우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까? - 질문하는 과학 5

우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까? - 질문하는 과학 5

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Description
두개골 속에 꽁꽁 감춰진 뇌의 비밀을 밝혀 미래를 바꾼다고?
- 뇌의 10퍼센트밖에 못 쓰고 산다고?
- 뇌 세포가 죽을 때까지 생긴다고?
- 얼굴에만 반응하는 뇌 영역이 따로 있다고?
- 내 뇌의 주인은 정말 나일까?
- 생각만으로 로봇을 움직일 수 있다고?
『우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까?』는 우리 몸속 모든 기관의 활동을 조절하는 신체의 중요 기관인 ‘뇌’의 기본 구조와 기능에서부터 신체 기관의 역할을 돕거나 대신 하는 생체공학, 줄기세포를 이용해 만든 인공 뇌인 뇌 오가노이드와 전자두뇌 같은 뇌공학에 관한 최신 정보까지 뇌에 관한 다양하면서도 흥미로운 정보로 가득하다.
인간의 뇌와 기계를 연결하는 뇌-컴퓨터 인터페이스 분야에서 세계적으로 주목을 받는 뇌공학자 한양대학교 임창환 교수가 40개의 흥미로운 질문과 답으로 머릿속에 꽁꽁 숨겨져 있는 뇌의 비밀을 하나하나 풀어준다. 이를 통해 왜 뇌과학을 배워야 하는지, 그리고 이를 통해 앞으로의 세계가 어떻게 변화할지 떠올려 볼 수 있을 것이다.
▶ 뇌의 비밀을 밝혀 미래의 모습을 바꾼다!
인간 뇌의 비밀을 밝히기 위한 세계적 경쟁이 2000년대 이후 본격화되었다. 유럽 연합은 대규모 뇌 연구 프로젝트인 ‘인간 뇌 프로젝트’를 시작해 뇌의 네트워크와 인공 신경망 등의 연구를 본격화했고, 미국은 2013년부터 ‘브레인 이니셔티브’라는 뇌 지도 프로젝트를 시작했다. 이뿐만 아니라 테슬라의 일론 머스크는 뇌공학 회사 ‘뉴럴링크’를 설립했고, 페이스북의 마크 저커버그는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 연구에 투자를 선언했다. 이들은 왜 뇌에 관해 이토록 큰 관심을 보이는 걸까?
지금까지 ‘뇌과학’이 엄청나게 발전해 왔지만 사실 ‘뇌’의 작동 원리에 대해 알려진 것은 그리 많지 않다. 또한 뇌와 관련한 질환, 예를 들어 퇴행성 질환인 치매조차 왜 생기는지 의견이 분분하다. 그렇기 때문에 뇌에 관한 집중적인 연구를 통해 뇌와 관련한 병의 치료법을 알아내고 뇌의 기능을 공학 분야와 결합시켜 각종 신경 손실로 생긴 신체 마비를 보완할 수 있는 로봇을 개발하고 있다. 그리고 한발 더 나아가 미래에는 꿈을 저장하고, 인공 시각으로 뛰어난 시력을 얻고, 뇌를 통째로 컴퓨터에 업로드한다고 한다. 우리는 이 책을 읽으며 뇌과학과 관련한 최신의 정보를 얻는 동시에 닥쳐올 미래를 준비해 나갈 수 있을 것이다.

▶ 일상의 뇌 상식부터 첨단 뇌공학까지 ‘뇌’에 관한 모든 것
이 책은 우리가 일상 속에서 흔히 느끼는 뇌에 관한 궁금증부터 SF영화 속에 담긴 뇌과학과 관련한 정보를 이해하기 쉽게 풀어 뇌과학에 대해 흥미를 가질 수 있도록 했다. 초콜릿을 먹으면 기분이 좋아지는 이유는 초콜릿 속에 이성에게 사랑의 감정을 느낄 때 뇌에서 분비되는 신경 전달 물질인 ‘페닐에틸아민’이 들어 있어서라고 알려 준다.
또 뇌과학에 대해 흥미를 느낄 수 있도록 널리 알려진 영화 속 장면들을 통해 이야기를 풀어 나간다. 예를 들어 영화 〈아바타〉 속 장면 가운데 주인공의 아바타 접속 장면을 보며 뇌의 활동을 관찰하는 다양한 방법을 소개한다. 지금의 기술로는 뇌를 관찰하는 방법이 ‘양전자 방출 단층 촬영(PET)’나 산화 헤모글로빈 수치를 이용한 ‘기능적 자기 공명 영상(fMRI)’, 그리고 뇌파를 이용하는 것 등 세 가지가 있지만, 아직까지는 영화에서처럼 빠르게 뇌의 활동을 관찰할 수 없다는 것을 들려준다. 또 만화 영화 〈공각기동대〉 속 전자두뇌 즉 전뇌를 설명하면서 뇌와 컴퓨터의 정보 처리 방식이 0과 1이기 때문에 연결이 가능하다는 등 뇌에 관한 정보를 알기 쉽게 설명하여 신기한 뇌과학의 세계로 독자들을 이끈다.

