병, 독소, 새로운 의약품의 효과를 테스트하는 신경계 실험용 기니피그로서 짧은 생을 보내고 있습니다. 하지만 곧 이들은 더 화려한 작업에 착수할지도 모릅니다. 샌디에이고 대학교(UC San Diego)에서는 유기체가 거미처럼 생긴 로봇을 미로에서 이끌고 있으며, 엄청난 용량의 환각제를 투여하는 실험도 진행 중입니다. 존스 홉킨스 대학교에서는 이를 바탕으로 새로운 생체 컴퓨팅 시스템의 초석을 다지고 있습니다. 그리고 멜버른의 한 스타트업에서는 이들이 '퐁(Pong)'이나 '둠(Doom)' 같은 비디오 게임을 하고 있습니다. 생물학자들은 정말 기상천외한 일들을 해냅니다.
나머지 우리가 대형 언어 모델(LLM)과 AI 에이전트에 정신을 빼앗겨 있는 동안, 생물학자들은 지능의 근원으로 직행하여 살아있는 신경 세포를 배양하고, 전기 신호와 도파민 자극을 가해 이들을 프로그래밍하는 방법을 스스로 터득하고 있습니다. 그들은 미래의 인공지능은 결코 '인공적(artificial)'이지 않을 것이라고 장담합니다. 그것은 생명 그 자체의 물질로 만들어질 것이기 때문입니다.
UC 샌디에이고 캠퍼스에서 가장 압도적인 건물은 도서관입니다. 아이들의 작가인 닥터 수스(Dr. Seuss)로 더 잘 알려진 테오도르 가이셀의 이름을 딴 가이셀 도서관(Geisel Library)은 기단부의 가느다란 다리들 위에 역피라미드 형태의 콘크리트 건축물로 우뚝 솟아, 평화로운 캠퍼스 위에 군림하고 있습니다. 최근 어느 오후, 유칼립투스 숲 위로 해양 안개층이 낮게 깔렸을 때, 이 건물은 마치 야만적인 외계 종족의 모함처럼 보였습니다.
그날, 가이셀 도서관의 움푹 파인 로비에는 대학의 소장품 중 과학 이미지들이 전시되어 있었습니다. 접힌 단백질의 CG 렌더링과 심해 저서 생물의 접사 사진들 사이에서 한 장의 이미지가 눈에 띄었습니다. 우윳빛 페트리 접시의 새하얀 배경과 대비되어 검은 실루엣으로 그려진 인간 뇌 세포 덩어리였습니다. 뇌 전체에 전기 충격을 전달하는 실 모양의 신경 말단인 축삭돌기(Axons)로 이루어진 코로나(광환이)가 그 덩어리로부터 뻗어 나오며 강렬한 갈망을 시각화하고 있었습니다.
우리의 두개골 안에 있든 접시 안에 있든 상관없이, 뉴런이 원하는 것은 오직 서로를 찾는 것뿐입니다. 그리고 그 텅 빈 공간을 가로질러, 생각의 근간을 형성하는 전기적 수다를 떨 수 있는 시냅스를 맺는 것입니다. 그들은 이 과정에 매우 능숙합니다. 풀어진 뇌 세포들을 한곳에 모아두면, 그들은 스스로 하나의 자율적인 조직 덩어리로 응결될 때까지 증식하고 서로 연결될 것입니다. 인간 뇌 유기체는 말 그대로 스스로를 만들어냅니다. 가이셀 도서관에서 도보로 20분 거리에 있는 UCSD의 샌포드 줄기세포 연구소(Sanford Stem Cell Institute)에서는 수만 개의 뇌 유기체가 스스로 만들어지고 있습니다.
브라질인 발달 생물학자인 알리슨 무오티(Alysson Muotri)는 자신의 사무실 창밖으로 펼쳐진 푸른 태평양을 내려다보며 이렇게 말했습니다. "이들을 어떤 환경에 놓든 간에 그들이 가장 먼저 하는 일은 연결을 시도하는 것입니다. 접시와 연결하고, 전극과 연결하고, 서로 연결하죠. 연결하려는 것은 우리 뇌의 고유한 특성입니다."
무오티리는 서퍼 같은 구릿빛 피부와 고대 로마 동전에 새겨진 인물 같은 매력적인 수염을 지녔습니다. 지난 10년 동안 그의 연구실은 뇌 유기체 연구의 범위를 획기적으로 넓혀왔습니다. 그와 그의 동료들은 호미닌 화석 기록에서 유전 물질을 되살려 '네안데르탈인화(Neanderthalized)'된 뇌 유기체를 만들어냈습니다. 또한 우주 방사선이 우주비행사의 뇌에 미치는 영향을 연구하기 위해 국제우주정거장에 유기체 화물을 보내기도 했습니다. 하지만 무오티리가 가장 마음을 쓰는 부분은 자폐증입니다. 그의 18살 배기 아...
