우리 뇌를 컴퓨터에 업로드할 수 있을까? - 질문하는 과학 5

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.

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

▶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.