노화 뇌질환 특화 뇌지도 만든다 | 나라경제

경제정책해설

노화 뇌질환 특화 뇌지도 만든다

권석민 미래창조과학부 생명기술과장 2016년 08월호

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‘뇌과학 발전전략’은 2014년 기준 선진국 대비 72%인 뇌연구 분야 기술수준을 2023년까지 90%로 끌어올리고, 특화 뇌기능 지도 구축ㆍ활용, 세계시장 선점 가능한 제품ㆍ서비스 등 세계 최고수준의 뇌연구 대표성과를 10건 이상 창출하는 것을 목표로 한다.

뇌연구는 뇌신경생물학과 인지과학적 이해를 바탕으로 뇌 작동의 원리를 파악해 뇌질환 극복 및 공학적 응용에 활용하는 연구 분야로서, 주요 선진국들은 1990년대부터 동 분야를 미래유망 과학적 도전 분야의 하나로 인식하고 지원ㆍ육성을 강화해 왔다. 최근에는 뇌연구의 과학적ㆍ의학적ㆍ산업적 잠재력에 주목해 기술주도권 선점을 위해 BRAIN Initiative(미국, 2013년), HBP(Human Brain Project, EU, 2013년), Brain/MINDS(일본, 2014년) 등 국가 대규모 장기 연구프로젝트 착수를 통해 뇌지도 구축, 인간의 사고원리 규명, 각종 뇌질환의 규명과 치료법 개발, 뇌-기계 인터페이스(Brain-Machine Interface) 기술에 기반을 둔 뇌공학적 응용, 뇌모방 차세대 인공지능 개발 등에 연구와 투자를 가속화하고 있다.

차세대 AI와의 연계 뇌연구 강화

우리나라도 1998년 「뇌연구촉진법」을 제정한 이래 뇌연구촉진 기본계획 수립, 한국뇌연구원 등 전문연구기관 설립, 뇌 분야 연구사업 추진 등 뇌 분야 연구의 체계를 잡고 투자확대를 도모해 왔다. 이를 통해 일부 분야에서는 세계 상위권 수준의 연구력을 확보하고 있으나, 미국 등 뇌연구 선도국가들에 비하면 아직도 부족한 것이 많은 것은 사실이다. 또한 최근에는 4차 산업혁명과 지능정보시대에 대비해 뇌과학 분야가 미래 산업의 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 유력한 블루오션 중 하나로 인식됨에 따라 동 분야의 기술경쟁력을 선점하기 위한 전략수립의 필요성이 증대했다.

이에 미래창조과학부는 지난해 하반기부터 뇌연구 분야의 전문가들과 함께 해외 정책 및 연구동향에 대해 심도 있는 분석을 실시해 우리나라 뇌과학의 발전방향과 실천과제 도출을 검토해 왔으며, 뇌연구자 워크숍, 공개포럼, 토론회 및 공청회 등을 거쳐 지난 5월 말 ‘뇌과학 발전전략’을 수립ㆍ발표했다. 이번에 수립된 뇌과학 발전전략은 ‘2023년까지 뇌연구 신흥강국으로 도약 준비’를 위해 특화 뇌지도(Brain Mapping) 등 핵심 뇌기술 조기확보와 뇌연구 생태계 확충을 주요 내용으로 하고 있다. 2014년 기준 선진국 대비 72%인 뇌연구 분야 기술수준을 2023년까지 90%로 끌어올리고, 특화 뇌기능 지도 구축ㆍ활용, 세계시장 선점 가능한 제품ㆍ서비스 등 세계 최고수준의 뇌연구 대표성과도 10건 이상 창출하는 것을 목표로 한다. 뇌과학 발전전략의 주요 내용은 다음과 같다.

먼저 미래를 대비하는 전략적 R&D를 추진한다. 이를 위해 첫째, 특화 뇌지도를 구축한다. 뇌지도는 뇌의 구조적ㆍ기능적 연결성을 수치화ㆍ시각화한 데이터베이스(DB)를 지칭한다. 뇌지도가 있다면 특정 뇌부위ㆍ뇌회로의 변화와 긴밀히 연관돼 있는 뇌질환의 정확한 진단ㆍ치료에 도움을 줄 수 있다. 뿐만 아니라 최근 국소 뇌자극술 등 새로운 방법의 뇌질환 치료기술이 확장되고 있어 뇌지도는 어떤 뇌부위 자극이 뇌질환 치료에 필요한지에 대한 정확한 좌표 제공이 가능하다. 선진국들도 향후 뇌지도 활용시대 관련 신시장 창출에 대응하기 위해 재정 및 연구여건에 따라 전체 뇌지도, 특화 뇌지도(특정동물, 부위 등), 수준별 뇌지도 등의 구축방안을 추진하고 있다. 우리나라도 고위 뇌기능 특화 뇌지도, 노화 뇌질환 특화 뇌지도, 뇌지도 작성 고도화 기술개발을 추진할 계획이다.

