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뇌공학의 현재와 미래

한 세대(30년) 후의 뇌공학의 세계는 과연 어떻게 달라질까?, 의학발전으로 미지 영역이 걷혔다고는 하지만 여전히 뇌는 미지의 세계다. 지은이 임창환은 바이오메디컬 공학 연구자다. 인간의 뇌의 1%만이 이용된다고 나머지 99%는 이 1%를 쓰면서 생긴 불필요한 것들을 치우는데... 과연 뇌 1%의 역량이란게 어떤 것일까, 상상할 수 없기에 어떤 것인지 모르겠다. 

뇌공학의 미래 모습은 수많은 공상과학영화에서 볼 수 있다. 매트릭스, 아바타, 로보캅, 퍼시픽림 등에 등장하는 인간 뇌와 기술이 나아가야 할 방향은 이미 나와 있는 듯…. 이 책은 7년 전에 펴낸 ＜뇌를 바꾼 공학, 공학을 바꾼 뇌＞의 개정증보판이다. 최근에 뇌과학과 뇌공학에 대해 청소년과 일반인의 관심이 크게 높아졌음을 반영하고 있다. 

이 책은 꿈을 저장할 수 있을까라는 사소한 의문에서 출발한다. 이런 꿈을 실현해 줄 수 있는 기술인 드림 레코더를 비롯하여 생각을 읽는 기계, 목소리 없는 대화 등 13개 주제를 다루고 있다. 

뇌공학연구의 세계적 경쟁 

선진국을 중심으로 뇌공학에 막대한 자금을 투자한다. 마치 60년대 미, 소가 우주 공간을 선점하기 위해 엄청난 인력과 자원을 투자했던 세기적인 프로젝트가 이제는 뇌공학으로 옮겨온 듯하다. 미국의 BRAIN initiative 2.0, 중국의 차아니 브레인 프로젝트(CBP), 유럽은 휴면 브레인 프로젝트(HBP)를 경쟁적으로 펼쳐지는 중이다.

인간의 수명이 늘어나면서 인지 기능저하증(치매라는 표현은 조금 그렇다), 뇌졸중, 파킨슨병과 같은 뇌 질환이 급격히 증가하고 있지만, 이들 질환 정복은 요원하다. 

실제 이 책의 핵심은 아마도 뇌공학의 미래인 듯싶다. 수차례 언론에 소개됐고, 과학다큐멘터리프로그램에서 다뤘던 장애인이 생각만으로도 물건을 움직이는 기술, 하지만 이의 실용화는 언제 이루어질지…. 현재 개발 장애와 극복해야 할 기술과제가 무엇인지는 제대로 소개하지 않고 있는데, 오히려 현재의 한계가 무엇인지를 설명해주는 게 좋지 않을까 싶기도 하다. 

뇌공학의 미래를 어떨까?

인공지능 비서가 탄생한다. 인간의 불완전성을 보완하는 체계로 스마트폰 다음으로 웨어러블 컴퓨터, 아이언맨의 자바스처럼, 현재 뉴로모픽 컴퓨터는 인공두뇌 개발로 이어지는데 미국방위고등연구계획국이 시냅스 프로젝트에 성공한다면 미래에는 새끼손가락 손톱 크기의 뉴로모픽칩으로 슈퍼컴퓨터 못지않게 방대한 연산을 실시간으로 해낼 것이다. 신경회로 구성원리와 네트워크를 담은 브레인 맵의 개발이 관건이기는 하지만….

독심술, 뇌를 읽어낼 수 있고, 장애로 신체 기능을 잃어버린 사람이 그의 생각하는 대로 움직일 수 있게 될 것이라는 희망적인 이야기들…. 뉴로모픽칩이 인류의 희망이라는 말은 아니지만, 

여전히 뇌는 미개척분야다. 지은이가 속한 연구팀에서 생각만 하면 우리말을 재생해주는 말 BCI(Brain-Computer Interface-뇌?컴퓨터 인터페이스) 연구를 시작했다. 우리 기술 수준은 세계적인 수준과 큰 차이가 없어, 세계수준의 말 BCI 구현이 가능할 것으로 전망한다. 이렇게 되면 뇌사상태의 환자 등 깊고 어두운 상자(소통의 벽)에 갇힌 채 외부와 소통하지 못했던 사람들에게 중요한 대화의 문을 열어줄 것이다. 물론 언어만이 아니라 인지기능저하나 파킨슨, 우울증, 조현증 뇌전증 등의 난치성 뇌 질환의 메커니즘과 치료법의 발견으로 이어질 것이다. 

