#신경과학

인간-생쥐 혼합 뇌 개발 성공

미국 스탠퍼드대 신경과학자들이 인간 뇌 조직(오가노이드)을 생쥐 뇌에 이식해 기능하도록 하는 데 성공했습니다. 간질, 자폐증, 뇌성마비 등 인간에게만 발생하는 뇌 질환 연구와 치료제 개발에 획기적 전기가 될 수 있습니다.

초파리 뇌를 학습시켜 기사 아이디어를 생성해봤다

WIRED 기자가 구글 등이 공개한 초파리 뇌의 뉴런 연결맵(커넥톰)을 활용해 기사 제목을 학습시키고 새로운 기사 아이디어를 생성하는 'PitchFly' 프로젝트를 만들었다. 초파리 뇌(약 16만 5천 개 뉴런)를 기반으로 한 이 시도는 생물학적 지능을 시뮬레이션하는 AI의 새로운 형태를 보여준다. 이 밖에도 초파리 커넥톰으로 게임 플레이, 주식 거래 등을 구현한 다양한 커뮤니티 프로젝트가 등장하고 있다.

인간 세포로 뇌 피질의 절반 이상이 채워진 쥐 탄생

스탠포드대 세르지우 파스카 연구팀이 인간 뇌 유래 세포를 주입해 뇌 용적의 거의 절반이 인간 세포로 대체된 '크세노코티컬(xenocortical) 쥐'를 만들었고, 이 쥐들이 미로 기억 검사에서 더 나은 성적을 보여 인간 조직이 동물의 인지에 실제로 기여함을 확인했습니다. 이는 유전자 편집과 줄기세포 기술을 결합해 생물학을 재편할 수 있음을 보여주는 성과이지만, 인간 의식 발현 가능성 등 윤리적 논쟁을 촉발하고 있습니다.

초파리 디지털 뇌, 인터넷을 뒤흔들다

HHMI 재넬리아 연구소와 구글 리서치가 수컷 초파리의 중추신경계 전체(약 16만 6천 개 뉴런)를 매핑한 커넥톰 'MaleCNS v1.0'을 공개했습니다. 온라인 커뮤니티에서는 이 디지털 뇌에 마인크래프트·둠 등 게임, 비트코인 거래 등 다양한 과제를 시키는 실험이 화제가 되고 있으며, 과학계에서는 성별 간 신경 회로 비교 등 신경과학 연구의 중요한 자원으로 주목받고 있습니다.

파리 뇌 연결체를 결합한 LLM, 대조 실험에서 효과 없음 판명

Fly Language Model(FLM)은 초파리 수컷 뇌 연결체(MaleCNS)의 166,700개 뉴런과 2,560만 개 연결을 토큰 임베딩으로 구동해 동결된 LFM2.5-1.2B-Instruct 모델에 소규모 학습 보정을 추가했습니다. 학습 파라미터는 278,528개에 불과하지만, 논문 자체의 대조 실험에서 그래프 없이 파라미터만 맞춘 모델이 모든 시드에서 오히려 더 나은 성능을 보였습니다.

어린 시절 스트레스, 뇌 세포에 '흉터' 남긴다

워싱턴대와 프린스턴대 연구진이 초기 생활 스트레스가 뇌 세포 내 DNA 포장 방식(후성유전체)을 변화시켜 성인기 스트레스 취약성을 높이는 메커니즘을 밝혔다. SETD7 효소가 H3K4me1 태그를 추가해 DNA 구조를 열어두면 스트레스 반응 유전자가 쉽게 활성화된다. 동물 실험에서 SETD7를 차단하면 스트레스 과민 반응을 예방할 수 있어, 새로운 치료 표적이 될 가능성이 있다.

AI는 죽었다, 유기체가 살아있다

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.

EEG 연구: 뇌, 두 음성 동시 처리 가능

여러 사람이 동시에 말하는 환경에서 우리가 주의를 전환할 때, 뇌가 이전 화자와 새 화자의 음성을 일시적으로 동시에 처리한다는 사실이 뇌파(EEG) 기록을 통해 밝혀졌습니다. 연구진은 주의 전환 시 알파파(alpha wave) 감소를 통해 인지적 노력이 증가함을 확인했고, 대형 언어 모델(LLM)을 활용해 청각적 주의 전환 후 어휘 맥락이 초기화되는 시의적 메커니즘을 규명했습니다. 이는 복잡한 청취 환경 속에서 뇌가 어떻게 유연하게 음성 정보를 처리하는지 이해하는 데 중요한 기초 자료가 됩니다.

인도 과학자들, 세계에서 가장 상세한 인간 뇌간 3D 지도 완성

인도 마드라스 공과대학(IIT-M) 연구진이 MRI 전체 스캔부터 단일 신경 세포까지 끊김 없이 확대해 볼 수 있는 세계 최고 수준의 인간 뇌간 3D 세포 지도(Anchor)를 구축했습니다. 이 연구는 뇌 전체를 보여주는 의료 영상(MRI)과 개별 세포를 관찰하는 현미경 조직 병리학 분야를 성공적으로 통합하여 뇌 연구의 지각변동을 일으켰다는 점에서 매우 중요합니다. 해당 3D 지도는 전 세계 연구자와 의료진을 위해 온라인에 무료로 공개되어 향후 뇌질환 진단 및 신경외手术의 정확도를 크게 높일 것으로 기대됩니다.