둘째, 미래선점 뇌융합 챌린지기술 개발을 추진한다. 최근 뇌연구의 융합형 추세가 급속히 심화됨에 따라 국내외 기술수요 예측과 파급력, 성장 가능성, 사회적 시급성 및 국내 연구기반 등을 고려해 5년 내에 가시적인 실용화 성과 도출이 가능한 융합형 뇌연구 과제를 적극 발굴ㆍ추진할 계획이다. 현재 단위 뇌세포 분자수준 이미징기술, 미니뇌(오가노이드) 제작ㆍ활용기술, ICT 융합을 통한 뇌기능 증진기술, 로봇팔 제어를 위한 뇌감각 신호 활용기술, 한국인 특이적 뇌질환 치료기술 등이 도출됐으며, 앞으로도 지속적으로 유망과제를 발굴ㆍ지원해 나갈 것이다.

셋째, 차세대 인공지능(AI)과의 연계 가능 뇌연구를 강화한다. 인공지능 기술의 도약을 위해서는 인간 뇌의 작동원리 연구를 통한 자연지능(NI;Natural Intelligence)과 인공지능의 연결이 돌파구가 될 것으로 전망되고 있다. 즉 뇌연구 결과를 인공신경망 모델링 및 우수 알고리즘 개발에 활용한다면 보다 효과적인 뇌 유사 컴퓨터시스템 구현에 기여할 것으로 예상된다. 이에 따라 지각판단 회로 연구, 감각지능 통합 인지회로 연구, 감성지능 회로심화 연구, 뉴런칩 활용 신경회로망 원리 연구 등의 심화를 통해 차세대 인공지능 기술개발에의 착안점(inspiration) 제공에 기여할 계획이다.

넷째, 생애주기별 맞춤형 뇌질환 극복 R&D를 추진한다. 고령화 사회 심화에 따라 사회적 중요 이슈로 대두되고 있는 치매 등 뇌질환 극복을 위해 주요 뇌질환 기전 규명, 진단장비 및 종합적 진단ㆍ치료기술 개발과 함께 지금까지 상대적으로 지원이 부족했던 소아청소년기 질환(자폐, 정신지체 등)에 대한 지원을 확대할 계획이다. 또한 개개인의 특성을 고려한 정밀의학 개념을 뇌질환에 도입ㆍ적용하는 연구개발을 추진하고, 환자의 뇌지도 정보에 기반을 둔 생애주기별 맞춤형 뇌질환 극복기술도 개발해 나갈 예정이다.

융합형 전문 연구인력 양성

뇌연구 생태계 기반도 확충한다. 우선 최근 뇌과학이 ITㆍNTㆍBT 등 기술과 접목한 융합연구 추세로 발전함에 따라 관련 학ㆍ연 협력 프로그램 확대, AIㆍ컴퓨터ㆍ계산과학 등 이종 분야와의 융합인재 양성을 위한 학부 및 대학원 프로그램 확대 유도, 뇌의학 분야 중개임상연구 전문가 양성 지원확대 등을 통해 융합형 전문 연구인력 양성을 도모해 나갈 예정이다. 또한 뇌연구 자원의 안정적 확보를 위해 병원 이외의 연구기관에서 뇌조직을 이용한 뇌연구가 가능하도록 제도개선과 뇌은행 운영규정 및 윤리지침 등을 제정하고, 연구용 뇌조직의 안정적 확보 및 뇌조직을 이용한 연구가 활성화되도록 지원ㆍ관리체계를 마련해 나갈 계획이다.

한편 우리가 가진 뇌연구 강점기술 분야를 중심으로 국제 뇌연구 컨소시엄 및 학술대회 구성ㆍ운영을 적극 주도하고, 뇌지도 작성기술 표준화와 뇌지도 공유 등 목적 지향적인 전략적 네트워킹을 위해 한ㆍ중ㆍ일 뇌지도 작성 컨소시엄 등을 주도적으로 추진해 나갈 계획이다. 아울러 다양한 뇌산업화 모델 및 성공사례 창출을 위해 뇌연구 분야 중 조기사업화가 가능한 분야는 연구개발 초기부터 기업 참여를 적극 유도하고, 뇌연구ㆍ산업 분야의 온라인 및 오프라인 클러스터 조성도 촉진해 나갈 것이다.

이번 뇌과학 발전전략은 4차 산업혁명과 지능정보사회 도래에서 뇌과학의 역할과 발전방향, 뇌연구에서 선진국 추격형에서 선도형으로 연구도약 방안, 뇌과학의 미래 신성장산업으로의 발전 가능성과 이를 뒷받침하기 위한 정책방안 등을 주안점으로 하고 있다. 이에 따라 정부는 이번 발전전략상의 중점 추진과제를 성공적으로 추진하기 위해 현장에 있는 연구자들의 다양하고 창의적인 아이디어를 적극 반영해 개방형ㆍ융합형ㆍ선도형 연구추진 전략을 적극 모색할 계획이다. 아울러 관계부처 및 산ㆍ학ㆍ연ㆍ병 간의 적극적인 협업을 통해 조기에 성과도출을 도모하고 내실화해 나갈 방침이다.

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