인간의 뇌는 상당히 오랜 세월에 걸쳐 연구를 지속하고 있지만, 아직까지도 예측하기 어려운 신비로운 영역으로 남아있다. 뇌는 같은 정보라도 어떻게 처리하느냐에 따라 전혀 다른 결과를 가져올 수 있다. 이에 한국뇌과학연구원은 뇌의 신비를 밝혀내 인간의 물리적·정신적 작용기전을 분석하며, 뇌와 인체 기능의 작용원리에 관한 연구를 통해 뇌의 실제적 활용방법을 개발·보급하고 미래 산업혁명의 핵심기술 개발을 주도하고 있다. 한국뇌과학연구원은 인간 뇌에 대한 심층적 연구와 인간 두뇌 활용분야에 대한 성과확산을 통해 인간의 뇌를 건강하게 활용하는 방법을 제시하며 국민의 건강과 행복, 평화로운 삶을 위해 유의미한 연구들을 지속해나가고 있다.

 

한국뇌과학연구원에서는 뇌과학 연구 발전을 위한 어떠한 연구들을 추진하고 있는지 궁금합니다.

한국뇌과학연구원은 다수의 국내외 연구기관과의 공동연구를 통하여 현재까지 다음과 같은 연구를 활발히 진행해왔습니다. 우선 첫 번째는 생체신호기반 인간 뇌기능 연구입니다. 뇌파(EEG)와 기능적 자기 공명 영상(fMRI)과 같은 다양한 뉴로이미징 분석을 통해 인간의 뇌기능을 연구하여 왔습니다. 뇌의 복합적인 기능과 구조를 해석하기 위해 최신의 신호처리 방법 및 인공지능(딥러닝)을 접목한 분석 방법을 개발하고 있습니다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 뇌의 기능적 메커니즘을 규명하고, 궁극적으로 뇌 기능 향상, 질병예방, 두뇌계발에 유용한 정보를 제공하고자 합니다. 두 번째는 인간 고등감각인지 연구로, 몰입의 상태에서 인간이 경험하는 감각인지의 변화를 이해하기 위한 다양한 연구와, 이를 활용한 두뇌능력 향상을 유도하는 프로그램 개발을 수행하고 있습니다. 고등감각인지 연구는 인간의 의식현상 및 그 작용 메커니즘을 규명하는데 큰 기여를 할 것으로 기대합니다. 세 번째는 뇌활용 프로그램 개발 및 효과연구로써 뇌활용 프로그램은 개인교육, 학교교육, 기업교육, 사회교육의 분야에서 인성의 발달과 창의성 계발, 문제해결능력과 생산성 증대, 잠재능력 계발, 정서조절능력 및 소통능력 함양 등을 위한 새로운 대안으로 주목받고 있습니다. 뇌활용 프로그램의 이론체계인 BEST(Brain Education System Training) 5단계의 각 단계별 연구를 수행해오고 있으며, 여러 교육관련 전문기관과의 공동연구에도 적극 힘쓰고 있습니다. 네 번째는 명상 기전 연구입니다. 명상에 의한 생체신호 분석, 인지심리학적 분석, 정신-신경-내분비학적 분석 등에 의한 다학제간 연구를 통해, 몸과 마음의 훈련에 초점을 둔 명상의 효과 및 그 메커니즘을 규명하고자 합니다. 이를 통해 명상이 정신적, 신체적 건강을 유지하고 회복하는데 유용하게 활용될 수 있도록, 일반 대중 및 건강정책에 필요한 과학적 정보를 제공하고자 합니다. 다섯 번째는 기초 신경과학 연구입니다. 한국뇌과학연구원과 타기관과의 공동 연구결과, 3년 반의 장기간 명상활동을 수행한 사람은 일반인에 비해 전전두엽의 수초 구조가 증가되어 있다는 것이 보고된 바 있습니다. 수초는 신경세포가 전하는 전기신호가 빠르게 전달될 수 있도록 하는 신경세포의 축색을 둘러싼 지질구조로, 새로운 학습에 의해서도 변화하며 수초 소실은 신경전달의 장애를 야기하여 각종 뇌 질환 및 말초 신경 손상, 사회적 고립에서도 관찰되어집니다. 한국뇌과학연구원 생명과학 연구 분야에서는 이렇게 우리 몸에 중요한 수초의 생성 메커니즘을 연구하고, 수초의 소실을 예방하거나 재형성을 돕는 연구를 진행합니다. 마지막으로 뇌기능 향상 천연물 연구와 관련해서는 많은 천연물들은 우리 뇌 건강에 유익한 성분들을 포함하고 있기 때문에 한국뇌과학연구원은 뇌기능 향상에 도움을 주는 천연물에 주목하여 그들이 어떠한 효능을 발휘하는지, 어떠한 메커니즘에 의해 기능하는지, 그들의 조성성분은 어떻게 되는지에 대한 연구를 수행하여, 일반 대중 및 건강 산업에서 활용될 수 있는 정보를 제공하고자 합니다.

