[대전=뉴스핌] 오영균 기자 = KAIST 학부생 논문이 뇌신경과학 분야 국제학술지 '저널 오브 뉴로사이언스' 8월호 표지 논문으로 선정됐다.

KAIST는 바이오및뇌공학과 백세범 교수 연구팀에 소속된 대학생(학부과정)의 연구논문이 뇌신경과학 분야 저명 국제학술지에 게재됐고 해당 저널의 표지 논문으로 채택됐다고 21일 밝혔다.

그 주인공은 바이오및뇌공학과 4학년에 재학 중인 김진우 학생(22세)이다.

백세범 교수, 김진우 학사과정, 송민 박사과정(왼쪽부터) [사진=KAIST] 2020.08.21 gyun507@newspim.com

백세범 교수의 지도하에 수행한 학부생 개별연구 프로젝트에서 두뇌의 시각 피질에서 관측되는 주요 신경망 연결 구조 중 하나인 장거리 수평 연결(Long-range horizontal connection)이 두뇌 발생 초기에 형성되는 원리를 규명한 연구결과다.

연구팀은 이번 연구를 통해 어린 포유류 동물이 눈을 뜨기 전, 시각적인 학습이 전혀 이뤄지지 않은 상태, 즉 두뇌 발생 초기 상태에서 망막 내 신경세포들의 자발적인 활동으로부터 발생하는 망막 파동'이 두뇌 시각 피질의 신경세포들을 특정한 공간적 패턴으로 자극하고 이를 통해 시각 정보 처리에서 중요한 역할을 담당하는 장거리 수평 연결을 형성한다는 사실을 밝혀냈다.

이 연구를 통해 연구팀은 동물실험에서 관측된 시각 피질의 장거리 수평 연결이 형성되는 과정과 주요 인자들을 정확히 확인했다.

이 결과를 기반으로 연구팀은 뇌 피질 내에서의 활동 패턴이 피질 구조를 결정한다는 기존 모델의 오류를 지적하는 한편 망막에서 전달된 활동 패턴이 시각 피질의 구조를 형성하는 데 결정적인 영향을 끼친다는 새로운 발생 모델을 제시했다.

백세범 교수는 "외부의 정보를 학습할 수 없는 감각 신경망의 발생 초기 단계에서, 감각기관 말단의 신경 활동 패턴이 뇌 신경망의 주요 구조 형성에 결정적으로 기여한다는 새로운 뇌 구조 발생 모델을 제시한 연구라는 점에서 의미가 크다"고 설명했다.

김진우 학생은 "이번 연구는 뇌가 외부 세계에 대한 감각 정보를 처음으로 경험하기 이전에 어떻게 비 지도적으로 학습을 하는지에 대해 알려진 실험 데이터에 기반한 명확한 이론적 설명을 제공한다는 점에서 흥미롭다"고 말했다.

이어 "이와 같은 방향의 연구가 향후 데이터 학습에 의존하지 않는 새로운 형태의 인공신경망 연구에도 큰 도움이 될 것으로 기대가 된다"고 덧붙였다. 

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