▶ 한창 연구가 진행 중인 뇌 오가노이드나 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 최신 뇌과학까지 섭렵
이 책은 뇌의 모양은 어떻게 생겼는지, 그리고 우리 몸에서 어떤 역할을 하는지에 관한 기본 정보를 그림을 이용해 한눈에 이해할 수 있도록 구성했다. 그뿐만 아니라 영국의 생명공학자인 매들린 랭커스터 박사가 유도 만능 줄기세포를 이용해 뇌 오가노이드(유사 장기)를 만든 실험, 미국의 뇌공학자 미겔 니코렐리스 교수가 원숭이 뇌에 전극을 심어 생각만으로 로봇 팔을 자기 팔처럼 이용하게 만든 뇌-컴퓨터 인터페이스 실험 등 지금 각 나라의 연구실에서 이루어지는 뇌와 관련한 최신 연구들이 소개되어 있어서 뇌과학자를 꿈꾸는 미래의 과학도뿐만 아니라 최신 과학 정보에 관심 있는 독자의 흥미를 끌어낸다.

저자

임창환

서울대학교전기공학부(현,전기정보공학부)를졸업하고동대학원에서석사·박사학위를취득했다.미국미네소타주립대연구원과연세대학교의공학부조교수를거쳐2011년부터한양대학교공과대학생체공학과교수로재직중이다.현재한양대학교뇌공학연구센터센터장을맡고있으며인공지능학과,융합전자공학과의겸임교수도맡고있다.임창환교수는현재까지뇌공학과패턴인식,기계학습,인지과학분야에서200편이상의저명학술지논문을발표했으며5개국제학술지의부편집장을맡고있다.

임창환교수는특히인간의뇌와기계를연결하는뇌-컴퓨터인터페이스분야에서세계적으로두각을나타내고있는젊은뇌공학자로서공학문화의확산과과학대중화에도관심이많다.그는KAOS강연을비롯한다수의대중강연과방송출연을통해뇌공학과뇌과학을대중에게널리알리고자노력하고있다.저서로는과학분야베스트셀러인『뇌를바꾼공학,공학을바꾼뇌』(2015)와『바이오닉맨』(2017),그리고세계적인출판사Springer에서출간한교재『ComputationalEEGAnalysis』(2018)등이있으며공저『4차산업혁명,문제는과학이야』(2018),『혁신의목격자들』(2019),역서『투모로우랜드』(2018)등이있다.

목차

프롤로그4

1장뇌가궁금해
1마음이뇌에있다고?14
2아인슈타인의뇌는더특별할까?19
3음악을들으면정말머리가좋아질까?25
4왜자꾸초콜릿이당길까?29
5뇌의10퍼센트밖에못쓰고산다고?33
6꿈을저장할수있을까?37
7인간의지능이높은까닭은?42
영화속뇌과학1-<리미트리스>48

2장뇌의생김새와구조
8우리뇌는어떻게생겼을까?52
9뇌세포의개수를셀수있다고?58
10뇌세포가죽을때까지생긴다고?63
11뇌영역은어떻게나눌까?67
12좌뇌형인간우뇌형인간이있을까?72
13남자와여자의뇌는다를까?77
14우리에게파충류뇌가있다고?81
영화속뇌과학2-<지난여름,갑자기>86

3장뇌가하는일
15통증은어떻게느낄까?90
16우리는어떻게말을할수있을까?95
17얼굴에만반응하는뇌영역이따로있다고?101
18뇌는시각정보를두갈래로전달한다고?107
19길을찾는뇌세포가따로있다고?113
20뱀을보면왜도망가게될까?118
21호문쿨루스가뭘까?123
22내뇌의주인은정말나일까?128

4장변화하는뇌
23뇌를바꿀수있을까?136
24늙지않는뇌가있다고?142
25우리뇌를속일수있다고?147
26뇌파를조절해집중력을높인다고?153
27왜꿈을꿀까?158
28왜어떤기억은저장되고어떤기억은지워질까?162

