- 시나리오 1 회사원 A씨는 두통과 불면증에 시달리고 있다. ‘뇌에 이상이 있지 않나’라는 생각이 들었다. 부인과 함께 마트에 시장을 보러 가서 한쪽에 마련된 ‘병원’ 파트에 들러 최첨단 뇌영상 장비로 촬영을 해보았다. 결과는 바로 프린트되어 나왔고 별다른 이상이 없음을 확인했다.
시나리오 2 주부 B씨는 우울증에 걸렸다. 집안일은 하기도 싫고 외롭다는 느낌만 자꾸 든다. 자살이 결코 남의 이야기만이 아니라는 생각까지 하게 됐다. B씨는 병원에 가서 최첨단 뇌영상 장비로 촬영을 하고 약물 요법으로 우울증을 완치했다.
- ‘산업혁명’ ‘정보화 혁명’에 이어 ‘뇌 혁명’이 진행되고 있다. 따지고 보면 산업혁명과 정보화 혁명도 인간의 뇌에 의해 이뤄진 것이니 뇌가 모든 과학과 산업 발전의 핵심이라고 할 수 있다.
산업혁명이 증기기관의 발명으로 시작됐고 정보화 혁명이 컴퓨터의 발명으로 시작됐다면 뇌 혁명은 뇌를 들여다보는 영상장비의 발명에 의해 시작됐다고 할 수 있다. 이전에 뇌 과학연구가 다른 분야에 비해 진전이 느렸던 것은 뇌 영상 장비의 개발이 뒤따르지 못했기 때문이다. 이제 인간은 CT(컴퓨터 단층촬영), PET(양전자방출 단층촬영기), MRI(자기공명영상장치) 등으로 자신의 뇌를 들여다볼 수 있게 되었다.
이 같은 첨단기술은 국가 경쟁력에 지대한 영향을 미치고 있다. 더욱 선명하고 정확하게 뇌를 들여다볼 수 있는 영상장비의 유무가 국력을 좌우하기 때문이다. 뇌를 속속들이 들여다보며 뇌의 신비한 기능을 누가 먼저 밝혀내느냐에 따라 국가의 명운이 갈릴 것이라는 말도 실감나게 다가온다. 뇌 영상기술을 바탕으로 한 뇌 혁명의 성과와 향후 과제에 대해 집중 조명했다.
[1 인터뷰 | 세계적 뇌과학자 조장희 박사]
“뇌세포 변화 3차원 촬영도 곧 가능 치매·뇌출혈 조기진단 길 열린다”
뇌 과학과 산업이 다른 분야에 비해 발전이 늦은 이유는 무엇입니까. “뇌를 들여다볼 수 있는 장비의 개발이 뒤따르지 못했기 때문입니다. 뇌를 평면으로 찍을 수 있는 X선이 등장한 것이 1895년입니다. 1972년 뇌의 단면을 볼 수 있는 CT(컴퓨터단층촬영)가 개발되었어요. 1975년 제가 PET를 만들었고, 1980년 초 CT보다 해상도가 뛰어난 MRI가 개발되었죠. 또 뇌 과학은 물리, 화학, 생물, 컴퓨터 등이 합쳐진 복합과학이기에 쉽게 진전시키기 어렵습니다.”
MRI에 비해 PET의 발전 속도가 느렸던 이유는. “뇌는 정교하기 때문에 뇌 전용 PET를 만들어야 하는데 전신 질환에 비해 뇌만을 위한 PET는 경제성이 떨어져 그동안 회사들이 안 만들었습니다. 하지만 뇌를 볼 수 있는 fMRI가 나오면서 전세계적으로 뇌 과학에 투자하기 시작했어요. 뇌 연구가 시작되면서 뇌의 분자과학적인 면을 보기 위한 PET가 필요하게 되면서 다시 주목을 받게 된 거죠.”
- ▲ photo 이구희 조선영상미디어 기자
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PET-MRI 퓨전 영상기기를 개발하고 있는데 이 기기에는 어떤 장점이 있습니까. “PET로 분자과학적인 변화를 살펴보면서 해상도가 뛰어난 MRI로 문제가 있는 부분을 찾아 치료하게 됩니다. 또 뇌세포 분자의 미세한 움직임까지 3차원 동영상으로 관찰해 알츠하이머, 파킨슨병, 정신분열증, 뇌출혈 등 뇌신경계 이상에 따른 뇌질환 조기 치료의 가능성이 열립니다. 실용화되면 의료영상장비 시장의 40%를 장악하게 될 겁니다. 그렇게 되면 한 해 80억달러(약 10조원)가 넘는 판매수입이 예상됩니다. PET와 MRI를 모두 아는 사람이 없기 때문에 뇌과학연구소가 프런티어가 될 것입니다.”
