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이 시대의 프랑켄슈타인 박사, 선웅 교수.
“진짜 뇌”를 만든다

뇌란 무엇인가? 뇌로 생각하는 인간은 어떤 존재인가?
현대 과학의 가장 뜨거운 주제를, 책 속에서 만나 본다.

》》 재료를 모아, 발생의 원리를 따라 ‘진짜 뇌’를 만드는 과학자들. 이렇게 만든 ‘미니뇌’를 연구하여, 다시 인간을 이해한다.
신경발생학 연구자 선웅은, 인간의 뇌와는 작동 원리가 전혀 다른 인공지능이 아니라 진짜 뇌를 만들고 있다. 그를 포함한 많은 과학자들이 세계 곳곳에서 실제 뇌의 일부를 닮은 작은 미니뇌를 만들고 있다. 지금은 크기가 작은 미니뇌로 약물의 효과, 뇌의 기능에 대한 탐구 정도를 하고 있지만, 앞으로는 어떤 일이 일어날지 모른다. 미니뇌가 점점 더 인간의 뇌와 같아지면 어떤 일이 일어날까? 만든 뇌와 태어난 뇌는 어떻게 다를까? 이것이 점점 같아진다면, 뇌로 생각하는 인간이란 존재는 과연 무엇인가?

》》 인간의 마음은 어디에서 창발되는가. 인간의 뇌는 어떻게 작동하는가
과학이 발전함에 따라, 인간의 뇌는 정밀 기계 - 컴퓨터 - 네트워크(신경회로)로 비유의 대상이 바뀌어 왔다. 860억 개의 뉴런으로 된 뇌 기능을 완전히 파악하는 것은 불가능한 도전인 듯 보이지만, 인간의 뇌와 비슷한 능력을 가진, 특이점을 넘어가는 AI를 만들어 낸다면 그때가 바로 인간 뇌가 어떻게 작동하는지 가장 중요한 원리를 파악하는 순간이 될 것이다.

》》 인공 신장, 인공 심장, 인공 각막, 인공 피부,...인공 뇌? 실패와 발전을 빠르게 거듭하며 인간의 뇌를 연구하는 과학은 어디까지 와 있고, 어디를 향하고 있는가
자연과 세계, 인간을 이해하려는 과학자들의 노력은 한계가 없다. 과학자들은 조심조심 실험실에서 윤리적인 문제가 생기지 않을 정도의 크기와 기능을 가진 미니뇌를 만들어서 우리의 뇌가 어떤 특징을 가졌는지 알아본다거나, 뇌 질환 치료를 위한 약물 개발에 이용한다거나, 환자에게 이식할 뇌 조직 대체품으로 사용할 수 있는지 연구하고 있다.
이 책에서는 최근 진행 중인 미니뇌 만들기 프로젝트의 다양한 면면을 소개한다. 먼저 미니뇌는 어떤 특징을 갖는지 이론을 설명하고, 미니뇌의 설계도와 재료, 만드는 방법과 원리를 차근차근 설명한다. 또한 직접 미니뇌를 연구하고 있는 과정, 과거에 겪었거나 현재 겪고 있는 고민을 솔직하게 내보인다. 독자들은, 과학자들이 왜 그리고 어떻게 뇌를 만들려고 하는지 들여다보면서, 뇌는 어떤 장기이며 인간은 어떤 존재인지, 과학기술의 발전이 어떻게 우리 스스로에 대한 이해를 바꾸어갈 수 있을지, 이해해 나가는 작은 단서들과 영감을 얻는 ‘반짝이는 순간’을 경험할 것이다.

시리즈 소개
KAOS×Epi | 반짝이는 순간

과학의 탐구는 인류가 당면한 질문들에 대해서 가능한 자원을 모두 동원해서 최선의 대답을 해보려는 노력이다. 그렇게 얻은 대답은 짙은 구름 사이로 한 줄기 빛이 비치는 것처럼 희망을 주기도 하고 실제로 역사의 흐름을 바꾸기도 한다. 이렇게 통쾌한 순간들을 모아 〈반짝이는 순간〉 시리즈를 시작한다. 강연을 통해 과학지식을 많은 사람들과 공유하는 카오스재단과, 과학에 대한 비평적 시선을 견지하는 과학잡지 에피가, 이 시대의 질문들에 대한 대답을 찾고 있는 과학자들의 연구와 육성을 함께 기록해서 독자들과 나눈다. 과학자들의 연구가 우리의 삶을, 그리고 세계를 어떻게 바꾸었고, 또 어떤 방향으로 이끌 것인지 궁금한 모든 독자들이 ‘반짝이는 순간’을 함께 경험하기를 기대한다.

