한빛사 인터뷰
- 등록2021-04-19
- 조회2,307
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
자폐는 신경 발달장애 중 하나의 대표적인 질환으로써, 뇌 영역 간 연결성 패턴이 망가질 뿐만 아니라 뉴런의 흥분/억제 균형(excitation/inhibition balance) 또한 깨진다고 알려져 있습니다. 본 연구에서는 뇌 영상(MRI)에서 계산한 특징과 microcircuit function, 유전자 정보를 이용하여 자폐 환자들에서 나타나는 뇌의 변화 양상을 다양한 스케일에 걸쳐 알아보았습니다. 사실, 동일한 사람의 뇌 영상, 뉴런 정보, 유전자 발현 지도 데이터를 다량으로 확보하는 것은 현실적으로 어려운 일입니다. 이러한 데이터 획득/분석의 한계 때문에 지금까지의 많은 연구들은 단일의 스케일에서 자폐의 특성을 연구해 왔습니다. 즉, 영상에서는 뇌에서 어떠한 변화가 보이는지, 뉴런의 흥분/억제 균형이 어떤 방향으로 망가지는지, 유전자 발현이 어떻게 나타나길래 자폐 증상이 관찰되는 것인지 등의 연구가 많이 수행되었습니다. 본 연구에서는 MRI로부터 계산한 뇌 영상 특징을 시뮬레이션을 통해 얻은 microcircuit function, Allen Institute for Brain Science에서 얻은 유전자 정보와 연결 지어 자폐와 연관된 뇌의 특성을 여러 스케일에 걸쳐 분석하였습니다. 특히, 기존의 영상 기반 연구에 생물학적 기전과 관련된 근거를 부여할 수 있는 multiscale 연구의 가능성을 제시했다는 점에서 의의가 있습니다.
Multiscale 연구는 해결해야 할 이슈들을 많이 포함하고 있는 분야입니다. 영상처리 기술을 통해 정확한 정보를 뇌 영상으로부터 얻는 것도 중요하고, 뉴런의 기능을 추정하는 시뮬레이션 정확도 또한 높여야 하며, 무엇보다 영상-유전체 분석을 수행할 때 결과에 영향을 미칠 수 있는 외부 변수들을 통제하는 것도 중요합니다. 이와 같은 이슈들을 해결할 수 있을 때 비로소 자폐와 관련된 신뢰도 높은 진단 모델을 구축할 수 있을 것이고, 이를 통해 행동학적 패턴이나 증상 등을 정확하게 예측할 수 있을 것입니다. 앞으로 뇌과학, 생명정보학, 영상처리, 기계학습 등의 다양한 분야에 종사하고 계시는 연구진들이 함께 이러한 이슈들을 해결해 나갈 것이라 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이 연구는 제가 캐나다 몬트리올에 있는 McGill 대학교의 Montreal Neurological Institute and Hospital (MNI)에서 포닥으로 있을 때 진행하였습니다. MNI는 전통적으로 뇌 신경과학 분야에서 우수한 연구를 진행하고 있는 연구소로써, 최근 데이터 사이언스, 생물학, 의학 등 다양한 분야의 연구진들과 협업하는 다학제 프로젝트를 다수 수행하고 있습니다. 저는 Boris Bernhardt 교수님의 연구실인 MICA lab (http://mica-mni.github.io/)에 소속되어 연구를 진행했고, 저희 MICA lab은 주로 multimodal 뇌 영상 정보를 조직, 유전자 정보와 연관 짓는 multiscale 연구를 수행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
뇌는 아직 우리가 알지 못하는 미지의 정보가 너무나도 많은 신비한 것이라고 생각합니다. 뇌를 연구하시는 분들은 늘 새로운 사실을 발견하고 이 현상의 기전을 규명하기 위해 노력하고 계십니다. 저는 영상/신호처리를 전공한 공학 베이스의 연구자로서 뇌과학이라는 분야를 처음 공부할 때에는 어려움이 있었습니다. 하지만, 이 분야의 연구를 계속 진행하면서 우리가 알지 못했던 새로운 현상을 하나씩 발견할 때마다 큰 보람과 재미를 느끼고 있습니다. 또한, 우리가 발견한 새로운 사실이 머지 않은 미래에 임상에 적용되어 실제로 사용될 수 있는 진단 툴이나 약제를 만들 수 있을 것이라는 기대도 가지고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저는 이 연구 분야를 ‘융합’ 뇌과학이라고 부르고 싶습니다. 융합이라는 단어를 사용한 이유는 당연히 뇌과학에 대한 지식을 알고 있어야 하며 이와 더불어 다양한 형태의 데이터를 분석할 수 있는 컴퓨터 스킬과 통계적 직관이 필요하기 때문입니다. 또한, 우리가 진행하는 연구가 실제로 임상에서도 의미가 있을 연구인지를 판단하기 위해 어느 정도의 의학적 지식도 필요하다고 생각합니다. 그만큼 공부해야 할 것이 많은 분야이기 때문에 중간에 흥미를 잃어버릴 수도, 금방 지칠 수도 있습니다. 그렇기에 본인이 이 분야를 선택했을 때, 조금 오래 걸리더라도 즐겁게 공부를 할 수 있을지, 충분히 보람을 느낄 수 있을지를 우선적으로 생각하시면 좋겠습니다.
사실 이런 장기전을 견디는데 큰 힘이 되는 요인 중 하나가 본인의 성과입니다. 내가 최근에 배운 기술과 지식을 이용해서 이러한 연구를 해보니 논문/특허라는 성과가 나오네? 이거 재밌는데? 라는 기분이 드는 순간 다음 후속 연구도 더 열심히 해봐야지! 라는 의지가 생깁니다. 이런 재미를 느끼기 위해 가장 중요한 것은 본인의 의지라고 생각합니다. 그리고 그에 못지 않게 중요한 요소 중 하나는 본인과 지도교수님과의 케미(?)라고 생각합니다. 앞으로 대학원 진학이나 유학을 준비하시는 분들은 본인이 선택하고자 하는 연구실의 교수님과 환상의 케미를 보여줄 수 있을지 잘 판단해보시기 바랍니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 올해 3월부터 인하대학교 데이터사이언스학과에 조교수로 임용되어 multimodal 뇌 영상 데이터 분석 연구를 꾸준히 진행하고 있습니다. 국내외 신경과학 연구소, 유전체 분석 센터, 병원 등 여러 연구진 분들과 코웍을 진행하고 있고, 특히 뇌 발달과 비만 관련 연구를 수행 중입니다.
앞으로도 새로운 발견을 이끌어내어 의미 있는 결과를 꾸준히 발표하고 싶습니다. 함께 연구를 진행하고 싶은 대학원, 포닥 분들은 언제든 연락 바랍니다.(https://by9433.wixsite.com/boyongpark) :D
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
저를 지금의 연구자로 만들어주신 박사과정 지도교수님이신 박현진 교수님과 포닥생활/연구에 큰 도움을 주신 Boris Bernhardt 교수님, 그리고 모든 연구실 동료들에게 감사의 마음을 전합니다.
#multimodal MRI
#multiscale analysis
#machine learning
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