뇌 에너지 미스터리 푼다…10년간 8000만달러 국제연구 착수

오스트리아 과학기술연구소(ISTA) 팀 포겔스 교수가 뇌 기능과 에너지의 관계를 탐구하는 대규모 국제 연구에 참여한다.

2일(현지시간) 뉴욕 소재 시몬스 재단은 뇌 기능에 에너지가 어떤 영향을 미치는지 탐구하기 위해 10년간 8000만달러(약 1072억원) 규모의 국제 연구 협력을 시작한다고 밝혔다. 포겔스 교수는 이 연구의 일원으로 300만달러(약 40억원)를 지원받는다.

인간의 뇌는 희미한 전구와 비슷한 약 20와트의 전력으로 작동하지만, 과학자들은 뇌가 에너지를 어떻게 받고 분배하며 사용하는지 아직 완전히 이해하지 못하고 있다.

'뇌 에너지학에 관한 시몬스 협력'(SCOBE)으로 명명된 이 연구는 미국 스탠퍼드 대학교의 토마스 클랜디닌 교수가 이끈다. 미국, 오스트리아, 영국, 노르웨이 소속 연구자 26명이 참여한다.

이번 협력은 개별 세포부터 복잡한 신경망과 행동에 이르기까지 에너지 가용성이 뇌 기능에 미치는 영향을 이해하는 것을 목표로 한다. 장기적으로는 뇌의 정보 처리 방식, 발달성 뇌 질환의 기원, 노화에 대한 근본적인 질문에 답하는 데 기여할 것으로 기대된다.

포겔스 교수는 계산 신경과학 분야의 전문성을 활용해 뇌의 에너지 공급이 정보 처리 및 학습 능력에 미치는 영향을 조사하는 컴퓨터 모델을 개발할 예정이다. 그는 "이번 협력에 참여하게 되어 영광"이라며 "에너지 공급이 뇌의 작동, 학습, 적응 방식을 어떻게 형성하는지 더 잘 이해하기를 희망한다"고 말했다.

포겔스 교수 연구팀은 세포의 발전소인 미토콘드리아의 에너지 대사와 신경 활동을 연결하는 계산 모델을 개발한다. 이 모델은 SCOBE 협력에 참여하는 다른 연구자들의 실험을 위한 시험대로 사용될 예정이다.

연구팀 소속 선임 연구원인 차이타니아 친탈루리는 "기억을 만드는 데 드는 에너지 비용은 얼마일까"라며 "생각하고, 쉬고, 심지어 꿈을 꾸는 데 드는 비용은 얼마이며, 만약 비싸다면 우리는 왜 꿈을 꾸는가"라고 연구 과제를 설명했다.

SCOBE의 또 다른 연구 초점은 당뇨병, 산소 수준 감소, 임신과 같은 대사 스트레스 기간을 포함하여 에너지 가용성 변화에 뇌가 어떻게 적응하는지를 밝히는 것이다.

시몬스 재단의 신경과학 협력 담당 수석 과학 책임자인 한나 바이어는 "과거 뇌 에너지학 연구 중 이론적이거나 계산적인 접근법을 취한 경우는 많지 않았다"며 "고급 모델링 기술을 적용해 다양한 데이터를 통합함으로써 무엇을 배울 수 있을지 낙관한다"고 말했다.