폴 앨런의 디지털 브레인

이제 전 세계 과학자들은 대학교수든 제약회사 연구원이든 고교 교사든, 적을 두고 있는 기관에 상관없이 뇌에 대한 정교한 디지털 도해(圖解)를 손쉽게 얻을 수 있다.

2001년 시작된 폴 앨런(Paul Allen)의 '브레인 아틀라스(Brain Atlas)' 프로젝트의 일환으로, 과학자들이 쥐의 뇌에 존재하는 유전자들을 모두 도식화했기 때문이다. 앨런의 브레인 아틀라스는 전통적인 백과사전과 유사한 형식으로 만들어진 기존의 뇌 지도보다는 전세계 지도를 실사인 항공사진으로 볼 수 있는 '구글 어스(Google Earth)'와 흡사하다.

마이크로소프트의 공동창립자인 폴 앨런은 이 같은 뇌 지도를 무료로 개방하는 조건으로 이 프로젝트에 1억 달러를 기부했다.

앨런은 와이어드 뉴스를 통해 "뇌는 개발될 것이 가장 많은 과학 분야 가운데 하나이다. 앞으로 새로운 것들이 무궁무진하게 발견될 수 있다. 그래서 일단의 과학자들을 불러 모아 앞으로 수행될 수 있는 것, 즉 수년 안에 달성되어 해당 분야 전체를 발전시킬 수 있을 만한 것이 무엇인지 물어보았다."라고 말했다.

이 과정에서 쥐의 뇌에 대한 데이터베이스 분석을 시행하자는 의견이 화두에 올랐고 그것을 진행시키는 것으로 의견이 모아졌다. 연구원들이 인간의 뇌 대신 쥐의 뇌 조직을 연구하기로 결정한 것은, 인간과 쥐의 유전자가 매우 흡사할 뿐 아니라 쥐의 조직이 훨씬 더 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문이다.

브레인 아틀라스는 세포단위 해상도로 찍은 쥐의 뇌 영상과 유전자들의 위치를 알려주는 정확한 정보로 구성되어 있다.

앨런 두뇌과학 연구소(Allen Institute for Brain Science)의 연구개발 최고책임자(CSO)인 앨런 존스(Allan Jones)는 "우리는 기본적으로 총 2만1천여 개에 달하는 쥐의 뇌 유전자들을 일일이 세포 단위로 표시해 놓았다."고 말했다.

그러나 쥐와 인간의 뇌가 유전적으로 동일한 것은 아니며 매우 근소한 차이로도 전혀 다른 뇌가 만들어질 수 있다. 이런 이유로 앨런 연구소는 인간의 신경학적 건강과 질병에 대한 이해를 개선할 수 있도록 인간의 뇌를 도해하는 것을 다음 프로젝트로 계획하고 있다.

존스의 연구팀은 약 650테라바이트의 미가공 데이터를 수집했고 여기에는 쥐의 초박형 뇌 조직을 촬영한 사진 8천5백만 장이 포함되어 있다.

존스는 "자기테이프에 저장하면 약 480킬로미터 길이에 이르는 데이터이다. 우리는 이 데이터를 통해 전체 유전자의 약 80퍼센트가 뇌의 어딘가에 들어있다는 결론에 도달했다. 그전까지만 해도 과학자들은 일반적으로 약 60~70퍼센트 정도로 추정했었다."고 말했다.

앨런 연구소는 시애틀의 어느 조용한 동네, 퓨젯 사운드(Puget Sound)로 이어지는 운하 위에 자리 잡고 있다. 실험실 내에서는 줄지어 늘어선 정교한 기계들이 한때 살아있던 조직을 디지털 정보로 전환하여 브레인 아틀라스를 만들고 있는데, 하얀 실험 가운을 입은 연구원들보다 기계가 더 많아 보인다. 폴 앨런은, 이 프로젝트에 자금을 대도록 부추긴 동기 가운데 하나는 인간의 지능과 기계 지능 간의 연관성이라고 말한다.

앨런은 "나처럼 컴퓨터 공학과 소프트웨어 제작에 종사하는 사람이라면 인간의 두뇌가 컴퓨터와는 다른 방식으로 작동되며 많은 부분에서 컴퓨터보다 뛰어나다는 사실에 감탄할 것이다."라고 말했다.

연구소 책임자들에 따르면 최근 매일 250여명의 과학자들이 이 데이터베이스에 접속해서 새로운 것들을 배우고 있다.

"비만을 연구하는 하버드의 한 연구원은 시상하부에서 식욕 및 섭식 제어에 관여하는 감각기관을 발견했다. 그리하여 그는 이 발견을 토대로 연구 프로그램을 만들었으며, 이것으로 나는 상당한 보람을 느꼈다. 사실, 여러 과학기관들을 다니면서 연구원들로부터 이러저러한 방식으로 브레인 아틀라스 데이터를 사용해서 자신의 연구 방향을 조정했다는 얘기를 듣곤 한다."고 앨런은 말했다.

2003년 앨런이 연구소에 최초로 기부한 1억 달러 가운데 절반은 앨런의 브레인 아틀라스 프로젝트에 책정되었고 프로젝트의 종료 후 예산 가운데 9백만 달러가 남았다. 이곳 비영리 단체의 임원들은 남은 5천9백만 달러를 향후 수년간 연구소의 운영 자금으로 사용할 계획이며 다음 번 대형 프로젝트인 인간의 뇌 조직 도해 작업을 위해 공공자금 및 민간자금을 추가로 조달할 예정이다.