Comment Loader Save Story Save this story Comment Loader Save Story Save this story I’m going to let you in on a secret. Every cell in your body has the potential to get smarter. I don’t mean this metaphorically, or in a “body keeps the score” kind of way. I mean that if lab-coated biologists took a sample of your skin and very carefully manipulated the cells inside it, they could actually make a brain. They do it all the time. Not a brain as complex as the one behind your eyes, of course, but a glob of gray matter nonetheless, with a few-million-odd neurons that can send and receive electrical signals. Biologists call these strange creations human brain organoids . Kept at a womblike 98.6 degrees Fahrenheit for eight months, they’ll produce repetitive oscillations— brain waves —nearly indistinguishable from those made by a premature baby. In cell culture labs around the world, human brain organoids live out their short lives as neural guinea pigs, testing the effects of diseases, toxins, and new pharmaceuticals. But they may soon be on to more glamorous pursuits. At the University of San Diego, organoids are guiding spidery robots through mazes and taking hero doses of psychedelics. At Johns Hopkins, they’re forming the basis of novel biocomputing systems. And at a startup in Melbourne, they’re playing video games like Pong and Doom . Biologists do the darnedest things. While the rest of us are distracted by large language models and AI agents, they’re going straight to the source of intelligence, cultivating living neurons and teaching themselves to program them with electrical signals and hits of dopamine. In the future, they wager, artificial intelligence won’t be artificial at all. It’ll be built from the stuff of life itself. The most metal building at UC San Diego is the library. An inverted concrete ziggurat, the Geisel Library—named for the children’s author better known as Dr. Seuss—looms over an otherwise bucolic campus on spindly, two-story legs. On a recent afternoon, as a marine layer hung low in the eucalyptus groves, it looked particularly like the mothership of a brutalist alien race. That day, the Geisel’s sunken lobby was hung with scientific images from the university’s collection. Among CGI renderings of folded proteins and macrophotographs of benthic sea creatures, one image stuck out. It depicted a clump of human brain cells, silhouetted in black against the milky white of a petri dish. A corona of axons, the threadlike nerve endings that transmit electrical impulses across the brain, stretched outward from the clump with palpable yearning. Whether in our skulls or in a dish, neurons want nothing more than to find one another—and, across the emptiness, to forge the synapses whose electrical chattering forms the basis of thought. They’re very good at it. If you put loose brain cells together, they will multiply and interlink until they’ve cohered into autonomous globs of tissue. Human brain organoids practically make themselves. A 20-minute walk from the Geisel, at UCSD’s Sanford Stem Cell Institute, they’re making themselves in the tens of thousands. “Whatever environment you put them in, the first thing that they do is try to connect,” said the Brazilian developmental biologist Alysson Muotri, as we gazed over the blue plane of Pacific outside his office window. “Connect with the dishes, connect with the electrodes, connect to each other. This is an intrinsic property of our brain, to connect.” Muotri is dashing, with a surfer’s tan and the aquiline profile of a figure on an ancient Roman coin. Over the past decade, his lab has dramatically expanded the scope of brain organoid research. He and his colleagues have revived genetic material from the hominin fossil record to create “Neanderthalized” brain organoids. They have sent organoid payloads to the International Space Station to study what cosmic radiation does to astronaut brains. But the issue closest to Muotri’s heart is autism . His 18-year-old son is autistic and receives 24-hour care. By studying brain organoids grown from the cells of autistic donors—including his son—he hopes to pinpoint where the neural development of autistic children differs from their neurotypical counterparts. This is not an invasive procedure. To make a brain organoid, all you need is that sample of skin I mentioned before. (Samples of blood, hair, or teeth work too.) You take the adult cells and introduce them to some special proteins that revert them to their embryonic state. Given a second chance to mature, these so-called induced pluripotent stem cells can become anything: tear gland organoids that cry, heart organoids that beat, or brain organoids that … well, that’s the question. In utero brain development is, as one bioethicist told me, “a black box” of scientific knowledge. Historically, a lot of what we know about it is inferred from studies with mice. But with an organoid, the transformation of stem cells into neurons into brain tissue happens in full view. In theory, scientists could one day study how a colony of dividing cells comes together to create a mind—to make, from 86 billion neurons, a person named Alysson Muotri, for example. Or another one named Claire L. Evans, who at this moment is leaning over Muotri’s shoulder to gape at a dish of floating brainlets under the microscope. Visually, organoids are not compelling; they’re opaque, snot-colored, the approximate size and shape of a chia seed. Muotri’s organoids contain 5 million cells, of which 2.5 million are neurons. (The rest are non-neural glial cells, which serve as scaffolding.) This, he reassures me, is the size of a bee’s brain. I suspect this is his way of tempering any ethical ick I may have. Although the evidence for insect sentience is growing, invertebrate research is still exempt from federal animal welfare laws. As John Evans, a sociologist and the codirector of UCSD’s Institute for Practical Ethics, put it to me when I wandered over to his office for the humanist take, “You don’t need to get permission to torture as many flies as you want.” For now, you don’t need permission to torture brain organoids either. From a bioethical perspective, they aren’t people; they’re not even animals. If organoids someday graduate from bee to mouse size, this protocol would have to evolve. The trouble is, nobody knows quite where to draw a line. Sentience is hardly a settled idea; it’s not even clear you can have sentience without a body or a sensory experience of the world. And forget about calling an organoid conscious . “Imagine that you had spent your life in a glass tube—could you possibly even think of what you have as consciousness?” Evans asked me. “Philosophers of mind will tell you that what we call consciousness is not possible without experiences .” To make a conscious organoid, he added, “you first have to start having organoids have experiences .” This isn’t impossible. We’ve all seen The Matrix. To the brain, the whole Ferris wheel of life is just pings of chemistry and electricity. To give an organoid an “experience,” all Muotri has to do is pluck one from its amniotic goo, place it on a conductive sheet of graphene, and—not to put too fine a point on it— zap it. Do the organoids like being zapped? Muotri isn’t sure. What he does know is that they respond to electrical signals, remember them, and eventually come to anticipate them. For him, that’s evidence that they’re maturing, becoming more useful models of human development. But for other researchers, this electrical communication represents something else entirely: that living matter, like a computer, is programmable. And this is where things get truly weird. It’s 3:30 pm in Los Angeles, which means it’s tomorrow morning in Australia. I’m sitting on the fire escape of my office building, peering at a grid of 59 squares on my laptop screen. I’ve been told that each of the squares represents an electrode in the Melbourne laboratory of the biocomputing star