들어가며

1장 만들고자 하는, 뇌란 무엇인가
뇌 정의에 대한 아주 짧은 역사 | 뇌 비유의 역사 | 미니뇌 기술은 새로운 가능성을 열까|
왜 과학자는 미니뇌를 만들고 싶어할까 | 무엇이 미니뇌인가

2장 뇌를 만드는 재료
뉴런 | 교세포 | 줄기세포

3장 뇌 설계도
뇌지도 | 커넥톰 연구 | 거시적 뇌지도 | 뇌 투명화 | 뇌 발달 지도

4장 뇌를 만드는 세 가지 원리
첫 번째 원리, 자기조직화 | 간략한 발생학의 역사 | 두 번째 원리, 유도와 국지적 발생
마지막 원리, 신경 활성 기반의 최적화 원리

5장 뇌를 만들다
지카바이러스 감염에 의한 소두증 연구 | 너무나 인간적인, 검은 미니 중뇌
어셈블로이드, 합체로봇은 힘이 더 세다 | 미니뇌, 학습을 하다
배아를 시험관에서 그냥 만들 수는 없을까 | 미니뇌 기술, 인류 진화를 쓰다

6장 한 단계씩 밟아나가다
연구 방향을 설정하다 | 어떻게 시작할까 | 어떤 미니뇌를 만들까 | 이제 시작해 볼까
드디어 대발견? | 큰 결과에는 큰 책임이 따른다 | 신경관결손 모델 | 논문 투고
재시도를 결정하다 | 마지막 결론은 어떻게 될까

7장 남아 있는 문제들
미니뇌로 노화를 이해하려는 시도 | 미니뇌를 이용한 뇌 재생 치료 가능성
미니뇌의 산업적 이용 | 미니뇌 기술의 윤리적 딜레마

질문들

나오며

주

“뇌를 만들어 보고 싶다. 진짜 뇌 말이다” p.7

“잠자리의 날개와 새의 날개는 기능은 비슷하지만 작동 원리는 전적으로 다르다. 마찬가지로 인간의 지능과 인공지능도 겉보기만 비슷할 뿐, 완전히 다른 원리로 작동한다. 인공 지능 같은 유사품이 아니라 진짜 뇌를 키워보고 싶다.” p.11

뇌의 자세한 구조를 연구할 수 있게 된 것은 고작 100년 전부터의 일이다...뇌 연구는 정말 새로운 연구 분야이자 매우 빠르게 발전하고 있는 분야이다... 관찰로 시작된 연구는 실험을 거쳐 증거가 쌓이고, 이러한 관찰과 실험이 모여서 그 본질을 파악하기 시작하는 단계로 진전된다... 뇌 연구는 관찰의 시대를 지나 실험의 시대를 넘어서고 있다...고전역학이 250년의 시간을 거쳐 양자역학으로 발전되어 물리학의 시대가 열렸던 것처럼, 100여 년 인고의 시간을 거친 뇌과학이 새 시대를 여는 것을 우리 세대는 살아생전에 경험할지도 모른다. p.25

인간의 뇌와 비슷한 정보처리가 가능한 AI를 만들어 낸다면 그 작동 원리가 우리 뇌의 실제 작동 원리와 비슷할 가능성이 있으며, 뒤집어 생각해서 인간의 뇌와 비슷한 능력을 가진, 특이점을 넘어가는 AI를 만들어 낸다면 그때가 바로 인간 뇌가 어떻게 작동하는지 가장 중요한 원리를 파악하는 순간이 될 것이다. p.30

이 이야기는 성공담이 아니다. 오히려 어떻게 실패와 고생을 했는지를 담고 있는 실패담이다. 어쩌면 부끄럽기도 한 연구실의 내밀한 이야기를 들추어내는 이유는, 연구한다는 것이 과연 어떤 일이고 실제로 어떤 과정으로 진행되는지를 독자들이 조금이나마 느껴볼 수 있기를 바라는 마음에서다. p.189

“이 책에는 필자와 함께 연구하고 있거나 교류해 온 과학자들, 그리고 교류가 많지는 않으나 내가 학문적으로 흠모하고 있는 여러 과학자들의 실명이 다수 들어 있다. 직접 생생하게 본인으로부터 들은 이야기를 기록으로 남기는 것이 편하기도 하거니와, 현재 한국 과학이 세계적인 수준에 있음을 은근히 드러내고 싶은 욕심도 있어서, 가급적이면 한국인 과학자들을 거명하려고 의도한 측면도 있다...... 이분들이 열심히 연구하여 새로운 결과를 발표하시는 것 때문에 책을 쓰는 도중에도 몇 번이나 내용을 바꾸어 써야 했다...이 책에 담긴 내용이 낡은 정보가 된다는 것은 그만큼 미니뇌 연구가 빠르게 발전한다는 방증일 테니 과학자의 입장에서는 이 또한 즐거워할 일이다.” p.284