21세기 과학의 핵심 분야로 떠오른 뇌과학은 전 세계 석학들이 앞다투어 연구에 몰두하고 있는 첨단 영역입니다. 다양한 학제 간 융합이 이뤄지고 있는 가운데, 세계적인 뇌과학 리더들은 각기 다른 관점과 목표로 뇌의 신비를 파헤치고 있습니다. 본 글에서는 미국, 유럽, 아시아를 대표하는 뇌과학자들의 주요 연구 주제를 소개하고, 이들이 현대 뇌과학에 어떤 방식으로 기여하고 있는지를 분석합니다.
1. 에드 보이든 (미국) – 광유전학과 뇌회로 조작 기술
MIT 교수인 에드 보이든(Ed Boyden)은 현대 뇌과학 기술의 혁신을 이끈 인물로 평가받습니다. 그의 대표 연구 분야는 바로 광유전학(optogenetics)입니다. 이 기술은 빛에 반응하는 단백질을 신경세포에 주입하여, 특정 뉴런의 활성 여부를 실시간으로 제어할 수 있게 합니다. 이를 통해 과학자들은 신경회로의 구조적 연결뿐 아니라 기능적 흐름까지 관찰할 수 있게 되었고, 실험 뇌과학의 수준을 획기적으로 끌어올렸습니다. 보이든은 또한 확장현미경(expansion microscopy) 기술을 개발하여 뇌조직을 확대 관찰하는 혁신적 방법론도 제시했습니다. 이 기술은 뇌세포의 나노구조를 고해상도로 확인할 수 있게 하여, 알츠하이머병, 자폐 스펙트럼 장애 등의 뇌질환 연구에 새로운 접근을 가능케 했습니다. 그의 연구는 단순히 기술 개발에 그치지 않고, 인공지능(AI) 및 뇌-기계 인터페이스(BMI) 기술과 결합되어 미래형 뇌연구 플랫폼 구축에 기여하고 있습니다. 뇌과학 전공자라면 보이든의 논문과 프로젝트를 정기적으로 팔로 업하는 것이 필수입니다.
2. 프리스 (독일) – 신경동기화와 주의집중 메커니즘
독일 막스 플랑크 뇌과학연구소 소속의 파스칼 프리스(Pascal Fries)는 인간의 주의집중(attention)이 뇌에서 어떻게 작동하는지를 밝힌 선구자입니다. 그는 뇌파의 동기화(synchronization)가 뇌 내 정보전달의 효율을 결정한다는 가설을 실험적으로 입증하며, ‘뇌파 동기화 이론’을 체계화했습니다. 그의 연구에 따르면, 서로 다른 뇌 영역이 감마파(30~100Hz)로 동기화될 때 정보가 선택적으로 처리되고, 반대로 동기화가 낮을 경우 주의가 분산되거나 인지 오류가 발생할 수 있습니다. 이는 뇌가 시간적 구조를 통해 정보의 흐름을 조절한다는 새로운 이론으로, 신경생리학과 인지신경과학을 연결하는 중요한 다리 역할을 했습니다. 프리스는 이 외에도 동시측정 기술(MEG + LFP)을 활용해, 인간과 동물의 뇌파 패턴을 정량적으로 비교하며 신경회로의 정보통합 모델을 구축하고 있습니다. 그의 연구는 ADHD, 조현병, 자폐 등 다양한 인지장애의 병리 메커니즘을 이해하는 데 실질적인 기반을 제공합니다.
3. 카이 (중국) – 시냅스 연결지도와 초대규모 브레인맵
중국 뇌과학계의 대표적 인물 중 하나는 리 카이(Li Kai) 박사입니다. 그는 시냅스 수준에서의 뇌연결 지도(connectome) 구축에 집중하며, 초대규모 마우스 및 원숭이 뇌지도 완성 프로젝트를 이끌고 있습니다. 그의 팀은 세계 최초로 시냅스 레벨의 전체 대뇌 피질 연결지도를 실시간 시각화하는 데 성공했고, 이로 인해 전 세계의 브레인맵 연구 경쟁에 불을 지폈습니다. 리 카이의 주요 연구 주제는 단순히 구조적 지도 작성이 아니라, 각 시냅스 간 연결 강도, 방향성, 신경전달 물질 특성까지 포함한 기능적 연결 분석입니다. 이 데이터를 통해 그는 다양한 인지기능(예: 기억, 감정, 판단)이 어느 영역에서 어떻게 구현되는지를 모델링합니다. 또한 리 카이는 중국정부의 '중국 뇌 프로젝트(China Brain Project)'를 선도하고 있으며, 이는 유럽의 Human Brain Project 및 미국의 BRAIN Initiative와 어깨를 나란히 하는 글로벌 전략 과제입니다. 그는 아시아 과학계의 대표 리더로서, 기술 기반의 대규모 뇌분석 시대를 여는 데 큰 기여를 하고 있습니다.
세계 뇌과학 리더들은 각기 다른 도전 과제를 해결하며, 새로운 연구 패러다임을 제시하고 있습니다. 에드 보이든은 뇌를 조작할 수 있는 기술적 방법을, 파스칼 프리스는 뇌파 기반의 인지 모델을, 리 카이는 뇌 전체 구조의 해석과 시각화를 통해 뇌과학의 차세대 표준을 만들어가고 있습니다. 이들의 연구 주제는 미래 뇌과학 연구의 나침반이 될 뿐 아니라, 신경계 질환 극복과 인간 이해의 깊이를 넓히는 핵심 열쇠로 작용합니다. 대학원생과 연구자들은 이들의 최신 논문과 프로젝트를 꾸준히 따라가며, 자신의 연구에 참고하고 확장하는 노력이 필요합니다.