기억의 지도를 그리다 | 뇌과학자 세바스찬 승 교수

게시됨: 2014년 06월 24일 14시 18분 KST 업데이트됨: 2014년 06월 24일 15시 26분 KST

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손미나의 INTERVIEW <2> 기억의 지도를 그리다 | 뇌과학자 세바스찬 승 교수

2010년 7월 영국 옥스퍼드 TED 강연을 통해 센세이션을 불러일으킨 과학자가 있다. 한국계 미국인인 미국 MIT대 뇌인지학과 세바스찬 승 교수. <나는 나의 커넥톰이다(I'm My Connectome)>라는 그의 강연이 순식간에 75만 조회수를 기록하며 폭발적인 호응을 얻은 이유는 무엇일까?

보통 사람들은 일생동안 뇌를 10%정도 밖에 사용하지 못한다고 알려져 있다. 역사상 최고의 천재 중 한사람으로 불리는 아인슈타인도 15%밖에 사용하지 못했다. 그만큼 인간의 뇌와 그것을 연구하는 학문인 뇌과학은 알려진 것이 거의 없는 미지의 세계나 다름 없다. 뇌 과학은 과연 언제까지 정복되지 않은 원시림으로 남을 것인가? 인간이 타고난 뇌를 더 활용할 수 있는 길은 없을까? 뇌의 신비를 밝히기 위한 과학자들의 노력은 이미 오래 전부터 계속되어 왔다. 유럽과 미국은 물론 최근에는 중국을 비롯한 아시아의 과학자들도 속속 합류하고 있는 중이다. 급기야 지난해 4월 미국 버락 오바마 대통령은 뇌의 작동원리를 밝혀내는 '뇌 이니셔티브 프로젝트'에 1억 달러(한화로 약 1040억원)를 투입한다고 발표했고, 세바스찬 승 교수는 이 거대한 프로젝트의 중심에 있는 인물이다.

또한 그는 '뇌 과학' 분야에 야심찬 도전장을 내민 저서 <커넥톰, 뇌의 지도>를 발표했는데 미국 월스트리트 저널은 이 책을 2012년 10대 베스트 논픽션 리스트에 포함시켰다. 세계가 주목하는 과학자 세바스찬 승 교수가 말하는 뇌의 비밀은 무엇일까. 그가 진행 중인 프로젝트는 정확히 어떤 것일까. 화제의 인물인 그가 한국을 방문했고 허핑턴포스트코리아를 위해 기꺼이 시간을 내 주었다. 인류의 과학사를 다시 쓰고 있는 천재 과학자에게 던질 질문들을 준비하려니 기대만큼이나 부담도 컸다. 그의 책을 읽고 인터넷상의 강연들을 찾아 보았지만 파고들수록 오히려 더 알쏭달쏭했다. 그러나 호기심 가득한 미소와 유머 감각을 잃지 않는 세바스찬 승 교수와의 인터뷰는 시종일관 화기애애한 분위기 속에 진행되었다. 그는 너무나 자상하고 참을성 있게, 복잡하고 난해하기 짝이 없는 학문을 초등학생도 이해할 쉬운 언어로 바꾸어 설명해주었다. 비가 내려 한층 더 푸른빛을 발하던 북한산 앞의 한 카페. 약속 시간에 정확히 맞춰 그가 등장했다. 다소 개성 강해 보이는 셔츠와 청바지, 운동화. 권위적이거나 지나치게 심각한 교수의 모습과는 정 반대인 그의 성향을 드러내는 듯한 차림이었다.

이름조차도 낯선 분야인 뇌과학, 그 중에서도 세바스찬 승 교수가 강조하는 이론들을 이해하기 위해서는 기본적으로 커넥톰의 개념을 아는 것이 중요하다. 카푸치노를 한 모금 들이키며 이제 준비가 되었다고 말하는 그에게 우선 커넥톰에 대한 설명을 부탁했다.

