인간의 뇌는 놀랄만큼 복잡하다. 뇌의 1mm3 안에 약 10만개의 뉴런이 존재하고 10억개 이상의 연결고리가 있다. 

뉴런 하나를 확대해 본다면 수천가지 종류의 생체분자와 나노단위의 입자가 3차원의 복잡한 구조로 이뤄진 것을 볼 수 있다. 

인체의 다른 부분에 비해 뇌에 대한 연구는 아직 미비한 수준이다. 

뇌 속 뉴런들이 어떻게 네트워크를 만드는지, 어떻게 생체분자들이 뉴런 내부에 복잡하면서도 정돈된 시스템을 만드는지도 아직 모른다. 

에드 보이든 MIT 생명공학 교수는 테드(TED) 강연에서 인간의 뇌를 연구하기 위한 새로운 방법을 소개했다. 

MRI나 현미경으로 뇌를 관찰하는 것은 한계가 있다. 이에 뇌의 작은 분자들의 복잡한 구조를 밝히고 작동 원리를 연구하는 방법에서 보이든 교수는 새로운 시도를 하고 있다. 

그는 "보통의 현미경으로는 개별 분자를 관찰할 수 없으며 연결고리는 더더욱 볼 수 없다"며 "왜 우리는 반대로 하지 않을까"라는 질문을 던진다. 

그리고 뇌를 확대해 관찰하는 것이 어려우니 뇌 자체를 확대해 보는 방안을 그의 팀과 함께 연구중이다. 

뇌를 부풀려 생체 분자를 식별할 만큼의 크기로 만들고, 뇌 속 연결고리를 관찰해 뇌 지도를 만든다는 구상이다. 

이를 위해 그의 팀은 기저귀에 사용되는 것과 비슷한 성분의 중합체를 뇌 속에 물리적으로 심을 계획을 세웠다. 

중합체란 사슬형태의 원자들이 길고 가는 줄로 배열된 것을 말한다. 이는 물이 닿으면 부피가 1000배 가량 크게 증가한다. 

이런 성질의 중합체를 뇌에 삽입해 물을 흡수하게 하면, 사슬들이 서로로부터 떨어져 부피가 증가한다. 이 사슬들이 미세하고, 생체분자 단위로 떨어져 있기 때문에 뇌를 관찰할 수 있을 정도로 부피가 커진다는 설명이다.

보이든 교수는 "제 소망은 눈에 보이지 않는 것을 보이게 하는 것"이라며 "작고 애매하게 보이는 것을 확대해 생명에 대한 정보의 원천이 되게 하는 것"이라고 말했다. 

보이든 교수의 희망사항은 분자단위의 뇌 문제를 짚어내는 것이다. 

그는 "뇌 내부에서 오작동한 구조들의 목록을 만들어 낼 수 있다면 치료의 목표로 삼아 알맞은 약을 조제할 수 있을 것이고, 뇌의 각 부분에 에너지를 조준해 파킨슨병이나 간질처럼 전세계 수많은 사람들에 영향을 미치는 질환의 치료법을 밝힐 수 있을 것"으로 전망했다.