KAIST 뇌파 생성 및 변조 담당하는 신경 회로 규명

뇌 동작 원리와 두뇌 치료 기술 혁신 기대

조광현 교수(왼쪽 아래)와 연구진

뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로가 규명돼, 향후 뇌 동작원리를 밝힐 수 있을지 주목된다.

KAIST 바이오및뇌공학 조광현 교수 연구팀은 시스템생물학 기반의 연구방법을 통해 뇌파의 생성 및 변조 원리를 분석했다.

뇌파의 생성 및 변조는 수많은 뉴런 사이의 복잡한 상호작용을 통해 발생하는 예측할 수 없는 창발적 특성을 갖기 때문에 기존의 신경 생물학 실험을 통해 그 원리를 규명하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 뇌 영역 중 감각 피질에 주목했다. 감각피질을 구성하는 뉴런과 이를 연결하는 스냅스를 수학 모델을 통해 표현하고 이로부터 신경회로를 구축해 뇌파의 생성 및 변조 과정을 분석했다.

대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런으로 구성된 양성피드백과 음성피드백의 중첩된 구조가 뇌파의 생성 및 주파수 변조 현상의 핵심회로임을 최초로 규명했다.

특히 기존의 전기생리학 실험을 통해 측정된 뉴런 간 스냅스의 특정 연결 강도가 신경회로의 뇌파 생성 및 변조 기능을 극대화 시킬 수 있는 최적의 조합임을 밝혔다.

향후 뉴런의 신경회로 설계 원리 파악은 물론, 뇌파 활동을 신경 네트워크 차원에서 분석하고 규명할 수 있을 것으로 예상된다.

또 자폐증이나 집중력 조절장애 등과 관련된 신경회로 규명, 두뇌 치료 기술 개발의 원천 의료기술 개발에도 혁신으로 이어질 수 있을 전망이다.
이해미 기자 ham7239@

뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로