단일 뉴런의 유전자 발현 프로파일, 단백체 결합양상, 연결성, 신경활성 변화 등을 종합하여 신경조직 간 네트워킹을 파악하는 기술

개별 뉴런을 표식하고 각각의 활동 양상을 분석할 수 있는 틀을 제공, 복잡한 뇌 기능을 이해하고 활용하는데 기반이 됨

향후 5년 : ~2023년 : 유전자/단백질 수준에서의 발현 프로파일링 완료, 개별뉴런 표지법, 활성 분석법 대두

향후 10년 : ~2028년 : 뉴런연결성 파악 기술 확립, DB구축으로 개별뉴런 수준 뇌기능 파악 기반 마련

1) 단일뉴런 유전자 프로파일링 기술

- 전체뉴런의 유전자 발현 프로파일링 및 정보 분석기술

2) 단일뉴런 표지 및 활성 측정기술

- 기능성 단일뉴런 표지기술 및 신규 동물모델 개발기술

3) 단일뉴런 신경연결망 분석기술

- 개별뉴런 수준에서의 바코드 기법 및 신경연결성-유전자 통합정보 구축기술

4) 단일뉴런 정보 통합 네트워크 분석기술

- 단일뉴런 활성 및 신경연결망 정보 통합기술

- AI 등을 활용한 뇌 전체의 네트워크 활성 분석기술

복잡한 뇌의 기능을 단일세포 수준에서 이해하는 것은 뇌의 작동원리를 밝히는 근원적 정보를 제공할 것으로 예상 - 뇌 모사 AI 개발, 네트워크 이론 확립 등 기술적 진전 요구

단일세포 유전자 프로파일링 기술의 적용을 통하여 세계 여러 그룹에서 뇌 일부 부위를 구성하는 전체 뉴런의 유전자발현 분석 성공

3개 유전자 발현의 통합 조절을 통하여 소그룹의 뉴런을 표지하는 기법이 마우스 모델에서 성공

바코드 기술을 활용한 개별뉴런 신경연결망에 대한 분석은 실험적으로 증명된 바 없으나, 개념 수준에서의 제안은 이루어진 상태

국내에서 단일뉴런 수준의 분석을 시도하는 연구진은 존재하나, 뚜렷한 업적이 도출된 세계적인 팀 부재

KIST의 기능커넥텀 연구센터, 한국뇌연구원 등이 뇌지도 구축을 위한 국내 센터로서 관련 연구를 주도

신경변성질환 시장은 ’12년 88억 달러(약 9.6조 원)에서 ’18년에는 110억 달러(약 12조 원)로 성장할 것으로 전망 * 출처 : ETRI, ECOsight 3.0: 미래기술 전망, 2015뇌신경계 질환으로 인한 경제적 부담은 암의 7배, 당뇨병의 10배에 해당 - 뇌신경계 의료시장 규모는 총 1,305억 달러(약 150조원) 규모로 확대 추세 * 출처 : ETRI, ECOsight 3.0: 미래기술 전망, 2015

뇌의 작동원리 이해는 궁극적으로 인간의 ‘마음’에 대한 과학적 해명이 될 것이며, 이는 진화론 이래 과학적인 발견이 시대정신에 반영되어 역사를 바꾸는 대표적인 사건이 될 것임

개별 뉴런의 정보를 DB화해야 하므로 기술 개발 자체는 창의성 높은 연구에 의해 발전하나, 궁극적으로는 거대 글로벌 연구콘소시엄의 구축이 필요개별 뉴런의 정보 통합을 위한 정보과학의 발전이 요구

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