뉴런의 정원 : 하나의 세포에서 나의 세계가 되기까지, 인간의 뇌는 어떻게 형성되는가

윌리엄A.해리스

저자:윌리엄A.해리스(WilliamA.Harris)
실험신경생물학자.케임브리지대학교해부학명예교수다.배아의어떤부분에서신경계가생기는지,어떻게정확한크기와모양으로자라는지를비롯해아프리카발톱개구리와제브라피시의배아,세포,유전자를이용해시각체계를연구한다.
2007년,영국왕립생물학회펠로로선출되었고같은해의학한림원회원이되었으며2020년,유럽분자생물학기구(EMBO)회원으로활동을시작했다.2017년,영국정부에서수여하는워딩턴(Waddington)메달을받았다.

역자:김한영
강원도원주에서태어나서울대학교미학과를졸업했고,서울예술대학교에서문예창작을공부했다.오랫동안번역에종사하며문학과예술의곁자리를지키고있다.대표적인옮긴책으로는《미를욕보이다》《무엇이예술인가》《빈서판》《언어본능》《아이작뉴턴》《건축의경험》《빈센트가사랑한책》《지금다시계몽》《생각은어떻게행동이되는가》《건축과기후윤리》《각인된지식》등이있다.제45회백상출판문화상번역부문을수상했다.

책머리에

1.뉴런의탄생
전능성줄기세포┃뇌의발생┃신경줄기세포를찾아서┃형성체┃신경유도물질┃신경유도의비밀과인간의미니-뇌

2.뇌의건축설계
신경관┃계통전형기의뇌┃두화┃머리-꼬리축┃기형유발물질┃등-배축┃모르포겐┃눈┃대뇌피질의영역

3.증식
증식┃변하는계통과변하지않는계통┃세포주기┃소두증┃대뇌피질층┃뉴런의교체┃줄기세포적소

4.영혼의나비
세포,뉴런이되다┃뉴런이되느냐노치가되느냐┃라몬이카할과뉴런의개체성┃세포본성과세포양육┃운명그리고신경아세포종과마주치다┃네번째차원,시간┃우연과운명┃뉴런의개체성

5.배선
길찾기기술┃성장원추┃개척자와추종자┃분자유도┃국소유도┃유인과기피┃중간목표┃재생

6.발화
특이성┃화학친화성┃Eph수용체와에프린리간드의기울기┃세포접착┃시냅스만들기┃아교세포의등장

7.예선통과
뉴런의죽음┃세포사와체계매칭┃신경영양인자┃세포자연사┃활성과사망

8.정제기
뇌의가지치기┃결정적시기┃동시성┃자궁속의조정화면┃내적조정과외적조정┃학습

9.인간그리고나
크기는중요할까?┃뇌구조┃유형성숙┃뇌를인간적으로만드는유전자┃언어┃비대칭┃후성유전학┃가변성┃개성과인간뇌┃경험과박탈

감사의말
참고문헌
미주
옮긴이의말
찾아보기

뉴런의시점으로밝혀낸인간뇌의시작과발달
초기뇌형성비밀의열쇠,뉴런의모든순간을읽다

“미지의탐험지,뇌에대한앎을넓히고싶다면이책을선택하라!”
★뇌과학자장동선강력추천★

*단하나의세포에서어떻게1000억개이상의뉴런이탄생할까?*어떤것이뇌세포가될까?*뉴런은뇌에서자기자리를아는것일까?*태어나자마자바로죽는뉴런이있다?*파괴된뉴런은재생될까?*배양접시위의미니뇌,가능할까?*유전자와환경과우연,무슨관계가있을까?

《뉴런의정원》은인간의뇌가형성되는전과정을뉴런단위로살펴보는생생한여정이다.이는반세기동안연구를이어온세계적인실험신경생물학자가제시하는새로운관점이라고할수있다.저자는뇌를연구한과학자들의위대한성과를노련하게직조해흥미진진한이야기로선보인다.이책에서는모두가지고있지만단하나도같지않은복잡다단한기관,뇌의탄생순간과발달을아주세밀하게들여다볼것이다.
뇌에대한책은주로‘뇌의기능’을설명한다.하지만윌리엄A.해리스는뇌를구성하는물리적요소‘뉴런의기원’으로독자를이끈다.뉴런의삶과죽음,성공과실패,확률과우연이얽히며한사람의온전한세계인뇌가이루어지는과정을시간순으로그려냈다.특히뉴런의시점을차용한독특한시도는더욱깊이있게나의뇌를이해하도록돕는다.
뇌와뉴런의역동적관계는발생생물학,진화생물학,유전학,후성유전학,신경과학의학문적경계를넘나들며현재에이르러더욱정교하게밝혀지고있다.이러한최신과학을바탕으로저자는오래된난제,‘뇌는어떻게형성되는가’에대한답을향해누구보다가까이다가가고자했다.한점세포에서시작된1000억개의뉴런이뇌안에정확하게배선되어제자리를찾고나만의슈퍼컴퓨터로활약하기까지,뇌세포들의일생을함께읽는다.결국이책은인류가뇌에대한지식을확보하기위해끝없이추적해야할‘뉴런의이야기’가된다.