14.O 테슬라 MRI 개발도 준비하신다고 들었습니다. “1테슬라는 지구자장의 5만배 정도에 해당하는 자장의 단위입니다. 테슬라 숫자가 높다는 것은 뇌를 더욱 선명하게 볼 수 있다는 의미입니다. 연구는 끝이 없는 전쟁이죠. 7.0 테슬라를 3년 정도 사용했어요. 작년부터 14.0 테슬라 MRI에 대한 개념설계 작업에 들어갔고 2013년쯤 완성될 것 같습니다. 한국이 세계 최고의 기술을 가지게 되는 거죠. 현재 병원에서는 1.5 테슬라나 3.0 테슬라 MRI를 사용하고 있습니다.”
뇌 과학이 발달한 나라는 어느 나라입니까. “미국, 독일 등입니다. 특히 독일은 지멘스를 통해 의료영상 장비를 잘 상업화 시키고 있습니다.”
- ▲ ‘뉴스위크’에 게재된 조장희 박사.
- 박사님은 한국인 가운데 노벨상 수상 후보 ‘0순위’로 꼽히고 있습니다. “미국 과학아카데미 정회원 정도면 노벨상 수상 후보라고 할 수 있는데 5000명 정도나 돼요. 거기에는 저를 포함해 10명 정도의 한국인이 속해 있죠. 그동안 제가 발표한 논문 200여편은 모두 SCI(과학기술논문 인용지수)에 등재되었어요. SCI는 과학학술지 5000개에 실린 논문을 모아놓은 데이터베이스예요. 200여편 중에서도 뛰어난 논문을 꼽으라면 30~40편 됩니다. 그것으로 미국 과학아카데미 정회원이 되고 노벨상 평가 대상도 되는 겁니다.”
박사님 논문 중에는 침 연구 논문도 있는데요. “1992년 등산을 하다가 허리를 다쳤어요. 침을 맞았는데 10분 정도 지나니까 아픈 게 사라졌어요. 신통하다는 생각이 들어 신경과학에 관심을 가지게 됐고 뇌과학을 연구하게 됐죠. 침을 경혈에 놓기 때문에 그렇다고들 하는데 제가 연구해 본 결과 경혈보다는 자극이 중요하더라고요. 뇌로 전달된 침 자극은 치료하려는 해당 장기를 관장하는 두뇌피질을 변화시켜 해당 부위를 치료하는 겁니다. 호두를 가지고 다니면서 손을 자극해주는 것도 뇌에 좋아요.”
사람은 뇌를 100% 사용할 수 있습니까. “뇌를 얼마나 사용하는가는 사람마다 다릅니다. 보통은 1~2%를 사용하죠. 이는 컴퓨터에 비유할 수 있습니다. 아무리 많은 프로그램을 담긴 컴퓨터를 가지고 있어도 매일 사용하는 프로그램만 쓰게 되듯이 뇌도 비슷한 부위를 계속해서 사용하는 거죠.”
술을 많이 마시면 뇌에 좋지 않다고 하는데요. “여러 가지 설이 있습니다. 그중에서 알코올이 사람 뇌의 신경 줄을 녹이고 끊는 것이 지배적입니다. 또 알코올은 뇌 세포를 죽인다고 하죠.”
조장희 박사
가천의대 뇌과학연구소 조장희(73) 박사는 한국인 가운데 노벨 생리·의학상을 수상할 수 있는 후보 ‘0순위’로 꼽힌다. 조 박사는 1975년 Circular PET(원형양전자 단층촬영기)를 세계 최초로 개발했다. 그는 서울대 전자공학과를 졸업했고 스웨덴 웁살라대학원에서 응용물리학 박사학위를 취득했다. 조 박사는 2004년 40년간의 해외 연구생활을 접고 귀국해서 가천의과학대 뇌과학연구소를 이끌고 있다. 뇌과학연구소는 뇌를 분자과학적·해부학적으로 동시에 진단할 수 있는 ‘PET-MRI 퓨전영상기기’를 제작 중이며 14.0 테슬라 MRI 개발을 위한 준비 작업에 들어갔다.
테슬라
자장의 단위. 1테슬라는 지구자장의 5만배 정도에 해당한다. 1961년 국제순수 및 응용물리학 연맹(IUPAP)에서 공식 단위로 지정했다. 미국의 전기공학자 니콜라 테슬라의 이름에서 따왔다. 니콜라 테슬라는 발명왕 에디슨의 직류 전기 발전 시스템의 문제점을 지적하며 교류 발전 시스템을 개발한 것으로 유명하다.