뇌공학의 미래는 장밋빛 환상이 아니다. 끊임없는 연구와 노력이 중요하지만, 이를 뒷받침할 수 있는 환경 마련이 더 중요하다. 

＜출판사에서 보내 준 책을 읽고 쓴 리뷰입니다＞ 

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사람의 뇌를 연구한다. 예전에는 상상속에서만 가능했던 이야기 였다. 지금이 되서야 IT 기술이 좋아져서 상상만 해오던 것들이 실제화 되어 가고 있다. 아직도 뇌정복에는 많은 것들이 필요하겠지만 말이다.

만약 우리의 뇌가 이해할 수 있을 만큼 충분히 단순하다면

우리는 너무 단순해서 결코 뇌를 이해할 수 없을 것이다

왜 선진국들은 앞 다투어 뇌 연구에 대한 과감한 투자를 아끼지 않는 것일까? 그 이유는 인간의 수명 연장과도 무관하지 않다. 21세 기 들어 서양의학이 눈부신 발전을 거듭하고 있지만 인간의 뇌는 아 직도 알고 있는 사실보다 모르는 사실이 훨씬 더 많은 미지의 대상이 다. 인간 수명이 늘어나면서 치매, 뇌졸중, 파킨슨병과 같은 뇌 질환 이 급격히 증가하고 있지만 아직 이들 질환의 정복은 요원하기만 하 다. 놀라운 사실은 미국과 유럽이 뇌 연구에 배정된 투자 금액의 대 부분을 뇌공학 기술 개발에 쏟아 붓고 있다는 점이다. 뇌공학이 인 간 뇌의 비밀을 풀고 뇌질환을 정복하는 열쇠를 쥐고 있음을 보여주 는 직접적인 증거다.

재미있게도 이미 우리는 뇌공학의 미래 모습을 수많은 공상과학

영화에서 생생한 영상으로 보아 왔다. 이제는 고전이 된 영화 ＜매트 리스＞ 시리즈에서부터 비교적 최근 개봉한 영화인 ＜써로게이트＞, ＜ 아바타＞, ＜퍼시픽 림＞, ＜로보캅＞에 등장하는 인간 뇌와 컴퓨터 간의 접속 기술이나 ＜이터널 선샤인＞에 등장하는 기억 조절 기술, ＜트랜 센던스＞의 마인드 업로딩 기술에 이르기까지 뇌공학 기술이 나아가 야 할 방향은 이미 모두 영상으로 만들어져 있다고 해도 과언이 아 니다. 하지만 뇌공학자의 입장에서 아쉬웠던 점은 모두가 뇌공학의 장밋빛 미래를 이야기할 때 누구도 뇌공학의 현재, 즉 '우리가 어디에 서 있는지'를 제대로 알려주지 않았다는 것이다.

필자가 뇌공학의 현재와 미래를 대중에게 알려보겠다는 일념으로 야심차게 집필한 뇌를 바꾼 공학, 공학을 바꾼 뇌를 출간한지 어 느덧 7년 가까운 시간이 지났다. 필자로서는 예상치 못한 뜨거운 반 응에 놀라기도 했고 수많은 질문 메일과 늘어난 대중 강연으로 바쁜 날들을 보냈지만 뇌공학에 대한 대중의 관심을 끌어내는 데 미약하 나마 기여했다는 보람을 느끼기도 했던 시간이었다. 그간 후속작인 「바이오닉맨」이나 「브레인 3.0」을 통해 뇌공학 분야의 최신 연구를 일 부 소개하기는 했지만 너무나 빠르게 변하는 뇌공학 분야의 최신 동 향을 모두 다루지 못해 아쉬움이 있었다. 필자도 '뇌를 바꾼 공학 공학을 바꾼 뇌」 개정증보판을 집필하면서 지난 7년 간 뇌공학 분야 에서 일어났던 엄청난 변화를 정리하고 다시 한 번 뇌공학의 미래를 생각해 볼 수 있는 소중한 시간을 가질 수 있었다.