5장뇌기능이떨어지면어떻게치료할까
29뇌커넥톰지도가뭘까?168
30치매는왜생길까?173
31뇌를이식할수있을까?178
32인공시각을만들수있다고?182
33빛과소리로뇌를조절한다고?187
영화속뇌과학3-<겟아웃>192

6장뇌를어떻게연구할까
34뇌활동을동영상으로본다고?196
35뇌안에자석이들어있다고?200
36인공지능으로뇌의비밀을푼다고?205
37생각만으로로봇을움직일수있다고?209
38실험실에서뇌를만들었다고?215
39뇌의일부를전자두뇌로대체한다고?220
40우리뇌를컴퓨터에업로드할수있을까?225
영화속뇌과학4-<공각기동대>230

출판사 서평

▶뇌의비밀을밝혀미래의모습을바꾼다!
인간뇌의비밀을밝히기위한세계적경쟁이2000년대이후본격화되었다.유럽연합은대규모뇌연구프로젝트인‘인간뇌프로젝트’를시작해뇌의네트워크와인공신경망등의연구를본격화했고,미국은2013년부터‘브레인이니셔티브’라는뇌지도프로젝트를시작했다.이뿐만아니라테슬라의일론머스크는뇌공학회사‘뉴럴링크’를설립했고,페이스북의마크저커버그는뇌-컴퓨터인터페이스기술연구에투자를선언했다.이들은왜뇌에관해이토록큰관심을보이는걸까?
지금까지‘뇌과학’이엄청나게발전해왔지만사실‘뇌’의작동원리에대해알려진것은그리많지않다.또한뇌와관련한질환,예를들어퇴행성질환인치매조차왜생기는지의견이분분하다.그렇기때문에뇌에관한집중적인연구를통해뇌와관련한병의치료법을알아내고뇌의기능을공학분야와결합시켜각종신경손실로생긴신체마비를보완할수있는로봇을개발하고있다.그리고한발더나아가미래에는꿈을저장하고,인공시각으로뛰어난시력을얻고,뇌를통째로컴퓨터에업로드한다고한다.우리는이책을읽으며뇌과학과관련한최신의정보를얻는동시에닥쳐올미래를준비해나갈수있을것이다.

▶일상의뇌상식부터첨단뇌공학까지‘뇌’에관한모든것
이책은우리가일상속에서흔히느끼는뇌에관한궁금증부터SF영화속에담긴뇌과학과관련한정보를이해하기쉽게풀어뇌과학에대해흥미를가질수있도록했다.초콜릿을먹으면기분이좋아지는이유는초콜릿속에이성에게사랑의감정을느낄때뇌에서분비되는신경전달물질인‘페닐에틸아민’이들어있어서라고알려준다.
또뇌과학에대해흥미를느낄수있도록널리알려진영화속장면들을통해이야기를풀어나간다.예를들어영화<아바타>속장면가운데주인공의아바타접속장면을보며뇌의활동을관찰하는다양한방법을소개한다.지금의기술로는뇌를관찰하는방법이‘양전자방출단층촬영(PET)’나산화헤모글로빈수치를이용한‘기능적자기공명영상(fMRI)’,그리고뇌파를이용하는것등세가지가있지만,아직까지는영화에서처럼빠르게뇌의활동을관찰할수없다는것을들려준다.또만화영화<공각기동대>속전자두뇌즉전뇌를설명하면서뇌와컴퓨터의정보처리방식이0과1이기때문에연결이가능하다는등뇌에관한정보를알기쉽게설명하여신기한뇌과학의세계로독자들을이끈다.

▶한창연구가진행중인뇌오가노이드나뇌-컴퓨터인터페이스등최신뇌과학까지섭렵
이책은뇌의모양은어떻게생겼는지,그리고우리몸에서어떤역할을하는지에관한기본정보를그림을이용해한눈에이해할수있도록구성했다.그뿐만아니라영국의생명공학자인매들린랭커스터박사가유도만능줄기세포를이용해뇌오가노이드(유사장기)를만든실험,미국의뇌공학자미겔니코렐리스교수가원숭이뇌에전극을심어생각만으로로봇팔을자기팔처럼이용하게만든뇌-컴퓨터인터페이스실험등지금각나라의연구실에서이루어지는뇌와관련한최신연구들이소개되어있어서뇌과학자를꿈꾸는미래의과학도뿐만아니라최신과학정보에관심있는독자의흥미를끌어낸다.