현대적인 인테리어가 뇌를 피로하게 만드는 이유

줄무늬 바닥, 깜빡이는 조명, 반복적인 기하학적 패턴과 같은 현대적인 시각적 환경이 뇌에 과도한 처리 부담을 주어 두통이나 메스꺼움 등 신체적 불편함을 유발할 수 있다는 연구가 발표되었습니다. 특히 자폐 스펙트럼, ADHD, 편두통 등이 있는 신경다양성人群이 이러한 시각적 자극에 더욱 취약하며, 공간 및 조명 설계 시 이러한 인지적 부담을 고려해야 할 필요성이 대두됩니다.

코카인 단일 노출, 뇌 유전체 구조 2주간 변형시켜

단 한 번의 코카인 노출이 쥐의 뇌 보상 회로(도파민 신경세포) 내 유전체 구조를 최소 2주 이상 지속되도록 변형한다는 연구 결과가 발표되었습니다. 이러한 '조용한 손상'은 겉보기엔 정상인 상태에서 뇌를 재사용 시 더 강력한 중독 반응을 일으킬 수 있는 취약성 상태로 만듭니다. 이 발견은 특정 개인만 중독에 빠지는 근본 원리를 규명하고 향후 인간 중독 치료법을 개발하는 데 중요한 단서를 제공합니다.

AI 모델 내부에 나타난 '의식 작업 공간'의 발견

Anthropic의 연구진은 Claude 모델 내부에서 인간의 '의식적 접근'과 유사한 특수한 내부 신경 패턴인 'J-space'가 자발적으로 형성되었음을 발견했습니다. J-space는 AI가 텍스트로 출력하지 않고도 내면에서 조용히 개념을 떠올려 다단계 추론이나 제어된 사고를 수행하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이는 AI의 단순한 문장 생성을 넘어, 고차원적인 인지 작용과 추론 메커니즘을 신경과학적 관점에서 해체하고 이해하는 데 매우 중요한 의미를 갖습니다.

수술 없이 뇌파로 문장 읽어내는 메타 'Brain2Qwerty' 오픈소스 공개

메타는 뇌파(MEG)를 텍스트로 변환하는 비침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 시스템인 Brain2Qwerty v2를 발표했습니다. 딥러닝과 대형 언어 모델(LLM)을 활용해 기존 비침습적 방식의 한계를 크게 뛰어넘어 최대 78%의 단어 정확도를 달성하며, 수술이 필요한 침습적 기술에 근접한 성능을 보였습니다. 연구 가속화를 위해 전체 학습 코드와 데이터셋을 오픈소스로 공개하며, 뇌 손상으로 인한 의사소통 장애를 가진 사람들에게 새로운 소통의 가능성을 제시합니다.

초음파로 두뇌를 읽는 혁신적 BCI 하드웨어

뇌파(EEG)의 낮은 해상도와 뇌 침습 전극의 위험성을 극복하기 위해, 두개골을 뚫지 않고도 MRI 수준의 고해상도를 구현하는 초음파 기반의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 하드웨어가 공개되었습니다. FDA 승인 마이크로버블(조영제)을 활용해 두개골 외부에서도 뇌혈관의 미세한 변화를 3D로 정밀하게 매핑하여, 뇌졸중, 치매 등 다양한 질환 진단과 텔레파시 같은 차세대 BCI 구현을 위한 토대를 마련했다는 점에서 매우 중요합니다.

알려진 환각 성분이 전혀 없는 '환각 버섯'의 미스터리

중국 윈난성 등에서 '난초버섯'으로 불리는 버섯을 섭취하면 '난쟁이 환각'을 겪는 사례가 빈번하게 보고되고 있습니다. 그러나 연구진의 전체 유전체 분석 결과, 이 버섯에서는 기존에 알려진 환각 물질인 실로시빈이나 이보텐산을 합성하는 유전자가 전혀 발견되지 않았습니다. 즉, 현대 과학으로는 규명하지 못한 완전히 새로운 화학적 경로를 통해 환각을 유발하는 것으로 확인되어 의학 및 생물학적 중요성이 매우 높습니다.

인터셉션: 몸의 내부 상태를 감지하는 숨겨진 감각

우리 뇌가 몸의 내부 상태를 감지하는 능력인 '인터셉션(Interoception)'이 신경과학의 핵심 연구 분야로 떠올랐습니다. 뇌와 신체 간의 신호 전달 방식을 이해함에 따라 비만, 만성 통증, 불안 장애 등을 치료하는 새로운 접근법이 가능해지고 있습니다.