"커넥톰은 '뇌의 지도'라고 할 수 있습니다. 뇌는 세포로 이루어져 있는데 그 신경세포를 뉴런이라고 합니다. 뇌 속에는 1000억 개의 뉴런이 있고, 그 뉴런은 시냅스로 연결돼 있죠. 뉴런 두 개 사이에 있는 시냅스가 서로 맞닿으면서 서로에게 메시지가 전달됩니다. 어느 뉴런이 어느 뉴런에 연결되는지, 어떤 모양 혹은 패턴으로 연결되었는지를 밝혀내 뉴런과 시냅스의 연결고리를 그려놓은 지도가 커넥톰입니다. 비행기에 있는 잡지를 보면 항공편들의 이동 항로를 그림으로 그려 놓은 것 있죠? 그와 비슷하게 생겼다고 보시면 되요."

이런 개념이 하루 아침에 만들어진 것은 아닐 텐데 이토록 낯설 수가 있나. 일반인에게는 너무나 생소한 커넥톰이라는 개념은 과연 언제 생겨난 걸까?

"2006년에 단어가 만들어졌지만 그 아이디어 자체는 오랫동안 존재해 왔어요. 저는 원래 이론을 공부하다가 우주 안의 모든 물질의 수학 이론을 공부하는 학문으로 옮겨갔고, 그 다음에 뇌의 수학적 이론을 공부했습니다. 본격적으로 뇌 과학분야 연구를 시작한 건 1990년대부터입니다. 당시는 유럽에서 한창 뇌과학에 대한 관심이 높아졌을 때입니다. 헨리 마크룹이라는 과학자를 중심으로 10억 유로를 모금해 '인간 뇌 프로젝트(human brain project)'라는 것이 만들어졌는데 뇌의 수학적 이론을 바탕으로 인간 뇌의 시뮬레이션을 성공시키겠다고 선언한 거죠. 저도 처음엔 그 프로젝트에 심취했었는데 공부를 하다 보니 실제 인간의 뇌와는 동떨어진 것을 이론적으로만 분석하고 있다는 우려가 생겼어요. 그래서 방향을 바꾸어 커넥톰을 연구하기로 한 것이 바로 2006년 초였습니다."

물리학도의 길을 걷던 수재 과학자의 인생을 건 방향 전환. 그것을 가능하게 만든 뇌과학의 매력은 무엇이었을까.

"제가 학부 때 전공한 물리학은 한마디로 우주의 본질을 이해하기 위한 학문입니다. 가령 두 개의 완전 다른 물체가, 심지어 살아있는 생명체와 무생물이 그 본질을 따져보면 결국 같은 것이라는 사실을 증명하는 거죠. 가장 쉽고 좋은 예는 아마도 다이아몬드와 흑연일 거예요. 둘 다 똑같이 석탄으로 만들어졌는데 다이아몬드는 단단하고 색이 없지만 흑연은 부드럽고 까맣죠. 겉모습은 다르지만 결국 같은 성분인 거예요. 그러니 고지식하게 그 원리만 생각하면 '이 흑연 반지로 결혼을 승낙해 주시겠습니까? 결국 다이아몬드랑 같은 건데요.' 라고 할 수도 있겠죠. 물론 그 남자는 결혼 승락을 받기 어렵겠지만요.

아무튼 이런 것들을 밝히는 것이 물리학인데 문제는 대상이 무생물과 생물에서 끝나지 않고 무생물과 생물, 그리고 '의식'에 이르기까지 세 가지 사이의 관계를 밝히는 과정에 이르면 물리학의 한계를 느낄 수밖에 없다는 겁니다. 물리학자들은 '의식' 마저도 분자나 원자의 결합 순서나 모양의 문제라고 할 테지만, 누군가 영혼이 무엇인지를 물으며 이의를 제기하면 할 말이 없게 됩니다. 생명체와 의식의 관계에 대한 것들은 아직까지 거의 미스터리라고 할 수 있어요. 뇌 과학은 그 미지의 세계를 탐험하는, 그래서 어마어마한 것들이 밝혀질 수 있는 분야이기 때문에 환상적이라고 생각되었죠. 존재하는 것들 중 가장 밝혀진 바가 없어 매력적인 학문 같았기 때문입니다."