 

한국뇌과학연구원의 대표적인 연구성과가 있다면 무엇인지 궁금합니다.

한국뇌과학연구원은 국내외 기관들과의 활발한 공동연구를 통해 뇌기능 및 뇌-신체 연결성을 향상시키도록 고안된 심신중재라고 할 수 있는 뇌훈련의 방법이 뇌를 어떻게 변화시키고 정신과 신체건강에 어떤 영향을 주는지 다음과 같은 발견들을 발표하여 왔습니다. 장기간(평균 3.5년) 뇌훈련을 실시한 사람들은, 성별, 나이, 교육수준이 일치하는 일반인에 비해, 정서조절 기능을 수행하는 복내측전전두엽/안와전두피질을 비롯한 8개 영역의 피질구조와 내측전전두엽을 포함하는 4개 영역의 백색질구조에서 유의미한 차이를 보였고, 이러한 뇌구조적 특징은 우울, 불안, 스트레스의 감소, 긍정정서의 증가와 같은 정서면에서의 개선을 뒷받침하였습니다. 또한, 장기간 뇌훈련 그룹에서 혈중 항염증성 IL-10증가, 산화질소 수준 증가 등 생리적인 변화도 관찰되어졌습니다. 이러한 뇌훈련은 동적인 요소가 포함되어 있었는데, 이러한 동적인 요소는 우울감 개선, 수면의 질 개선에 효과적으로 기여하고 있었습니다. 이는 성인들을 대상으로 진행된 연구들이었는데, 최근 연구원에서 실시된 무작위배정시험에서 하루 9분×2회, 3주간 간단한 명상움직임을 훈련한 청소년 참가자들은 같은 시간 휴식을 취한 참가자들보다 유의미하게 작업기억이 향상되어 있었고, 이 때 작업기억 수준은 배외측 전전두엽의 활성화 수준과 유의미한 연관이 있었습니다. 또한, 어깨통증이 있는 환자들을 대상으로 수행된 심신중재효과에 대한 무작위 배정시험에서 심신중재에 의한 통증감소와 어깨 가동범위 증가의 효과와 함께 이 두요소의 유의미한 연관성을 확인하였으며, 고혈압/당뇨병 환자들을 대상으로 수행된 8주간의 무작위 배정시험에서 심신중재가 혈액세포 염증성유전자 발현을 감소시킴을 발견하였습니다. 이와 더불어 장기간 명상을 수행한 사람들의 특징을 연령, 성별, 교육수준 등을 매칭한 사람들과의 비교 연구에서 혈당, 지질 프로파일, 타액 멜라토닌 수준, 혈액 세포에 대한 상대적 텔로미어 길이, 각 요인들간의 상관관계, 갱년기 증상, 정서지능에서 유의미한 또는 경향성 수준의 차이를 발견하였습니다.