? 작가의 말 中

생각을 기록하고 다시 꺼내 볼수도 있는 개념이 드림레코더 라고 한다. 생각에 따라 반응하는 뇌의 부위와 전기적인 반응이 다르기 때문에 뇌파를 측정해서 분석하면 그 사람이 어떤 생각을 하는지 역추적할수 있다는 아이디어이다. 뇌파가 보통 복잡한 패턴을 갖고 있는게 아니라서 사람의 눈으로는 파형 분석이 어렵고 컴퓨터로 가능하다. 이 아이디어가 1919년 컴퓨턱 기술과 전자공학이 발전하기 전의 시대에 나왔다는게 참 대단하다고 생각된다. 해드밴드형 뇌파 측정기가 30개 이상의 회사에서 팔리고 있다고 한다. 국내에서는 아직 뇌에 대한 연구가 해외보다 늦은 편이다.

식물인간 상태가 되더라도 듣고, 느끼고, 생각할수 있다고 한다. 식물과 유사한 상태여서 식물인간이라고 부르는데 듣고 생각할수는 있지만 자신의 의사를 전달하지 못하는 상태를 감금 증후군이라고 한다. 뇌와 컴퓨터를 연결한 그림은 한두번씩 봤을 것이다. 괴짜 천재 일론 머스크는 뇌와 컴퓨터를 연결하여 정보를 전달하는 기술을 개발하고 있다. 상용화되면 작은 전극을 뇌에 이식하는 것만으로 인간의 생각을 컴퓨터에 업로드하고, 컴퓨터에 저장된 정보를 뇌로 다운로드할 수 있다. 누구나 뇌에 입력한 외국어 정보로 유창한 언어 실력을 발휘할 날이 올지도 모른다. 뇌 컴퓨터 접속 기술은 빠르면 10년이면 실용화 된다고 한다. 사지마비 환자들의 의사소통을 도울수 있는 정도의 기술이 되는 것이다. 생각만으로 대화가 가능해 지는 것이다.

사람이 뇌에 대해 어느정도까지 알고 또 이것을 이용해서 어디까지 만들어 낼수 있을까? IT 기술의 발전과 더불어 이전에는 시도조차 못한 것들이 하나씩 시도되고 발전하고 있다.

"해당 도서는 출판사로부터 서평 작성을 목적으로
책과 콩나무 카페를 통해 무료로 제공 받았습니다."

   이 책은 뇌공학자의 비밀연구노트를 훔쳐 보는 느낌이다. 또한 영감을 떠 올리게 해 같이 연구에 참여(!)하고 싶게 만드는 묘한 이끌림도 선사한다. 정리한다면, 이 책에는 3가지의 장점이 있었다. 독자가 누구던 간에 재미, 정보, 연구에 대한 영감을 준다. 

   책 서문은 오바마 대통령의 '뇌공학' 투자에 대한 부러움(?)을 이야기 하는 것 부터 시작한다. 미국의 '뇌공학'에 대한 투자는 '우주탐사' 프로젝트와도 비교 된다. 당장 먹고 사는 일에 도움이 되지 않는다고 치부하는 의견부터 미국이니까 가능하다는 의견까지 다양하게 있다. 그런데, 이에 대한 논란에서 가장 애가 타는 것은 종사하는 '연구자'들일 것이다. 사실, 어쩌면 이러한 초대형 프로젝트는 '인류애'라는 거창한 마음가짐 이면에는 가장 단순하지만, 솔직한 감정이 있었을 것이라고 본다. 인간이기에 어쩔 수 없는 '호기심(!)' 말이다. 

   세계적으로도 개인의 연구 분야에서 뛰어난 업적을 가지고 있으면서도 당대 또는 후대에 와서 대중의 인기와 지지를 받은 과학자들이 많이 있다. 가까운 시대로는 코스모스의 칼 세이건, 물리학자 리처드 파인만부터 최근 영화화 되어 많은 인기를 끌었던 '뷰티풀 마인드'의 존 내쉬, 에니그마의 '앨런 튜링'까지... 반면, 우리는 무척(!)이나 안타깝게도 아직(?)까지는 '장영실' 밖에는 없다. 이 책의 저자인 임창환 교수와 같이 우리 나라 과학 꿈나무들의 '꿈'을 파종해 줄 책들이 더 많이 선 보였으면 한다. 