아마존 정글 속에서 모험을 즐기는 인디애나 존스처럼 인간 뇌의 지도를 그리기 위해 미지의 세계를 탐험 중인 세바스찬 승 교수. 그는 뇌 과학이 매력적인 또 하나의 이유로 실용적인 학문이라는 점을 꼽았다. 커넥톰이 완성되면 갈수록 늘고 있는 뇌관련 질환의 비밀을 밝히고 나아가 치료할 수 있도록 하는 데 기여할 수 있다는 것이다. 뿐만 아니라 그는 과학자가 아니라 하더라도 이러한 전인류적인 프로젝트에 참여할 수 있는 방식을 고안해 내어 화제가 되고 있다.

"아이와이어(eyewire)는 아주 단순한 온라인 게임입니다. 뉴런을 이어주고 있는 부분에 색을 칠해서 어떤 뉴런이 서로 연결되어 있는 지 찾아내고 조금씩 뇌의 지도를 완성해 가는 겁니다. 세상 사람 누구나 커넥톰 발견에 공헌하게끔 기회를 주고 과학자들은 엄청난 시간을 절약할 수 있는 효과를 누립니다. 지금 현재 130개국에서 10만명 이상이 참여해 쥐의 망막 신경의 커넥톰을 그리고 있는데 이것이 완성되면 인간 뇌 전체의 구조를 연구하는 훌륭한 기초 자료가되는 것입니다."

게임을 살짝 들여다 보니 재미있다기보다는 지루하고 까다롭게 느껴질 소지가 많다. 그런데 자그마치 10만명이 이 게임에 열광하고 있다니, 아마도 인류 과학의 미래를 위해 무언가를 할 수 있다는 뿌듯함 때문이 아닐까 싶다. 직접 게임을 해 보니 '망막 신경의 커넥톰을 완성하고 뇌의 비밀이 하나씩 벗겨지면 실제로 맹인에게 시력을 찾아주는 날이 올까? 내가 지금 그 일을 함께 하고 있단 말이지!' 라는 생각이 들면서 왠지 보람차다. 온라인 게임을 즐기는 것만으로도 인류를 위한 과학 연구에 동참할 수 있다니 이처럼 멋진 일이 또 있겠는가!

"시신경도 여러 가지 뉴런과 세포로 만들어져 있는데 맹인의 경우 빛을 받아들이는 뉴런이 제 기능을 못하고, 기능을 상실한 뉴런에 연결된 다른 뉴런이 뇌에 연결되어 있습니다. 그래서 만약 빛이나 형상이 그 두 번째, 즉 뇌에 직접 연결된 뉴런으로 바로 전달될 수 있다면, 이론적으로는 맹인이 볼 수 있게 됩니다. 뇌 과학자들은 이것에 대한 연구를 하고 있습니다. 어떻게 빛이 두 번째 뉴런에 직접 전달되게 할 것인가 하는 문제 말입니다. 만약 그것이 가능해지면 수많은 새로운 시도도 해볼 수 있습니다. 인공 팔이 개발된 이후 같은 원리가 다른 신체 부위나 장기에 적용될 수 있게 된 것처럼 망막에 대한 연구가 성공하면 망막과 비슷한 조직인 뇌 전체에 대한 연구가 한층 더 속도를 낼 수 있거든요. 그러나 뇌 과학이 어려운 것은 여러 장기나 세포 등을 연결하는 복잡하고 유기적인 조직에 대한 추가 연구가 필요하기 때문입니다. 다시 말씀드리지만 이 모든 것의 기초가 되는 것이 바로 뇌의 지도 커넥톰의 정체를 밝히는 일입니다. 따라서 커넥톰이 완성되면, 그리고 오랜 시간 계속 실험을 해 나간다면 지금은 불가능해보이는 일들이 가능해질 수도 있는 겁니다."