 

세계적으로 점차 고령층이 많아짐에 따라 시니어 세대가 주축이 되며 노화가 신경계에 미치는 영향이 얼마만큼 인지에 대한 연구가 활발해지고 있습니다. 치매와도 직접적인 연관이 있는 뇌의 노화와 관련해서 정확히 뇌의 노화는 어떤 과정을 거쳐 진행이 되는지, 뇌건강을 유지하는 가장 효과적인 방법이 있다면 무엇인지 여쭙고 싶습니다.

뇌의 노화는 다음의 다양한 과정이 동시에 진행됩니다. 노화가 진행됨에 따라 뇌 세포내 활성산소는 증가하고, 이로 인해 여러 세포 구조에 대한 산화손상이 증가하여 미토콘드리아 기능장애, DNA 손상에 대한 회복력 감소가 증가하게 됩니다. 세포들은 세포레벨에서의 스트레스에 대해서 항산화, 항염증과정 등 스트레스에 대항하는 네트워크를 활성화시키지만, 노화와 함께 이러한 적절한 스트레스 반응에 문제가 생기게 됩니다. 또한, 뇌기능은 신경세포들의 연결로 이루어진 신경회로간의 소통에 의존하는데, 노화에 따라 이러한 신경회로 활성화에 문제가 생기면서 뇌기능에 영향을 주게 됩니다. 노화에서 세포재생의 기능도 감소하게 되는데, 해마의 치상회, 측뇌실의 뇌실밑 구역, 후신경구는 줄기세포를 포함하고 있고, 줄기세포가 자기복제하고 신경세포의 새로운 전구체를 생성하는 능력은 노화와 함께 감소합니다. 노화가 진행됨에 따라, 세포들이 인슐린에 반응해 당을 흡수하는 기능이 떨어지게 되어 인슐린 저항성이 증가되면서 혈당이 높아지게 됩니다. 포도당은 신경세포에서 주요한 에너지원이기 때문에, 이러한 인슐린 저항성과 증가한 혈당은 뇌 노화 가속화, 인지기능 감소, 치매와 연결되어 있습니다. 그리고, 노화에 따라 신경전달, 신경활성, 시냅스 가소성, 장기기억 강화 등 다양한 뇌기능에 중요한 역할을 하는 칼슘 항상성에 대해 조절장애가 증가하여 신경기능의 장애, 인지저하에 연결됩니다. 이러한 다양한 노화과정이 뇌에서 진행되어 노화에 따라 결과적으로 백색질과 피질의 두께가 위축되고 뇌실이 넓어지게 되며 뇌의 기능이 감소하게 됩니다. 노화를 늦추고 뇌건강을 유지하기 위해서는 생활습관관리, 식습관관리, 스트레스관리, 새로운 환경으로부터의 적절한 자극 등을 노력해야 합니다. 그 중에서 가장 기본이 되는 것은 스트레스 관리라고 할 수 있습니다. 자신의 뇌가 스트레스를 잘 컨트롤하고 좋은 컨디션을 유지할 수 있다면, 다른 요소들에 대해서도 뇌건강에 좋은 선택을 할 수 있기 때문입니다. 스트레스 관리를 위해 명상, 기공, 요가 등 심신중재의 방법을 활용할 수 있습니다. 자신의 호흡이나 몸의 온도, 느낌에 집중하면서 의식을 현재에 집중함으로써 그 순간은 과거에 대한 후회, 미래의 불안으로부터 자유로워 질 수 있고, 훈련을 장기간 지속하게 되면 앞서 설명한 것처럼 뇌가 스트레스를 잘 관리 할 수 있는 뇌로 구조적으로 변화하게 됩니다.

 

향후 뇌과학 연구 분야의 성장 전망은 어떻게 생각하시는지, 국가차원의 뇌연구정책 지원은 어떤 부분들이 우선되어야 하는지 여쭙고 싶습니다.