금지된 환각제 '이보가인', 참전 용사 PTSD 치료에 효과

아프리카 전통 식물에서 추출한 환각 물질인 이보가인이 미군 참전 용사들의 PTSD(외상후 스트레스 장애) 치료에 효과적인 것으로 나타났습니다. 스탠퍼드 대학교 연구진의 감독 하에 멕시코에서 진행된 임상 시험 결과, 참전 용사들의 PTSD, 우울증, 불안 증세가 눈에 띄게 개선되었습니다. 이는 기존의 치료법으로 효과를 보지 못한 환자들에게 새로운 대안을 제시할 수 있는 중요한 의학적 성과입니다.

신경 줄기세포 주입으로 뇌졸중 후유증 역전 성공

취리히 대학교와 남加州 대학교(USC) 공동 연구진이 유도 만능 줄기세포(IPSC)에서 만든 신경 줄기세포를 뇌졸중 마우스에 이식해 손상된 뇌 조직과 혈관을 재건하고 운동 기능을 회복하는 데 성공했습니다. 이식된 세포가 새로운 신경망을 형성하고 뇌의 광범위한 치유 반응을 촉진하여, 단순 생존을 넘어 실질적인 뇌 재건 역할을 수행한 점이 확인되었습니다. 이번 연구는 현재 불가능하게 여겨지는 뇌졸중으로 인한 영구적 뇌 손상을 미래에 치료할 수 있다는 강력한 가능성을 제시합니다.

개인의 뇌-행동 연관성 감추는 '집단 평균'의 맹점

스탠퍼드 의대 연구진에 따르면, 여러 사람의 뇌 스캔 데이터를 단순 평균 내는 방식은 개인이 뇌를 사용하는 고유한 방식을 숨기고 왜곡할 수 있습니다. 특히 목표 지향적 과제에 어려움을 겪는 아동들의 경우, 집단이 아닌 개인 단위로 데이터를 분석했을 때 완전히 다르고 뚜렷한 뇌 활동 패턴이 나타났습니다. 이는 인지 조절 연구에 있어 개인 맞춤형 접근법의 중요성을 시사하며, ADHD 등 여러 정신의학적 질환을 이해하는 데 실질적인 도움을 줄 수 있습니다.

초자현상과 관련된 주파수 연구, 불안한 결과

인간의 귀에는 들리지 않는 20Hz 이하의 '초저음(infrasound)'이 사람들에게 부정적인 감정을 유발하고 스트레스 지표인 코르티솔 수치를 실제로 증가시킨다는 연구 결과가 발표되었습니다. 연구진은 귀신이 나온다는 장소나 불길한 장소에서 느끼는 기이한 불안감이 실제로는 환경적 초저음 소음 공해 때문일 수 있다고 설명합니다. 이는 심리적 주관 보고서와 생리적 데이터를 결합하여 초저음이 인간에게 미치는 영향을 과학적으로 규명했다는 점에서 중요한 의미를 갖습니다.

단 한 번의 경험으로 뇌를 재구성하는 신경가소성

과학자들이 단 한 번의 경험만으로도 학습과 즉각적인 기억 형성이 가능하게 만드는 새로운 신경가소성 메커니즘인 '행동 시간 척도 시냅스 가소성(BTSP)'을 발견했습니다. 기존의 '함께 발화하는 뉴런은 서로 연결된다'는 원리 외에도 수 초에 걸쳐 여러 뉴런에 영향을 미치는 전기적 변화가 뇌의 학습을 매개합니다. 이는 뇌가 단일 경험을 통해 어떻게 학습하는지에 대한 근본적인 미스터리를 푸는 중요한 기폭제가 됩니다.

초음파로 냄새를 인위적으로 유발하는 혁신 기술

초음파를 이용해 화학 카트리지 없이 냄새를 유발하는 새로운 장치가 개발되었습니다. 이 장치는 코가 아닌 뇌의 후구(olfactory bulb)를 직접 자극하여 가상 현실(VR) 경험을 한 차원 높일 가능성을 보여줍니다. 전통적인 화학物质 기반 방식의 한계를 극복한 이 연구는 냄새 재현 기술의 혁신을 가져올 수 있습니다.

인간의 결정 방식과 모더나의 백신 명칭 논란

본 뉴스레터는 인간의 의사결정 원리를 탐구하는 신경과학 연구와 모더나의 mRNA 기반 암 치료제를 둘러싼 명칭('백신' vs '치료제') 공방을 다룹니다. 이와 함께 샘 알트만 자택 테러, 미군의 AI 무기 도입, 오픈AI와 일론 머스크의 법적 다툼 등 AI 및 기술 업계의 주요 이슈를 조망합니다.

당신은 이 글을 읽을 선택을 하지 않았을지도 모른다

이 기사는 신경과학 분야에서 자유 의지가 실제로 존재하는지, 아니면 뇌의 신호가 우리의 행동을 미리 결정하는지에 대한 깊은 탐구를 다룹니다. 채프먼 대학교의 우리 마오즈(Uri Maoz) 교수는 뇌에서 '준비 전위(Readiness potential)' 신호가 의식적인 결정을 내리기 수 초 전에 나타난다는 기존 연구를 재해석하며 자유 의지 논쟁에 새로운 전기를 마련했습니다. 이 연구는 인간의 의사 결정 과정을 이해하는 데 중요한 철학적, 과학적 질문을 던집니다.