배아발생과뉴런의탄생부터시냅스의활약까지
실험으로읽는뇌의다양한지형

모든뇌과학자가풀기어렵다고손꼽는문제이자뇌과학분야에서가장중요하게다루는질문은바로이책의주제‘인간의뇌는어떻게형성되는가’다.즉,수정이이루어지는순간부터출생직후까지자궁에서뇌가어떻게발달하는지,미시적세계의뉴런이겪는무수한변화를추적하는것이연구의주된목표다.
그렇다면단일세포인난자에서어떻게모든부위를가진유기체가발생하는것일까?한무리의세포집단은어떤사건들을거쳐서뇌세포가될까?뇌에는얼마나많은종류의세포가있을까?수백년동안논란을일으켰던문제들이마침내19세기에이르러논쟁이아닌,실험을통해증명하는방식으로답을찾아가기시작한다.
예를들어하나의수정란이분할해서두세포가될때,이두세포는각기완전한존재가될능력이있을까,잠재력이나뉘게될까?과학자들은신생아의머리카락같은가느다란올가미를사용해직접개구리,성게등의배아를나누는실험에돌입했다.그리고끝내분리된두세포가완전한배아를형성함을증명하기에이른다.
그외에도저자는현재많은과학자가몰두한질문들을전달하며놀라운최신실험기법을소개한다.뉴런은어떻게전기적으로활성화된연장부를성장시켜서뇌의연결을정확히만들어낼까?하나의뉴런이뇌의영구적인부분이되기까지는어떤일들을겪어야할까?뉴런은시간이지남에따라어떻게변할까?
이에대한해답을얻기위해연구자들은미니뇌오가노이드를활용하여신경줄기세포증식을배양접시위에서관찰해시냅스의뻗어나감을관찰하고,제브라피시배아의망막줄기세포를저속촬영하여배아내에살아있는뇌가발달하는모습을직접보며,타임랩스기법으로개별세포들이분열하는장면을담기도한다.
‘개구리배아실험’에서시작해‘미니뇌오가노이드’배양,크리스퍼까지,먼저저자는인식의전환을이끌어온연구자들의예리한실험들을짚어낸다.그리고배아에서신경줄기세포가만들어지고,신경줄기세포에서뉴런이탄생하는과정을최대한공들여설명한다.뉴런에서나온신경섬유가척수를거쳐우리몸구석구석으로길을찾아가는방식도읽는이가이해할때까지끈질기게서술한다.뉴런의시작점과가장두드러지는활약을중심으로‘뇌라는정원’을구성해나가는치밀한전달방식이라고할수있다.
또한인간의뇌가어떻게진화했는지,어떤유전자와단백질의교류로,어떠한화학반응의영향으로정교화했는지,사람의뇌가다른동물의뇌와어떻게다른지등다양한영역까지두루살펴본다.특히현재의학계의주목을받으며많은이의궁금증이향하는배아줄기세포,만능줄기세포,역분화줄기세포등에대한촘촘한지식은어디에서도볼수없어더욱의미있다.

세계적인실험신경생물학자가말하는‘뇌과학이전의뇌과학’
뇌는어떻게시작되는가

《뉴런의정원》의특징은지금까지도활약하고있는석학의실험을그의목소리로직접듣는다는것이다.한순간도현장에서벗어나지않고뇌과학을개척해온저자의연구기록은그자체로‘뇌의모든것’이된다.타임랩스영상촬영기법등최신기술까지섭렵하여뉴런의전생애를보다정확하게전달한다.자신의업적은물론많은과학자의도전과결과,명쾌한해석까지담아더욱흥미롭다.
책의곳곳에뉴런연구의선두에선이의면모가아름답게비치며,지식의체계적전달과그의미까지세심하게알리는커뮤니케이터의역할이돋보인다.또한뇌에서벌어지는미세한분자차원의이야기를속도감있게전개하는저자의스토리텔링은이책의강점이라고할수있다.
미세한신호들이모여‘나’를이루기까지,생동감있는지식을통해‘1.5킬로그램의우주’뇌가눈앞에선명하게펼쳐지는순간을경험한다.‘뉴런’이모여‘뇌’가되고‘뇌의활약’이곧내가되기에,《뉴런의정원》은무엇이우리를인간으로만드는지,그리고무엇이내가나로서삶을지속하게하는지알려주는길잡이역할을한다.

‘뇌’라는정원에서‘뉴런’이펼치는삶과죽음의드라마
뇌안에서벌어지는놀라운사건들

뇌에대한연구는수백년이상이어졌지만급속도로지식이확장된것은비교적최근의일이다.생명체가자궁이나알속에서지내는동안을탐구해야하기에신중한접근이필요하며기술의발달이동반되지않으면연구자체가불가능하기때문이다.따라서이책은최근50년동안정교해진과학기술이있었기에뇌연구가비약적으로진전되었음을보여준다.즉,저자의말에따르면“《뉴런의정원》은과학발전의연대기이자뉴런의일대기”인것이다.
이책은뇌탄생의비밀을풀고자한과학자가반세기가까운시간을들여뉴런의일생을순차적으로서술한것이다.그리고인류의앎을확장시킨새로운발견은오랜시간호기심을잃지않은꾸준한학자의탐구가만들어냈다.저자는최신지식을그저나열하는것이아니라곱씹어쉬운언어로전달하려고노력한다.뇌과학분야책을펼때마다어렵게느껴졌던‘뉴런’을제대로이해하고싶은이들이나실제연구가궁금한학생들에게과학자들의연구가집대성된《뉴런의정원》은더없이반가운소식이될것이다.