인간 뇌의 특성을 이해하고 활용하기 위한 뇌과학 연구는 심리학, 인공지능, 컴퓨터 사이언스, 철학, 언어학, 인류학 등 다양한 학문과의 융합연구를 필요로 하고 있습니다. 따라서 다학제간 연구에 보다 많은 지원이 이루어져야 할 것으로 보입니다. 그리고, 뇌과학에서 질병을 치료하기 위한 약물 타겟을 찾는 연구들이 주류를 이루어 왔는데, 노화과정과 연계된 질병 메커니즘의 특성을 이해하고 노화과정을 늦추기 위한 연구와 함께 주의, 수면, 정서 등 뇌 기능을 조절하는 비약물적 중재에 대한 메커니즘을 규명하고 이를 뇌기능 향상과 질병 예방에 활용하는 연구로 뇌과학 연구의 기반이 확장되어야 할 것으로 보입니다.

 

한국뇌과학연구원에서는 국내 뇌과학 연구 활성화에 함께하는 기관과 단체의 종사자와 교육·연구자들, 국민과의 소통과 협업을 위해서 어떤 부분에 중점을 두고 있는지 궁금합니다.

한국뇌과학연구원은 뇌에 대한 과학적 연구를 기반으로 최신의 뇌과학, 뇌활용 프로그램의 연구결과를 사회 속으로 알리는 일에도 힘쓰고 있습니다. 이를 위해, 뇌전문매거진 <브레인>을 발행함으로써 뇌에 대한 다양한 정보를 전달하고 있습니다. 과학 분야에만 머무르지 않고, 건강과 교육, 문화영역 등 뇌와 관련한 사회전반의 다양한 정보를 다루고 있습니다. <브레인>은 21세기 ‘뇌의 시대(Century of the brain)’를 선도하는 뇌전문매거진으로, 도전과 성장에 관심있는 2~30대 직장인뿐 아니라 전문 지식인층을 위한 뇌 전문지를 지향하고 있습니다.

 

지금의 부원장님을 있게 한 원동력이나 근원이 있다면, 그리고 가장 기억에 남았던 순간이 있으셨다면 무엇인지 궁금합니다. 또한, 부원장님께서 추구하는 남다른 삶의 철학이 있으시다면 함께 말씀 부탁드리겠습니다.

일본에서 대학원 시절 분자신경과학 분야의 공부와 연구를 하면서 사람의 의식에 대해 관심이 많았고, 나중에 알게 되었지만 한국뇌과학연구원에서 개발되어 일본에 보급된 프로그램이었던 그 당시 심신중재 훈련을 접하면서 스스로의 의식이 커질 수 있음을 몸소 체험하는 기회가 있었습니다. 자신과 자신의 주변이 세상의 전부였던 좁은 의식이 벽을 허물고 크게 세상으로 넓어지면서, 사회와 지구까지도 자신과 연결됨을 느끼는 의식이 되었다고 해야 할까요. 훈련으로 인간의 뇌의 의식상태가 그렇게 변화할 수 있음을 스스로의 체험을 통해 알게 되면서 이것에 대한 연구를 꼭 해야겠다고 다짐하게 되었고, 그 다짐은 현재 현실화 되어가고 있는 중입니다. 삶의 철학은 ‘자신이 하는 연구나 일, 삶의 많은 부분에서, 인류에 긍정적으로 공헌하는 삶을 살자’라는 것이 철학입니다. 거창한 이야기는 아니고, 매일의 삶에서 스스로와 주변, 더 나아가서 조금 더 많은 사람들과 행복한 삶, 도움이 되는 삶을 살고 있는가, 자문하면서 하루하루 삶을 사는 것입니다.

 

끝으로 2023년 새해를 시작하는 마음으로 힘찬 격려의 한 말씀 부탁드립니다.

한국뇌과학연구원의 설립철학은 ‘강재이뇌(降在爾腦)’로, 이 문구는 우리민족의 고서인 삼일신고 신훈편에 등장합니다. 저는 이 글귀가 참 마음에 와 닿습니다. 우리 뇌가 이미 완벽하다는 의미를 담고 있어서입니다. 우리 뇌는 우리가 스스로 어떤 정보를 자신에게 제공하느냐에 따라 다르게 작동합니다. 2023년 새해에는 이미 완벽한 자신의 뇌를 믿고 무한한 가능성을 펼치고 성취하는 한해가 되시길 바랍니다.