영국 SF영화 <더 머신>(The Machine)을 보면 양자컴퓨터로 인간의 뇌 속 기억을 스캔해서 인공지능에 저장하고, 죽은 사람의 의식이 로봇이나 타블렛으로 들어가 살아있는 사람처럼 가족과 대화하는 장면이 있다. 또 조니뎁이 주연한 영화 <트랜센던스>(Transcendence)는 인공지능 연구 권위자가 테러를 당해 사망직전에 이르자 두뇌 안의 모든 정보를 슈퍼컴퓨터에 업로드시키는 이야기가 주축이 된다. 세바스찬 승 교수에 따르면 망막 신경의 커넥톰에 이어 뇌 전체에 대한 지도가 완성되면 의학기술과 뇌 연구에 획기적인 변화가 올 것이다. 그렇다면 영화에서처럼 기억을 자유자재로 저장하거나 지우는 일이 실제로 가능해질까?

"동물 실험에서는 이미 가능한 것으로 밝혀졌지요. 아마 인간의 경우도 크게 다르지 않을 겁니다. 그런데 기억을 지우는 일 자체가 어려운 것이 아니라 잊고 싶은 기억만 선별해서 지울 수 있느냐 하는 것이 문제일 겁니다. 괴로왔던 옛 사랑의 기억을 지우려다 전에 만난 아름다운 여자들의 기억을 다 지우며 안 되잖아요. 하하. 기억을 지운다는 것은 과학보다는 철학적으로 접근해야 할 문제이지요. 사람이 살다 보면 좋은 기억, 그렇지 못한 기억을 갖게 되는 것이 정상인데 사람들이 그 기술을 남용해 원하는 대로 기억을 편집하게 된다면 인륜적인 측면에서 중요한 문제가 될 수 있다고 생각합니다. 자살을 막기 위해 아픈 기억을 지워준다거나 하는 것은 유용할 수 있지만 단순히 더 좋은 기억만을 갖기 위해서 기억을 지운다? 그건 인류에게 불행한 미래를 안겨줄 지도 모르는 일 아닐까요."

세바스찬 승 교수의 커넥톰에는 서양 철학자인 아버지의 유전자가 새겨져 있는 것일까. 그는 모든 질문에 상당히 철학적인 관점이 가미된 답변을 내놓았다. 그것은 자신이 연구하고 있는 뇌과학 분야에 대한 신념에 있어서도 마찬가지다.

"전쟁의 안개라고 들어보셨나요? 카를 폰 클라우제비츠(Carl von Clausewitz)가 남긴 말인데 전장에 있을 때는 아무것도 알 수가 없다는 뜻입니다. 우리가 영화에서 보는 것과 달리 실제 전쟁에서는 제대로 상황 판단을 하기 힘들고 앞이 보이지 않아 아무데나 총을 쏘게 되고 결국 아군을 더 많이 죽이게 된다는 이야기입니다. 그런데 '전쟁의 안개'를 과학에서도 경험할 수밖에 없습니다. 과학은 결과물이 나오기 전까지는 이 길이 맞는 길인지 아닌지 전혀 알 수 없는 상태에서 힘겹게 앞으로 나아가야 하는, 안개 속을 걷는 것과 같은 학문이거든요. 과학이야말로 비과학적인 육감에 의해 허우적대며 자신과의 싸움을 해야하는 정서적인 노동입니다."

한치 앞을 알 수 없는 곳을 헤매듯 걷는다는 것, 아무도 보장해줄 수 없는 결과에 대해 믿음을 가지고 일생 한 길을 걸어간다는 것은 대단히 존경스러운 일이다. 십년을 하루 같이 실험실에 나가 온종일 현미경을 들여다 보고 있는 남동생이 떠올라 가슴이 찡해졌다. 과학자들은 도대체 어떤 이정표를 보며 그 길을 걷는 것일까.

"교수님도 지금 전쟁의 안개 속을 걷고 계시나요? 이 길의 끝에는 무엇이 있다고 믿으시는 겁니까?"