일반 두 아이의 엄마인 저는 평소에도 뇌에 대한 관심이 많아 뇌에 대해 자료를 일부러 찾아 보곤 했습니다 그러면서 알게 된 이 책에 대해 이야기 해 보겠습니다
본론에 들어가기 전 저흰 아이들과 애니메이션 '인사이드 아웃' 을 봤습니다 본 영화 전에 '라바'라는 짧은 두 글자와 함께 사랑 이야기와 노래가 우쿠렐레 선율에 맞춰 흐르며 관람객들을 영화 시작 전 충분히 감성적이 되도록 만들어 줬습니다 이후 시작되는 영화는 뇌에서 일하는 감정 친구들이 나오고 소중했던 기억들을 지키려는 과정.. 그 속에서 울고 웃으며 영화를 보았습니다 이 이야기를 서두에 하는 이유는 책에서 한 이야기와 동일시 된다 생각되는 부분이 있어서 입니다
브레인레코드에 원하는 기억만 기억할 수 있을까요? 슬프고 아픈 기억을 모두 잊고 좋고 행복했던 기억으로 우리의 뇌를 채우는 상상을 해본적이 있으신가요?

전문가가 아닌 제겐 생소한 작가이시지만 글을 읽으며 학자로서 참 섬세하고 공학자로서 올바른 인성을 충분히 갖추신 분이라고 느꼈습니다
세상에서 장애는 선천적과 후천적으로 나뉠 수 있는데 현대에는 선천적인 장애보다 사고, 재해로 얻는 후천적장애가 더 많습니다 책 속에서 루게릭병환자 이야기가 나옵니다 여러가지 이유로 모든 신경은 살아 있으되 움직일 수 없는 가둬진 몸 때문에 의사소통이 어려운 환자들은 살아 있는 동안에도 온전한 삶을 살아가지 못합니다 하지만 뇌와 연결하는 장비로 그들은 필요한 의사표현을 할 수 있음을 설명하고 있습니다 저도 매스컴에서 접했던 신체 한 부분의 장애를 뇌-컴퓨터 장치와 연결 후 생각만으로 로봇 팔을 움직이는 연구와 사례들 까지 이 책에서는 일반인들도 이해가 쉽게 각주와 충분한 설명을 해주고 있습니다 작가분의 글 속에서 전 가슴 뭉클함을 느꼈습니다 나와 내가족에게 앞으로도 그런 불운한 일이 없을거라 그 누가 확단 할 수 있을까요? 뇌공학이 우리에게 얼마만큼 큰 변화를 주는지 다시금 느끼며 그 어려운 연구에 헌신해주시는 학자분들께 감사했습니다

위에서 건강한 뇌가 우리의 몸이 아닌 새로운 언어와 방식으로 표현하는 법을 설명했다면 이번에는 아픈 뇌에 대해 설명합니다 뇌를 다치게 되면 신체를 사용 못하는거 뿐만 아니라 재생이 안됩니다 그런데 다친 뇌 부분의 일처리를 정상적인 뇌 부분에서 기능하게 된다면 어떨까요? 우리의 뇌는 사용하면 사용 할 수록 시냅스라는 뇌의 뉴런들이 연결되는 가지들이 더욱 많이, 더욱 단단히 생성되어 평생 동안 뇌를 훈련하고 개발할 수 있습니다 책 속에 여러 사례와 연구과정을 읽으며 정말 우주와 같은 인간의 뇌에 매력을 보았고 자신이 뇌를 자유자제로 제어할 수 있는 시대가 멀지 않았다는 상상도 해보았습니다 읽는 순간순간 저도 모르게 집중하며 고개를 끄덕이며 오랜만에 깊이있는 독서 시간이 되었습니다

우리아이들의 10년 후 미래 교육 안에는 분명 뇌교육, 뇌훈련이 자리할거라 생각합니다 암기식 공부나 주입식 공부를 떠나 나 스스로 내 머릿속을 정비하고 화도 다스리며 감정을 조절하게 된다면 학문적인 면 외에도 사회의 모든 불필요한 싸움도 사라지지 않을까요?