"저는 먼 비전을 가지고 연구를 하고 있습니다. 예를 들어 주식 투자하는 사람도 저마다 스타일이 다른데, 어떤 사람은 당장 올라가는 주식을 사는 사람이 있고, 어떤 사람은 아주 오랜 시간 후에 오르게 될 것을 선택하는 사람들이 있어요. 굳이 이에 비유하자면 저는 후자쪽, 즉 먼 미래를 보고 가는 과학자인 것 같습니다. 이 연구의 핵심은 커넥톰의 비밀을 캐고 지도를 완성해 인류에게 중요한 많은 질문들에 대한 해답을 찾는 것입니다. 우선 우리가 무언가를 학습할 때 실제로 뇌에는 어떤 일이 벌어지는지, 그리고 정신적인 문제가 있는 사람들의 커넥톰에는 어떤 비밀이나 규칙이 있는지를 찾아내야 하지요. 커넥톰 완성은 아마도 20-30년쯤 걸리지 않을까요? 제 추측입니다만 우리 세대에 볼 수도 있겠죠. 과학기술이 발전해서 커넥톰이 완성되면 인류는 놀라운 일들을 경험하게 될 것입니다."

무겁고 어려울 것이라 예상했는데 기대와 달리 웃음이 끊이지 않고 재미(!)있었던 인터뷰에 감사하며 끝으로 그에게 한국의 청년들에게 해주고 싶은 말을 들어보았다.

"한국에서는 많은 사람들이 순수자연과학 보다는 돈을 많이 벌 수 있는 직업을 쫓는 것 같아요. 저는 돈을 벌고자 하는 사람들을 비난하고 싶지는 않습니다. 그것 자체가 잘못된 것은 아니니까요. 하지만 궁극적으로, 인생을 마무리하는 시기가 왔을 때 돈보다 더 중요하고 의미있는 일을 위해 살지 않은 것을 후회하지 않을 자신 있나 생각해 봐야 하겠죠. 또한 자신이 하고 싶은 일이 무엇인지를 아는 일이 중요합니다. 교수의 입장에서 보자면 학교에서 학점을 잘 받는 사람들이라도 자기 진로나 열정의 방향에 대해 모르는 학생들이 많아요. 공부를 많이 할수록 자유시간이 없어서 자신에 대해 고민해 볼 기회가 없는 것 같기도 하고요. 자꾸만 자기 자신을 새로운 환경에 내던져야 한다고 생각합니다. 그렇게 함으로 해서 경험을 쌓고 낯선 일을 하고 사람들과 관계를 맺고, 세상을 진짜로 알아가야 제대로 된 선택을 할 수 있어요. 책은 아무리 새롭다 해도 이미 지난 일들이 기록된 것입니다. 인생에서 과연 무엇이 중요한가에 대해 사람들과 대화를 많이 나누는 것이 중요합니다. 철학적인 사고가 중요하다는 말이죠. 너무 많은 경쟁 속에 서두르며 가다 자기 자신을 잃게 되면 곤란하지요."

전쟁의 안개 속에 있다 하면서도 어디가 끝인지 모를 뇌 과학 연구의 길을 묵묵히 가고 있는 그의 모습에 아인슈타인의 명언이 생각났다. 
'나는 똑똑한 것이 아니라 단지 문제를 더 오래 연구할 뿐이다.'
세바스찬 승 교수의 뇌 지도가 완성돼 기억을 눈으로 볼 수 있는 날은 언제쯤이 될까. 기억의 지도로 많은 의문점들의 정체를 밝혀서 치매와 자폐 같은 병들도 더 이상 두렵지 않은 세상이 하루 빨리 열리기를 기대해 본다. 아, 당신도 그 일에 동참하고 싶다고? 그렇다면 오늘부터 아이와이어 게임을 해보는 건 어떨까?

<실제 아이와이어를 게임을 해볼 수 있는 곳 : https://eyewire.org/signup>

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